به‌طور کلی کاتالیست‌های واکنش تولید بیودیزل به سه دسته اسیدی، بازی و آنزیمی تقسیم می‌شوند که یکی از مهمترین چالش‌های این فرایند، انتخاب کاتالیست مناسب است. اخیراً مقاله علمی در خصوص سنتز کاتالیست نانوذرات بوهمیت-مایع یونی کلروکولین هیدروکسید (BNPs-CCH) و استفاده از آن در تبدیل روغن سویا به بیودیزل، توسط خانم شکوفه حسینی و همکارانشان منتشر گردیده است که در ادامه به آن می‌پردازیم.
1. با عرض سلام و خسته نباشید خدمت شما پژوهشگر گرامی، لطفاً خودتان را معرفی کنید و شرح مختصری از زمینه کاری، مرتبه علمی و سایر مسئولیت‌های خود بفرمایید.
با سلام خدمت شما و خوانندگان محترم زیست‌فن. شکوفه حسینی هستم دانشجوی دکترای مهندسی شیمی. در دوره‌های کارشناسی‌ارشد و دکتری در زمینه کاتالیست‌های هتروژن برای تولید سوخت زیستی و تجدید‌پذیر بیودیزل مشغول تحقیق بوده‌ام.
2. اخیراً مقاله علمی در خصوص سنتز کاتالیست نانوذرات بوهمیت-مایع یونی کلروکولین هیدروکسید (BNPs-CCH) و استفاده از آن در تبدیل روغن سویا به بیودیزل، توسط شما و همکارانتان منتشر گردیده است، ضمن معرفی سایر همکارانتان، لطفاً توضیحاتی در خصوص ضرورت و هدف از انجام این کار بیان کنید.
همکاران من در این پروژه، آقایان پروفسور غلامرضا مرادی از اساتید گروه مهندسی شیمی دانشکده مهندسی نفت و پتروشیمی و پروفسور کیومرث بهرامی از اساتید گروه شیمی آلی دانشکده شیمی دانشگاه رازی هستند. هدف اصلی کار، سهولت استفاده از کاتالیست‌های مایع یونی در واکنش تولید بیودیزل است.
3. به‌نظر شما مهمترین خلأ فرایندی در تولید صنعتی بیودیزل چیست؟
هم‌اکنون در کشور‌های پیشرفته سوخت بیودیزل تولید می‌شود که در اینجا ما با نبود یک سیستم مجهز و به هم پیوسته برای تولید بیودیزل در حجم انبوه، مواجه هستیم.
4. لطفاً در خصوص کاتالیست‌های مورد استفاده در تولید بیودیزل به صورت مختصر توضیح دهید.
کاتالیست‌های موجود در سه دسته کلی اسیدی، بازی و آنزیمی طبقه‌بندی می‌شوند که هر کدام می‌توانند در تقسیم‌بندی دیگری تحت عنوان هتروژن یا هموژن قرار گیرند.
5. دلیل انتخاب ترکیب مایع یونی- نانوذرات بوهمیت به‌عنوان کاتالیست تولید بیودیزل چیست؟
هدف اصلی تولید مایع یونی بازی برای انجام واکنش در دما و فشار پایین بود که این نوع کاتالیست به‌دلیل منشأ زیستی، پس از تخلیه در محیط مشکلی ایجاد نمی‌کند. با تثبیت کاتالیست بر روی پایه جامد، هم بازیافت پس از واکنش راحت‌تر خواهد بود و هم استفاده مجدد به‌راحتی امکان‌پذیر است.
6. روش سنتز این کاتالیست را به‌صورت مختصر شرح دهید.
ابتدا نانوذرات بوهمیت و مایع یونی به صورت جدا‌گانه سنتز شدند؛ در مرحله دوم مایع یونی بر روی پایه جامد تثبیت گردید.
7. ضمن بیان پارامترهایی که ارزیابی نموده‌اید، نتایج حاصل از آنالیزهای مختلفی را که بر روی کاتالیست انجام شده است، به صورت مختصر شرح دهید.
پس از سنتز کاتالیست، برای تشخیص درستی تشکیل گروه‌های مورد نظر در کاتالیست، از آنالیز طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR)، برای بررسی ظاهری ذرات آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده شد. برای بررسی عوامل مؤثر در بهینه‌سازی تولید بیودیزل، فاکتور‌هایی مانند نسبت مولی الکل به روغن (خوراک)، درصد وزنی کاتالیست و زمان واکنش به صورت فاکتورهای مستقل و بازده تولید بیودیزل به‌عنوان فاکتور وابسته در نظر گرفته شدند.
8. با توجه به اینکه استفاده مجدد و تکرارپذیری استفاده از کاتالیست در فرایندهای صنعتی مهم است، این ویژگی در خصوص کاتالیست سنتزی توسط شما چگونه ارزیابی می‌شود؟
در شرایط بهینه پیشنهادی نرم‌افزار برای ماکزیمم درصد بازده بیودیزل تولیدی، کاتالیست مورد آزمایش قرار گرفت. پس از پایان کار کاتالیست با دور بالای سانتریفیوژ از محصول جدا شد و باز هم در شرایط مشابه آزمایش قبل مورد آزمایش قرار گرفت. این روند ادامه یافت و پس از پنجمین استفاده از کاتالیست، بازده تنها حدود 10 درصد کاهش داشت که نشان از قدرت بالای کاتالیست دارد.
9. ضمن بحث در خصوص شرایط واکنش بیودیزل، لطفاً بازده تولید بیودیزل با این کاتالیست و سایر کاتالیست‌های مرسوم را مقایسه نمایید.
در مقایسه با کار‌های محققان دیگر، از جهت بازدهی تولید، این کاتالیست در سطح فوق‌العاده‌ای قرار دارد. متغیر‌های بهینه به‌دست آمده همگی در بازه متوسط به پایین قرار دارند که می‌تواند از لحاظ اقتصادی کار را مقرون‌به‌صرفه تعریف کند.
10. نوآوری این تحقیق را به‌صورت مختصر بیان کنید. برنامه شما برای ادامه این پژوهش در آینده چیست؟
کاتالیست مایع یونی سنتز شده کاملاً جدید است و همچنین تا به حال تثبیت مایع یونی بر روی نانوذرات بوهمیت صورت نگرفته است.
11. به نظر شما با توجه به وارداتی بودن سویا در کشور و عدم وجود شرایط مناسب برای کشت این محصول، تولید بیودیزل از روغن سویا در مقیاس صنعتی مناسب است؟ وضعیت تولید بیودیزل از روغن سویا در سایر نقاط جهان چگونه است؟
روغن سویا بالاترین میزان تولید روغن خوراکی را در کل جهان دارا است. با این وجود چون در این کار هدف بازدهی تولید کاتالیست سنتزی جدید بود، نخواستیم خطای ناشی از روغن پسماند، خللی در نتایج ایجاد کند. به همین دلیل از روغن تازه استفاده شد. در بسیاری از نقاط گرمسیر جهان که تولید انبوه سویا را دارند، همچنان این روغن منبع مهمی برای تولید سوخت به شمار می‌رود، اما باید تولید در جهت استفاده از روغن‌های پسماند خوراکی یا روغن غیرخوراکی پیش رود.
12. با توجه به گسترش تولید بیودیزل در سراسر جهان، به نظر شما این کاتالیست قابلیت استفاده در مقیاس صنعتی را دارد؟ برنامه شما برای استفاده از این روش در مقیاس‌های بزرگتر در داخل یا خارج از کشور چیست؟
با توجه به هتروژن‌بودن، قدرت بالا و پایداری زیاد کاتالیست، توانایی صنعتی‌شدن را دارد. زمینه تولید شامل تجهیزات صنعتی است که در صورت فراهم‌شدن به‌راحتی می‌توان بیودیزل را با استفاده از این کاتالیست در سطح انبوه تولید نمود.
13. سیاست‌گذاری دولت در جهت تولید سوخت‌های زیستی مانند بیودیزل و بیواتانول را چگونه ارزیابی می‌کنید؟
اگرچه کشور عزیزمان ایران از لحاظ منابع نفتی غنی است، اما با توجه به اینکه منابع فسیلی تجدیدناپذیر هستند، باید فکر جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی باشیم. محققان ایرانی به دانش تولید سوخت زیستی دست یافته‌اند، اما باید در این زمینه به دانش تجربی در سطح انبوه دست پیدا کنیم که هم منابع انرژی پایان‌ناپذیر شوند و هم در جهت کاهش آلودگی اتمسفر گامی برداشته باشیم. نهاد‌های دولتی مربوطه باید با سرمایه‌گذاری در جهت ساخت تأسیسات تولید سوخت زیستی تا حدودی مشکلات را هموار نمایند.
14. موانع و مشکلاتی که در این پروژه با آن مواجه بودید را بیان کنید.
قیمت بالای مواد اولیه و آنالیزهای صورت گرفته، از مهمترین موانع انجام تحقیق بود.
15. لطفاً نام سازمان و یا نهادهایی که پروژه شما را حمایت کرده‌اند بیان کنید.
این پروژه در راستای انجام پروژه دکترای بنده در دانشگاه رازی انجام شده است، لازم می‌دانم از زحمات اساتید گران‌قدرم کمال تشکر را داشته باشم.
16. ضمن تشکر و قدردانی از وقتی که به ما اختصاص دادید، به‌عنوان بخش پایانی اگر صحبتی برای خوانندگان دارید بفرمایید.
با تشکر از توجه شما به این موضوع، مبحث تولید سوخت‌های زیستی و تولید انرژی مسئله‌ای است که ما را در مقابل آیندگانمان مسئول می‌سازد. از تمامی نهاد‌های دولتی مربوطه تقاضا دارم که با حمایت‌های مالی، موجب دل‌گرمی شده و روشنگر راه محققان در این زمینه باشند.
☑ مصاحبه‌کننده: جواد طغیانی
