نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

تولید سوخت زیستی مایع از ریز جلبک نانو کلروپسیس در فرایند مایع سازی هیدروترمال با استفاده از کاتالیست‌‌ های پایه کربنی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
کمیل کهنسال
محمد سلیمی
سها سماکچی
احمد توسلی
علی بزرگ
دانشکده شیمی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
در مطالعه حاضر به منظور دستیابی به درصد تبدیل بالای زیست ­توده و بیش‌ترین تولید سوخت­ زیستی مایع، شرایط عملیاتی فرایند مایع­ سازی­ ­هیدروترمال ریزجلبک نانوکلروپسیس مانند دما (270-310-350 درجه سلسیوس)، زمان ماند (60-40-20 دقیقه) و درصد زیست‌توده (15-10-5 درصد وزنی) به درستی بررسی شدند. پس از آن، سه کاتالیست‌‌ پایه کربنی (Co/AC, Zn/AC, Co-Zn/AC) گوناگون که پایه کربن آن‌ها از هیدروچار فرایند ذکر شده به دست آمد، مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمون­ های کاتالیستی در همان شرایط عملیاتی بهینه شده فرایند مایع ­سازی هیدروترمال اجرا شدند. از بررسی نتیجه‌های به‌دست آمده از آنالیزهای CHNS و GC-MS ثابت شد که حضور هر سه کاتالیست‌‌ بر روی کیفیت و کمیت سوخت‌زیستی مایع به دست آمده مؤثر است؛ حال آن که به علت اثر هم افزایی دو فلز روی و کبالت در کاتالیست‌‌ دو­فلزی، درصد هیدروکربن تولیدی که مهم‌ترین جز سوخت زیستی مایع تولیدی است افزایش چشم­گیری نشان داده است. این کاتالیست‌‌ همچنین بالا­ترین بازده تولید سوخت­ زیستی مایع (12/40 درصد) و در کنار آن درصد پایین‌تری از گاز و جامد کربنی را تولید کرده است.
کلیدواژه‌ها
مایع سازی هیدروترمال
کربن فعال
ریزجلبک
نانوکلروپسیس
موضوعات
[1] Wang W., Xu Y., Wang X., Zhang B., Tian W., Zhang J., Bioresource Technology Hydrothermal Liquefaction of Microalgae Over Transition Metal Supported TiO2 Catalyst, Bioresour. Technol., 250: 474–480 (2018).
[2] کریمی ع.، توسلی ا.، جعفریان س.، گازی‌سازی نانوکاتالیستی زیست‌توده باگاس به گاز غنی از هیدروژن با ریفرمینگ با بخار آب، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (39)98: 249 تا 260 (1399).
[3] شامی ط.، بهشتی ب.، زنوزی ع.، الماسی م.، تولید بایودیزل از زیست توده ریزجلبک بومی ایران، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (40)101: 373 تا 386 (1400).
[4] Galadima A., Muraza O., Hydrothermal Liquefaction of Algae and Bio-Oil Upgrading into Liquid Fuels: Role of Heterogeneous Catalysts, Renew. Sustain. Energy Rev., 81: 1037–1048 (2018).
[5] Ross A.B., Biller P., Kubacki M.L., Li H., Jones J.M., Hydrothermal Processing of Microalgae Using Alkali and Organic Acids, Fuel, 89(9):  2234–2243 (2010).
[6] Chen Y., Rentao M., Mingde Y., Lina F., Yulong W., Kejing W., Ya L., Jinlong G., Catalytic Hydrothermal Liquefaction for Bio-Oil Production over CNTs Supported Metal Catalysts, Chem. Eng. Sci., 161: 299–307 (2017).
[7] Koley S., Khadase M.S., Mathimani T., Raheman H., Mallick N., Catalytic and non-Catalytic Hydrothermal Processing of Scenedesmus Obliquus Biomass for Bio-Crude Production – A Sustainable Energy Perspective, Energy Convers. Manag., 163: 111–121 (2018).
[8] Environ E., Duan P., Savage P.E., Catalytic Treatment of Crude Algal Bio-Oil in Supercritical Water : Optimization Studies, Energy & Environmental Science, 4: 1447–1456 (2011).
[9] Biller P., Sharma B.K., Kunwar B., Ross A.B., Hydroprocessing of Bio-Crude from Continuous Hydrothermal Liquefaction of Microalgae, Fuel, 159: 197–205 (2015).
[10] Bai X., Duan P., Xu Y., Zhang A., Savage P.E., Hydrothermal Catalytic Processing of Pretreated Algal oil : A Catalyst Screening Study, FUEL, 120: 141–149 (2014).
[11] Cheng S., Quitain A.T., Yusup S., Sasaki M., Uemura Y., Kida T., The Journal of Supercritical Fluids Metal Oxide-Catalyzed Hydrothermal Liquefaction of Malaysian Oil Palm Biomass to Bio-Oil under Supercritical Condition, J. Supercrit. Fluids, 120: 384–394 (2017).
[12] Lin Q., Chen Y., Tang Y., Wu K., Yang M., Hu H., Microporous and Mesoporous Materials Catalytic Hydrothermal Liquefaction of D . Tertiolecta over Multifunctional Mesoporous Silica-Based Catalysts with High Stability, Microporous Mesoporous Mater., 250: 120–127 (2017).
 [13] Salehi M., Shariatinia Z., Synthesis of Star-like MnO 2 -CeO 2 / CNT Composite as an Efficient Cathode Catalyst Applied in Lithium-Oxygen Batteries, Electrochimica Acta, 222: 821-829 (2016).
[14] Achouri I.E., Abatzoglou N., Fauteux-Lefebvre C., Braidy N., Diesel Steam Reforming: Comparison of Two Nickel Aluminate Catalysts Prepared by Wet-Impregnation and co-Precipitation, Catal. Today, 207: 13–20 (2013).
[15] Biller P., Riley R., Ross A.B., Catalytic Hydrothermal Processing of Microalgae: Decomposition and Upgrading of Lipids, Bioresour. Technol., 102(7): 4841–4848 (2011).
[16] Xu Y., Wang Z., Tan L., Yan H., Zhao Y., Duan H., Song Y-F., Interface Engineering of High-Energy Faceted Co3O4/ZnO Heterostructured Catalysts Derived from Layered Double Hydroxide Nanosheets, Ind. Eng. Chem. Res., 57: 5259−52670 (2018).
[17] Cai H., Zhang D., Ma X., Ma Z., A Novel ZnO/Biochar Composite Catalysts for Visible Light Degradation of Metronidazole, Separation and Purification Technology, 288: 120633 (2022).
[18] Gollakotaa A.R.K., Kishoreb N., Gu S., A Review on Hydrothermal Liquefaction of Biomass, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81: 1378-1392 (2017).
[19] Xue Y., Chen H., Zhao W., Yang C., Ma P., Han S., A Review on the Operating Conditions of Producing Bio-Oil from Hydrothermal Liquefaction of Biomass, International Journal of Energy Research, 40(7): 865-877 (2015).
[20] Tekin K., Karagöz S., Non-Catalytic and Catalytic Hydrothermal Liquefaction of Biomass, Res. Chem. Intermed., 39: 485–498 (2013).
[21] Akhtar J., Amin N.A.S., A Review on Process Conditions for Optimum Bio-Oil Yield in      Hydrothermal Liquefaction of Biomass, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(3): 1615-1624 (2011).