تسریع تبدیل زیست‌توده به بیودیزل با بهبود کاتالیستی

براساس نتایج یک مطالعه منتشر شده در مجله پیشرفت زیست‌محیطی و انرژی پایدار (India Science Wire)، محققان در آزمایشگاه شیمی ملی (NCL) واقع در شهر پونا، در تلاش برای یافتن منابع انرژی سبزتر، بر تبدیل کارآمد زیست‌توده ضایعات کشاورزی به سوخت‌های زیستی تمرکز و با بهبود کاتالیستی این روند را تسریع کردند. آن‌ها با استفاده از نوع جدیدی از کاتالیست زئولیتی موسوم به HPW/Meso-HZ-5 یک روش سریع و سازگار با محیط‌زیست جهت تبدیل زیست‌توده صنعتی به بیودیزل ایجاد کردند.

در جهان، محققان در حال تلاش برای کشف زیست‌توده به عنوان یک منبع و ماده خام جایگزین پایدار هستند. محققان پونا (Pune) واقع در کشور هند، یک راه سازگار با محیط‌زیست برای تبدیل ارائه داده‌اند. یک ترکیب آلی با نام فورفورال (furfural) از زیست‌توده ضایعات و زباله‌های کشاورزی نظیر تفاله نیشکر، پوسته‌های دانه پنبه، پوشال، پوسته‌های جو دو سر، پوسته‌های برنج، پوسته گندم و سبوس تولید می‌شود.

به‌طور معمول فورفورال در ابتدا به صورت شیمیایی به فورفوریل الکل تبدیل می‌شود. این فرایند بیشتر جهت تولید آلکیل لوولینات‌ها (alkyl levulinates) مانند اتیل لوولینات (ethyl levulinate) انجام می‌شود. با این وجود، این فرایند شامل چندین مرحله نسبتاً طولانی است. تیم NCL نوع جدیدی از کاتالیست زئولیتی -HPW/Meso-HZ-5- تولید کرده‌‌اند که قادر است روند تبدیل را سرعت بخشد.

این کاتالیست عملکرد خوبی با ۱۰۰ درصد تبدیل الکل فورفورال همراه با تولید ۹۷ درصد محصول بیودیزل اتیل لوولینات و ۳ درصد محصول اتوکسی متیل فوران را نشان می‌دهد. اتوکسی متیل فوران (Ethoxy methyl furan) به‌ عنوان افزودنی مواد غذایی استفاده می‌شود. این کاتالیست در مقایسه با فعالیت جداگانه کاتالیست‌های H-ZSM-5 و Meso-HZ-5used، عملکردی بهتر ارائه داد.

به گفته محققان: “با توجه به تعداد بیشتر موقعیت‌های فعال و اندازه بزرگتر منافذ، مسافت حرکت کاهش می‌یابد، در نتیجه سبب بهبود دسترسی به موقعیت‌های فعال می‌شود. نسبت مولی پایین واکنش‌دهنده‌ها سبب خلاصی از هزینه‌های جداسازی مرتبط با اتانول واکنش نداده شامل هزینه عملیاتی و اندازه راکتور و نیز دلیل موفقیت این فرایند از لحاظ اقتصادی و ایمنی صنعتی است.”

هند از جمله تولیدکنندگان برجسته برنج، حبوبات، گندم و دومین تولید کننده بزرگ نیشکر جهان است. لذا مقادیر زیادی ضایعات و زباله‌های کشاورزی در این کشور تولید می‌شود. تبدیل این ضایعات غیرخوراکی به فورفورال و بهسازی آن به بیودیزل می‌تواند درآمد بیشتری برای کشاورزان داشته و همچنین سبب اشتغال‌زایی شود.

اتیل لوولینات یکی از ده مشتق زیست‌توده برتر شناخته شده به منظور استفاده در پالایشگاه‌های زیستی است. این ماده یک افزاینده اکسیژن‌دار تجدیدپذیر است که می‌تواند به دیزل اضافه شود. در نهایت این فرایند جدید، شیمی سبز و اصولی مهندسی نظیر شرایط ملایم واکنش، کاتالیزور جامد، کاهش تولید فراورده جانبی، استفاده از حلال سبز (اتانول)، مسیرهای سنتزی پایدار و تجدیدپذیر و کاهش هزینه‌های مربوط به جداسازی و خالص‌سازی را در بردارد.

☑ منبع خبر
☑ لینک مقاله