طراحی، ساخت و ارزیابی دستگاه هیبرید جداساز میکروجلبک از محیط کشت بمنظور بهبود تراز انرژی تولید بیودیزل

تولید سوخت بیودیزل از روغن‏های خوراکی با مخالفت جهانی روبرو شده است. با عنایت به اینکه سوخت‏های فسیلی رو به اتمام بوده و میزان آلاینده‏های حاصل از این سوخت‏ها نیز روز به روز در حال افزایش است، لذا پیدا کردن مواد اولیه دیگری جهت تولید بیودیزل ضروری به نظر می‏رسد. یکی از راه‏کارها، تولید بیودیزل از روغن‏ میکروجلبک است. پس از اتمام دوره کشت میکروجلبک، یکی از مشکلاتی که در فرآیند تبدیل میکروجلبک به بیودیزل وجود دارد، عدم وجود دستگاهی مناسب جهت جداسازی میکروجلبک با هزینه اندک از محیط کشت آن یعنی آب می‏باشد. این امر باعث افزایش هزینه مورد نیاز جهت برداشت بیوماس میکروجلبک می‏گردد. از این رو در تحقیق حاضر، انواع روش‏های جداسازی میکروجلبک از محیط کشت که به طور عمده آب است، مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از تکنولوژی نوین دستگاهی طراحی، ساخته و ارزیابی شد. در این دستگاه تاثیر متغیرهای مختلف از قبیل شدت جریان الکتریسیته در سطوح 3/0، 5/0، 7/0 و 9/0 آمپر، فاصله الکترودها در سطوح 1، 3 و 5 سانتی متر، سطح تماس الکترودها در سطوح 160، 320 و 640 سانتی متر مربع، نوع الکترودها در دو سطح آلومینیوم و آهن، مدت زمان اعمال جریان الکتریسیته در سطوح 3، 5، 7 و 9 دقیقه و هدایت الکتریکی محیط کشت در سه سطح 5/13، 9/44 و 2/60 میلی زیمنس بر سانتی متر بر بازده برداشت و توان مصرفی دستگاه مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین تاثیر نوع و شدت همزنی در سه روش مکانیکی، هیدرولیکی و نئوماتیکی بر بازده برداشت و توان مصرفی دستگاه مورد مقایسه قرار گرفت. در پایان نتیجه گرفته شد که در شدت جریان 9/0 آمپر و فاصله بین الکترود 1سانتی متر با سطح تماس 640 سانتی متر مربع بازده برداشت دستگاه بیشینه می باشد. الکترودهای آلومینیومی به دلیل عدم تغییر رنگ محیط کشت و مصرف توان کمتر به اندازه 1 وات دارای عملکرد بهتری نسبت به الکترودهای آهنی بود. با تغییر هدایت الکتریکی از 5/13 به 2/60 میلی زیمنس بر سانتی متر، توان مصرفی دستگاه به میزان 15/3 وات کاهش یافت. در پایان میزان انرژی مورد نیاز و بازده دستگاه ساخته شده با انرژی و بازده روش‏های سانتریفیوژ و انعقاد شیمیایی مورد مقایسه قرار گرفت و تغییرات تراز انرژی تولید بیودیزل با استفاده از روش جدید محاسبه گردید. نتایج نشان داد که بازده برداشت میکروجلبک با استفاده از دستگاه ساخته شده 98 درصد می باشد که 5 درصد بالاتر از دو روش سانتریفیوژ و انعقاد شیمیایی است. نتایج تحلیل چرخه حیات تولید بیودیزل از روغن میکروجلبک نشان داد که بخش برداشت و آبگیری از بیوماس میکروجلبک بیشترین مصرف انرژی از کل چرخه را به خود اختصاص می دهد. به طوری که با استفاده از روش سانتریفیوژ 92/94 درصد و در روش انعقاد الکتریکی 7/79 درصد از هزینه های تولید بیودیزل از میکروجلبک مربوط به مرحله برداشت است. انرژی مورد نیاز در چرخه حیات تولید بیودیزل از میکروجلبک با استفاده از روش سانتریفیوژ برای برداشت میکروجلبک برابر با 6194 مگاژول و با استفاده از دستگاه جداساز میکروجلبک برابر با 1657 مگاژول است. بدین ترتیب استفاده از دستگاه جداساز میکروجلبک به جای سانتریفیوژ، میزان تراز انرژی را حداقل تا 4536 مگا ژول بهبود می‏بخشد.