تبدیل زباله به اتانول با کاتالیست‌های متخلخل نانومقیاس

تبدیل زباله به اتانول با کاتالیست‌های متخلخل نانومقیاس

اخیراً یک فرایند قدیمی تولید سوخت زیستی به نام گازسازی، به‌وسیله محققانی از دانشگاه ایالتی یووا و آزمایشگاهِ آمز در وزارت انرژی امریکا، شکل جدیدی به خود گرفته‌است. آنها امیدوارند که با وارد ساختن کاتالیست‌های متخلخل نانومقیاس مدرن به این فرایند، بتوانند از دسته وسیعی از توده‌های زیستی همانند دانه دستگاه تقطیر که از تولید اتانول باقی می‌ماند، کاه‌های غلات، علف‌ها، خمیر چوب، فضولات حیوانی و زباله‌ها اتانول را تولید کنند.

اخیراً یک فرایند قدیمی تولید سوخت زیستی به نام گازسازی، به‌وسیله محققانی از دانشگاه ایالتی یووا و آزمایشگاهِ آمز در وزارت انرژی امریکا، شکل جدیدی به خود گرفته‌است. آنها امیدوارند که با وارد ساختن کاتالیست‌های متخلخل نانومقیاس مدرن به این فرایند، بتوانند از دسته وسیعی از توده‌های زیستی همانند دانه دستگاه تقطیر که از تولید اتانول باقی می‌ماند، کاه‌های غلات، علف‌ها، خمیر چوب، فضولات حیوانی و زباله‌ها اتانول را تولید کنند.
گازسازی فرایندی است که در آن ترکیبات کربن‌دار تحت فشار و دمای بالا در یک اتمسفر اکسیژنی کنترل‌شده، به گازِ سنتز یا سینگاز(syngas) تبدیل می‌شوند. سینگاز عمدتاً از مونوکسید کربن و هیدروژن(بیش از ۸۵ درصد حجمی) و مقادیر کمتری از دی‌اکسید کربن و متان تشکیل شده‌است. این فرایند مانند فرایند استخراج گاز از زغال‌سنگ است و مزیت آن نسبت به فناوری‌های تخمیری در این است که در کاربردهای متنوعی چون تولید حرارت، تولید الکتریسیته و ساخت مواد شیمیایی و سوخت‌ها قابل ‌استفاده است.
ویکتور لین از آزمایشگاه آمز می‌گوید:«مشکلی که پیش از این و در دهه ۷۰ برای تبدیل سینگاز به اتانول وجود داشت نبود امکان انتخاب محصولات جانبی بود. آنها می‌توانستند اتانول تولید کنند؛ اما در این فرایند متان، آلدهید‌ها و تعدادی از محصولات نامطلوب دیگر نیز تولید می‌شدند».
لین دریافت که امکان فعال ساختن ‌مولکول‌های مونوکسید کربنی(سازنده اتانول هستند) در حضور یک کاتالیست با ساختاری منحصر‌به‌فرد وجود دارد. وی در این باره گفت:«با بهبود این جذبِ فعال‌شده مونوکسید کربن بر روی سطح کاتالیست، فرصت‌های بیشتری برای تشکیل مولکول‌های اتانول ایجاد خواهد شد، همچنین اگر بتوان مساحت سطح کاتالیست را افزایش داد، مقدار اتانولِ تولیدشده نیز بیشتر می‌شود».
لین و گروهش از یک فلزِ آلیاژی به‌عنوان کاتالیست استفاده کردند. آنها برای افزایش مساحت سطح، از ذرات کاتالیستی نانومقیاسی استفاده کردند که به شکل وسیعی در درون ساختاری از نانوکره‌های مزومتخلخل پخش شده بودند. این نانوکره‌ها، گلوله‌های اسفنجی ریزی هستند که هزاران کانال از میان آنها رد شده‌است. کل مساحت سطحِ این نانوذرات کاتالیستی، تقریباً صد برابر بزرگ‌تر از مساحت سطحی است که با همان مقدار ماده کاتالیستی ـ اگر به شکل ذرات بزرگ‌تر و بزرگ‌مقیاس باشند ـ ایجاد می‌گردد.
یکی از نکات مهم در این فرایند، کنترل ترکیب شیمیایی سینگاز است. در دانشگاه یووا، محققانی از مرکز فناوری‌های محیطی ماندگار(CSET) برای چندین سال به توسعه گازسازهای بستر سیالی مشغول بوده‌اند تا به کمک آنها، سینگاز باکیفیت و کارامدی برای کاربردهایی چون تولید هیدروژن برای پیل‌های سوختی، عرضه نمایند.
لین در خصوص ورودی این روش گفت:«مزیت بسیار بزرگی که در استفاده از سینگاز برای تولید اتانول وجود دارد، تنوع در موادی است که می‌توانند به سوخت تبدیل شوند.» وی افزود:«اساساً می‌توان هر ماده کربن‌داری را به سینگاز تبدیل کرد و پس از تولید سینگاز، آن را به اتانول تبدیل کرد.»



آدرس: کاشان، خیابان 22 بهمن، اتاق بازرگانی و صنایع و معادن و کشاورزی، طبقه اول ، واحد 5
تلفکس: 03155468532
ایمیل: Info@kimiasanat.com




نظرات

ارسال نظر