Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Prekomerno izčrpavanje in zanašanje na energijo, pridobljeno iz fosilnih goriv, je privedlo do globalnih podnebnih sprememb in onesnaževanja ozračja. S tem namenom so največje industrije začele z uveljavljanjem okolju bolj prijaznih praks, ki bi hkrati zmanjšale odvisnost od neobnovljivih virov energije, ki so v pomanjkanju. Lignocelulozna biomasa je najobsežnejša in biološko obnovljiva biomasa na Zemlji, ki kaže velike potenciale za zamenjavo fosilnih goriv kot primarni vir energije. Sestavljena je pretežno iz celuloze (40–60 %), hemiceluloze (20–40 %) in lignina (10–24 %), ki predstavljajo bogat vir surovin za proizvodnjo biogoriv. Raziskave na področju lignocelulozne biomase se osredotočajo na iskanje alternativnih postopkov, s katerimi bi lahko lignocelulozno biomaso pretvorili v vredne kemikalije. V okviru diplomske naloge smo izvajali reakcije hidrotermičnega uplinjanja slivovega lesa v pod- in nadkritični vodi, pri temperaturah 350 °C in 400 °C, brez ali v prisotnosti štirih različnih katalizatorjev (GeO2, Ni/SiO2-Al2O3, bentonit, zeolit). Dobili smo produkte v plinski, oljni, vodni in trdni fazi. Na podlagi izkoristkov posameznih faz in FTIR analiz trdnih ostankov smo ugotovili, da je do večje razgradnje slivovega lesa prišlo pri višjih temperaturah, kjer smo dobili višje izkoristke plinske in oljne faze ter nižje izkoristke trdne faze. Katalizator Ni/SiO2-Al2O3 je povzročil popolno razgradnjo slivovega lesa, z le 0,49 % izkoristka trdne faze. Ugotovili smo, da so vse plinske mešanice vsebovale H2, CO2 ter ogljikovodike C1-C6, od katerih je nastalo največ H2 in CH4. Najvišjo koncentracijo (glede na površino vrha %) vodika (80,7 %) smo določili s katalizatorjem Ni/SiO2-Al2O3 pri 400 °C. V oljnih fazah smo določili prisotnost alkanov, cikličnih spojin, aromatskih spojin, ketonov in kislin, med katerimi je nastalo največ ketonov in aromatskih spojin. HPLC analize vodnih faz so pokazale prisotnost furfuralov, med katerimi so bile koncentracije 5–MF najvišje. Najnižjo koncentracijo skupnega organskega ogljika (5,5 g/L) v vodni fazi pa smo določili pri reakciji z Ni/SiO2-Al2O3 pri 400 °C.
Ključne besede: lignocelulozna biomasa, hidrotermično uplinjanje, podkritična voda, nadkritična voda, zelene tehnologije, recikliranje odpadkov
Objavljeno v DKUM: 13.09.2023; Ogledov: 441; Prenosov: 0
Celotno besedilo (2,93 MB)

Opis: V diplomskem delu je predstavljen proces proizvodnje bioetanola iz lignocelulozne biomase, skupaj s problematiko s katero se v procesu srečujemo. Poudarek je predvsem na destilaciji in dehidraciji bioetanola. V ta namen je bila v programu Aspen Plus izvedena simulacija za pridobivanje bioetanola blizu azeotropne sestave. Destilacija je sestavljena iz dveh zaporedno vezanih rektifikacijskih kolon, ki sta bili vsaka zase modelirani in optimizirani z NQ analizo. Na vsaki koloni je bila izvedena občutljivostna analiza za namen proučevanja vpliva različnih parametrov na porabo toplotne energije. Za pridobivanje čistega etanola smo izvedli azeotropno destilacijo s cikloheksanom in destilacijo s spreminjajočim tlakom. Cilj dehidracije je pridobiti 99,60 ut.% etanola. Azeotropna destilacija je bila modelirana z dvema kolonama: glavno kolono, kjer se pridobi bioetanol visoke čistoče in regeneracijsko kolono, kjer se na dnu kolone pridobi čista voda. Destilacija s spreminjajočim tlakom je bila modelirana z dvema zaporedno vezanima kolonama, ki obratujeta pri različnih tlakih. To omogoči pridobivanje čistega bioetanola. Na sistemu se je izvedla občutljivostna analiza, za namen proučevanja interakcij med obema kolonama. Ugotovljeno je bilo, da ima spreminjanje deleža destilata obeh kolon največji vpliv na porabo energije v obeh kolonah. Za namen primerjanja porabe toplotne energije smo izračunali neto porabo toplotne energije na enoto proizvedenega brezvodnega bioetanola. Vrednosti so bile primerljive z literaturo. Ugotovljeno je bilo da se dodatno znižanje v porabi energije lahko doseže z rekuperacijo energije, ali z uporabo drugih tehnik za dehidracijo. Kombinacija rekuperacije in uporabe manj energijsko intenzivnih postopkov lahko močno zmanjša porabo energije v procesu. Zaključili smo, da je za zmanjšanje porabe energije v proizvodnji bioetanola iz lignocelulozne biomase smiselno razmišljati tudi o kogeneraciji energije iz drugih stranskih produktov.
Ključne besede: Bioetanol, Destilacija, Lignocelulozna biomasa, Azeotrop, Aspen Plus
Objavljeno v DKUM: 22.09.2021; Ogledov: 1254; Prenosov: 151
Celotno besedilo (4,34 MB)

Opis: Omejeni viri, visoke cene in okoljski vpliv fosilnih goriv narekujejo razvoj alternativnih virov energije, med katere spada tudi proizvodnja energije iz lignocelulozne biomase. Lignocelulozna biomasa (LB) kmetijskih, vrtnih in gozdarskih ostankov se v veliki količini kopiči na regionalnem zbirnem centru za ravnanje z odpadki, kjer jo uporabijo v procesu kompostiranja. Z našo nalogo smo raziskali možnosti proizvodnje bioplina iz lokalno zbrane LB. S tem namenom smo optimirali in nadgradili proces anaerobne fermentacije LB za pridobitev biometana, obnovljivega vira energije. Izdelali smo pilotni sistem šaržnih reaktorjev s strnjenim slojem in križnim pretakanjem izcedne vode, z namenom simulacije procesa na ustrezni velikosti glede na vstopno biomaso. Pri izvedbi eksperimentov v reaktorjih na pilotnem merilu, smo glavni poudarek namenili študiji vpliva pretakanja izcedne vode med reaktorji na proizvodnjo bioplina. Rezultati tovrstnih poskusov so pokazali, da je pretakanje izcedne vode med reaktorji ključnega pomena za stabilnost procesa in povečano proizvodnjo bioplina. Raziskave kažejo, da je proizvodnjo bioplina iz LB možno povečati z učinkovito predobdelavo. Nadgradnjo procesa anaerobne fermentacije smo izvedli z biološko predobdelavo LB. In sicer smo glivo P.ostreatus gojili direktno na LB, v nadaljevanju smo za razgradnjo LB uporabili le encime glive. V laboratorijskem sistemu AMPTS smo določili biometanski potencial LB in LB preraščeni z glivo. Postopek predobdelave LB, pri katerem smo glivo gojili direktno na vzorcih LB, se je izkazal za neučinkovitega, saj je bil biometanski potencial vzorcev preraščenih z glivo mnogo nižji od biometanskega potenciala LB, ki ni bil izpostavljen nobeni predobdelavi. Naše raziskave smo nato nadaljevali v smeri gojenja glive na trdnem gojišču, sestavljenem iz pšeničnih otrobov in lignocelulozne biomase, in nato pridobivanja hidrolitičnih in oksidativnih encimov. Iz rezultatov encimskih aktivnosti smo ugotovili, da je gliva P. ostreatus, proizvedla celulitične encime v manjših količinah, medtem ko so bile lakaze, ki razgrajujejo ligninske komponente, proizvedene v velikih količinah. Glede na to, da veljajo lakaze tudi za širše industrijsko zanimive encime, smo z optimizacijo po Taguchi metodi raziskovali vpliv sestave gojišča na produktivnost lakaz. Optimizacija gojišča s Taguchi ortogonalno matriko L18 (21 × 37) se je izkazala za uspešno metodo, s katero smo pridobili podatke za sestavo gojišča na katerem izloči gliva P. ostreatus največ lakaz. Za primerjavo učinkovitosti razgradnje LB z encimskim ekstraktom, pridobljenim iz gojišč P. ostreatus, smo uporabili dva komercialna encima. Rezultati so pokazali, da je bil encimski ekstrakt učinkovit pri razgradnji LB, kakor tudi pri razgradnji trdnega ostanka po fermentaciji.
Ključne besede: lignocelulozna biomasa, anaerobna fermentacija, lignocelulozni encimi, Pleurotus ostreatus, encimska hidroliza
Objavljeno v DKUM: 07.01.2016; Ogledov: 3359; Prenosov: 333
Celotno besedilo (2,71 MB)