پایان نامه تولید بیو دیزل از ریز جلبک با استفاده از روش استخراج با دی اکسیدکربن فوق بحرانی

فهرست:

فصل اول

1- مقدمه............................................................................................................................................................. 2

 1-1- بیودیزل.................................................................................................................................................... 2

    1-1-1- ترکیب زنجیرهای اسیدهای چرب ............................................................................................... 3

      1-1-1-1- ترکیب اسیدهای چرب میکروجلبک ها............................................................................. 4

    1-1-2- تولید بیودیزل. 6

    1-1-3- مقایسه دیزل و بیودیزل از جنبه های مختلف ......................................................................... 9

    1-1-4- موارد مصرف بیودیزل.................................................................................................................... 13

   1-1-5- امکان تولید بیودیزل از میکروجلبک......................................................................................... 14

 1-2- جلبک ها................................................................................................................................................. 16

    1-2-1- ریزجلبک کلرلا ولگاریس.............................................................................................................. 18

    1-2-2- ارزش تغذیه ای جلبک ها............................................................................................................. 19

    1-2-3- کاربرد جلبک ها............................................................................................................................ 20

 1-3- انواع روش های استخراج روغن از میکروجلبک ها......................................................................... 20

    1-3-1- استخراج فیزیکی........................................................................................................................... 21

      1-3-1-1- آسیاب کردن ......................................................................................................................... 21

      1-3-1-2- شوک اوسموتیک ................................................................................................................. 21

      1-3-1-3- استخراج اولتراسونیک ....................................................................................................... 21

    1-3-2- استخراج شیمیایی........................................................................................................................ 22

      1-3-2-1- حلال های شیمیایی............................................................................................................. 22

      1-3-2-2- استخراج با سوکسله............................................................................................................ 22

      1-3-2-3- استخراج آنزیمی ................................................................................................................. 22

      1-3-2-4- استخراج فوق بحرانی.......................................................................................................... 22

  1-4- استخراج با سیال فوق بحرانی............................................................................................................ 23

    1-4-1- تاریخچه سیال فوق بحرانی.......................................................................................................... 23

    1-4-2- مفاهیم اولیه استخراج فوق بحرانی............................................................................................ 23

    1-4-3- فرایند استخراج فوق بحرانی....................................................................................................... 25

    1-4-4- روش عملیاتی استخراج ............................................................................................................... 26

    1-4-5- کاربردهای استخراج فوق بحرانی درصنایع مختلف ............................................................... 27

فصل دوم

2- مروری بر تحقیقات انجام شده ................................................................................................................. 31

فصل سوم

3- مبانی تئوری ................................................................................................................................................ 37

  3-1- تولید بیودیزل از ریزجلبک ............................................................................................................... 37

  3-2- کشت ریزجلبک .................................................................................................................................. 38

    3-2-1- پارامترهای مهم در تنظیم رشد جلبک .................................................................................... 39

    3-2-2- دینامیک رشد ..............................................................................................................................  40

    3-2-3-  انواع محیط های کشت................................................................................................................ 41

      3-2-3-1- سیستم های باز.................................................................................................................... 42

      3-2-3-2- سیستم های بسته .. 43

  3-3- برداشت................................................................................................................................................. 44

  3-4- استخراج روغن.................................................................................................................................... 45

  3-5- تولید بیودیزل از روغن ریزجلبک.................................................................................................... 48

  3-6- جداسازی.............................................................................................................................................. 50

فصل چهارم

4- شرح آزمایشات............................................................................................................................................ 52

  4-1- تهیه ریزجلبک...................................................................................................................................... 52

  4-2- کشت ریزجلبک................................................................................................................................... 53

  4-3- آبگیری از جلبک و خشک کردن آن................................................................................................ 57

  4-4- مبانی و مشخصات پایلوت آزمایشگاهی دستگاه استخراج فوق بحرانی ................................... 59

  4-5- بررسی اجزای اصلی تشکیل دهنده پایلوت استخراج روغن توسط دی اکسید کربن فوق بحرانی          61

    4-5-1- ظرف استخراج .............................................................................................................................. 62

    4-5-2- جدا کننده...................................................................................................................................... 65

    4-5-3- ظرف مایع سازی گاز CO2 .......................................................................................................... 66

    4-5-4- پمپ فشار قوی.............................................................................................................................. 67

    4-5-5- سیستم گرمایش و سرمایش ...................................................................................................... 68

    4-5-6- سیستم های کنترل ..................................................................................................................... 69

    4-5-7- لوازم جانبی................................................................................................................................... 70

  4-6- آزمایش های استخراج فوق بحرانی.................................................................................................. 73

    4-6-1- انجام تست هیدرولیک دستگاه.................................................................................................. 74

    4-6-2- آماده سازی مواد اولیه و خوراک................................................................................................. 74

    4-6-3- مراحل آزمایش ............................................................................................................................. 75

  4-7- آنالیز....................................................................................................................................................... 78

  4-8- استخراج به روش سوکسله (با حلال هگزان)................................................................................... 79

    4-8-1- وسایل مورد نیاز............................................................................................................................. 80

    4-8-2- مواد مورد نیاز................................................................................................................................. 80

    4-8-3- مراحل آزمایش............................................................................................................................... 80

  4-9- تولید بیودیزل از روغن استخراج شده (ترنس استریفیکاسیون)................................................ 81

    4-9-1- واکنش استری شدن ..................................................................................................................... 81

    4-9-2- جداسازی و شستشوی بیودیزل................................................................................................. 82

فصل پنجم

5-  بررسی نتایج................................................................................................................................................ 87

  5-1- اثر زمان ماند در مرحله استاتیک بر بازده استخراج روغن........................................................... 87

  5-2- اثر دما بر استخراج روغن از جلبک.................................................................................................. 88

  5-3- اثر فشار بر استخراج روغن از جلبک............................................................................................... 92

  5-4- اثردبی دی اکسیدکربن فوق بحرانی بر استخراج روغن از جلبک................................................ 95

  5-5- استخراج بوسیله دستگاه فوق بحرانی در شرایط بهینه............................................................... 96

  5-6- آنالیز GC روغن  استخراج شده از دستگاه فوق بحرانی............................................................... 97

  5-7- مقایسه استخراج روغن از جلبک به روش های فوق بحرانی و استخراج با هگزان................... 99

  5-8- نتایج آزمون های مربوط به تعیین خصوصیات متیل استر.......................................................... 101...............

فصل  ششم

6- نتیجه گیری و پیشنهادات.......................................................................................................................... 103

6-1- نتیجه گیری............................................................................................................................................. 103

6-2-پیشنهادات............................................................................................................................................... 104

 فهرست منابع.................................................................................................................................................... 105

منبع:

[1] Www, Biodiesel.org /resource/fuel factsheets/standard

[2] http://En.wikipedia.org/ Biodiesel

[3] Yusuf Chisti, "Biodiesel from microalgae", 13 February 2007, New Zealand, Institute of Technology and Engineering, Massey University.

[4] Nelson Dl, Cox Mm, "Lipids lehninger principal of biochemistry 3th ed", 2000

[5] Halim R, Gladman B, Danquah MK, webley PA. "Oil extraction from microalgae for biodiesel production", Bioresource Technology, 2011, 178-185

[6] Minowa T, Yokoyama S, Kishimoto M, Okakurat T. "Oil production from algal cells of Dunaliella tertiolecta by direct thermo chemical liquefaction." J Fuel 1995, 74(12):1735–8

[7] Cravotto G, Boffa L, Mantegna S, Perego P, Avogadro M, Cintas P.  "Improved extraction of vegetable oils under high-intensity ultrasound and/or microwaves.Ultrasonics Sonochemistry", 2008, 898–902

[8] Lee JY, Yoo C, Jun SY, Ahn CY, Oh HM. "Comparison of several methods for effective lipid extraction from microalgae." Bioresource Technology, 2009, 101:S75–7

[9] N.H. Tran; J.R. Bartlett; G.S.K. Kannangara; A.S. Milev; H. Volk; M.A. Wilson. "Catalytic upgrading of biorefinery oil from micro-algae", Fuel, February 2010, 265-274

[10] Chen-Hsi Cheng,Tz-Bang Du, Hsien-Chueh Pi, Shyue-Ming Jang, Yun-Huin Lin, Hom-Ti Lee. "Comparative study of lipid extraction from microalgae by organic solvent and supercritical CO2", November 2011, P 10151–10153

[11] Temelli, F. "Supercritical fluid extraction in citrus oil processing". Food technology, 1988, Vol 42, No.6, p.145-152

[12] Johnston, K.P. and Penninger, J.M.L. "Supercritical fluid science and technology", ACS symposium series, 1989

[13] Celine Dejoy, Marylin Abert, Guy Lumia "Combined extraction method of lipid from Chlorella vulgaris", University of Arignon, France, 2011, International journal of molecular science.

[14] Maria Dolores, Casimiro Mantell. "Kinetic of the SCCO2 extraction of carotenoid from microalgae with CO2 and ethanol as cosolvent, Chemical engineering journal", 2009

[15] Floch.F, Tena.M.T, Rtos.A. and Valcorcel.M. "Supercritical fluid extraction of phenol compounds from olive leaves", Talanta, 1998, Vol 46, p1123-1130

[16] Chueng, P.C.K. "Temperature and pressure effects on supercritical carbon dioxide extraction of n-3 fatty acids from red seaweed", Food chem, 1999, 65, 399-403

[17] Mendes.R.L, Reis.A.D, Palavra.A.F. "Supercritical CO2 extraction of glinolenic acid and other lipids from Arthrospira (Spirulina) maxima: comparison with organic solvent extraction", 2006, Food Chem, 99, p 57-63

[18] Couto.R.M, Simoes.P.C, Reis.A, Silva.T.I.D, et al. "Supercritical fluid extraction of lipid from the heterothropic microalgae Crypthecodinium cohnii", 2010, Eng. Life Sci.

[19] Minowa T, Yokoyama S, Kishimoto M, Okakurat T. "Oil production from algal cells of Dunaliella tertiolecta by direct thermochemical liquefaction." J Fuel, 1995, 74(12):1735–8

[20] Kaewpintong K. "Cultivation of Haematococcus pluvialis in Airlift Bioreactor", Faculty of Engineering, Chulalongkorn University, 2004

[21] Moheimani NR. "The culture of Coccolithophorid Algae for carbon dioxide bioremediation", Murdoch University, 2005

[22] Cravotto G, Boffa L, Mantegna S, Perego P, Avogadro M, Cintas P. "Improved extraction of vegetable oils under high-intensity ultrasound and/or microwaves,Ultrasonics Sonochemistry", 2008, p 898–902

[23] Lee JY, Yoo C, Jun SY, Ahn CY. "Comparison of several methods for effective lipid extraction from microalgae", Bioresource Technology 2009, 101:S75–7

[24] Arief Widjaja, Chao-Chang Chien, Yi-Hsu Ju. "Study of increasing lipid production from fresh water microalgae Chlorella vulgaris", Volume 40, Issue 1, January 2009, Pages13–20

[25] N.H.Tran, J.R.Bartlett, G.S.K.Kannangara, A.S.Milev, H.Volk, M.A.Wilson. "Catalytic upgrading of biorefinery oil from micro-algae", Fuel February 2010, Pages 265-274

[26] Chen Hsi Cheng, Tz Bang Du, Hsien Chueh Pi, Shyue Ming Jang, Yun Huin Lin, Hom Ti Lee. "Comparative study of lipid extraction from microalgae by organic solvent and supercritical CO2", November 2011, P 10151–10153

[27] Sazdanof.N. and Guezennec.Y. "Modeling and Simulation of the Algae to Biodiesel Fuel Cycle", Ms.c thesis, 2006, The Ohio State University, USA

[28] Sheehan J, Dunahay T, Benemann J, Roessler P. "A look back at the US Department of Energy's Aquatic Species Program: biodiesel from algae", Laboratory NRE, editor.National Renewable Energy Laboratory, 1998, p1-100

[29]  Molina Grima E, Belarbi E-H, Acien Fernandez FG, Robles Medina A, Chisti Y. "Recovery of microalgal biomass and metabolites: process options and economics",  Biotechnology Advances, 2003, 20:491–515

[30]  Huang GH, Chen F, Wei D, Zhang XW, Chen G. "Biodiesel