آکادمی و موسسه علمی پژوهشی ابن سینا

نگرانی‌های موجود به دلیل کم شدن ذخایر نفتی، افزایش قیمت نفت خام، افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای و بالطبع اثرات زیست محیطی ناشی از آن، موجب شده تا بیودیزل به سریع‌ترین صنعت در حال رشد در سراسر جهان بدل شود. بیودیزل از آلکیل استرهای اسید چرب تشکیل شده که از، تری گلیسیریدها، دی آسیل گلیسرول ها، اسیدهای چرب آزاد و فسفو لیپیدهای موجود در گیاهان روغنی و یا چربی حیوانات تولید می‌شود. در مقایسه با دیزل معمولی، بیودیزل محتوای اکسیژن بیشتر و سطح سولفور و نیتروژن کمتری دارد. در نتیجه، مونوکسید کربن، SOx، NOx، بنزن و تولوئن کمتری هنگام احتراق تولید می‌نماید. معضل اصلی که پیشرفت صنعت تولید بیودیزل را محدود می‌نماید، فراهم کردن و قیمت منابع اولیه می‌باشد. باید توجه داشت که این منابع از مواد غیر خوراکی که نیاز به مساحت زمین کمتری برای کشت دارد، تأمین شود. کشت این منابع نباید در زمین‌های حاصلخیز صورت گیرد و یا موجب قطع درختان جنگل شود. از این میان به نظر می‌رسد که ریز جلبک‌ها منابع امید بخشی برای تولید بیودیزل باشند. مزایای کشت ریز جلبک‌ها به عنوان منبع تولید کننده توده زیستی، شامل موارد زیر می‌شود: 
-    جلبک‌ها جزو سیستم‌های بیولوژیکی موثر از نقطه نظر استفاده از انرژی خورشیدی برای تولید ترکیبات آلی محسوب می‌شوند.
-    جلبک‌ها میکرو ارگانیسم‌هایی هستند که چرخه تقسیم سلولی ساده‌ای دارند.
-    کشت جلبک‌ها را می‌توان با آب دریا یا آب شور انجام داد.
-    سیستم‌های تولید کننده توده زیستی ریز جلبک می‌توانند به سادگی با سطوح مختلف مهارت های عملیاتی و فناوریآداپته شوند.
-    ریز جلبک‌ها بیشترین بازده تولید روغن را میان گیاهان روغنی مختلف دارند.
با توجه به مزایای ذکر شده، در انجام مقاله و پایان نامه حاضر نیز از ریز جلبک به عنوان منبع اولیه تولید بیودیزل استفاده شد. اولین گام در تولید بیودیزل انتخاب نوع ریز جلبک می‌باشد. با توجه به هم‌جواری استان مازندران با دریای خزر و وجود گونه‌های مختلف ریز جلبک در آب دریا، انتخاب یک گونه بومی این منطقه بسیار حائز اهمیت است. با توجه به بررسی‌ها و مطالعات انجام شده در زمینه جلبک‌ها و میزان تجمع لیپید در آن‌ها، ریز جلبک سندسموس به دلیل فراوانی در آب دریای خزر، میزان تجمع لیپید بالا و همچنین  در دسترس بودن آن در بانک جلبکی شمال کشور انتخاب شد. ریز جلبک‌ها به دلیل سادگی و کاهش هزینه‌های تولید در مقیاس بزرگ، در محیط کشت TMRL که مواد تشکیل دهنده کمتری نسبت به سایر محیط‌ها دارد، کشت داده شدند. تأثیر شدت نور و میزان منبع نیتروژنی در محیط کشت بر روی رشد ریز جلبک‌ها و میزان وزن خشک سلولی آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ریز جلبک‌ها در ارلن های 500 میلی لیتری، با دمای 2±25 درجه سانتی گراد و تحت هوادهی با شدت نورهای کم 1000 لوکس، متوسط 3500 لوکس و زیاد 6000 لوکس و مقادیر 30، 50 و 70 گرم بر لیتر از نیترات پتاسیم در محیط کشت استوک، رشد داده شدند. طول دوره رشد ریز جلبک‌ها 15 روز در نظر گرفته شد. جهت تعیین میزان رشد سلول در محیط کشت، از آزمایش تعیین وزن خشک سلولی با روش سنجش جذب نوری از طریق دستگاه اسپکتوفتومتر، استفاده گردید. با توجه به 3 برابر بودن وزن خشک سلولی در محیط کشت با نور کم و میزان نیتروژن 30 گرم بر لیتر می‌توان نتیجه گرفت که کاهش میزان منبع نیتروژنی می‌تواند عاملی برای افزایش غلظت توده سلولی و نهایتاً تجمع لیپید در آن باشد. مدل لجستیک نیز با موفقیت توانست روند رشد سلولی را با ضریب همبستگی بالا توصیف نماید. پس از طی دوره 15 روزه رشد، ریز جلبک‌ها در مخازن بزرگ‌تر برای تولید انبوه کشت داده شدند. سپس به منظور جمع آوری توده زیستی ریز جلبک، به مخازن حاوی ریز جلبک‌ها زمان داده شد تا بر اساس نیروی گرانش ته نشین شوند. جلبک ته نشین شده، جمع آوری شده و برای افزایش غلظت آن را سانتریفوژ می‌نماییم. سپس دوغاب غلیظ به دست آمده، با استفاده از دستگاه خشک کن انجمادی در دمای 40- درجه سانتی گراد به مدت دو روز خشک شد تا تبدیل به پودر شد. در نهایت پودر حاصله در دستگاه سوکسوله دیجیتال قرار گرفت و روغن ریز جلبک استخراج شد. میزان روغن به دست آمده برابر با 8/25% وزن خشک ریز جلبک سندسموس می‌باشد. سپس روغن جلبک جهت تعیین میزان و نوع اسیدهای چرب موجود در آن توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که اجزای روغن ریز جلبک سندسموس عبارتند از: اسید کاپروئیک، اسید پالمیتیک، اسید اولئیک، اسید لینولئیک، اسید گاما لینولنیک، اسید لینولنیک، اسید ایکسادینوئیک و اسید لیگنوسنیک. از میان ترکیبات فوق، اسید پالمیتیک (C16:0)، اسید اولئیک ((C18:1، اسید لینولئیک (C18:2) و اسید لینولنیک (C18:3) بخش اعظم بیودیزل را تشکیل می‌دهند و در حدود 84/81% از کل اسیدهای چرب موجود در روغن را به خود اختصاص داده‌اند. از این آنالیز و داده‌های به دست آمده می‌توان نتیجه گرفت که ریز جلبک سندسموس بومی دریای خزر پتانسیل بسیار زیادی برای تولید بیودیزل دارد.

جهت دانلود فایل کامل کلیک کنید

در صورت داشتن هرگونه سوال و یا نیاز به مشاوره در زمینه انجام مقاله و پایان نامه با ما در ارتباط باشید.