مارکوس لهنر

توجه به افزایش مشکلات زیست محیطی و بحران ناشی از سوخت های فسیلی حاکی از حرکت جوامع به سمت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر است. مایع سازی هیدروترمال یک فناوری سبز برای تولید سوخت زیستی از جلبک است. هدف کلی این تحقیق تولید و بررسی سوخت زیستی پایدار از جلبک بود. مطالعه این پژوهش به دو بخش تقسیم شد. در بخش اول، تحلیل اگزرژی، سینتیکی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت. برای تحلیل اگزرژی و اقتصاد از نرم افزار Aspen Plus و MATLAB استفاده شد. اگزرژی فیزیکی و شیمیایی محصولات، تلفات، بازده و توزیع اگزرژی فرآیند در این تحقیق تعیین شد. بیشترین تلفات اگزرژی و کمترین بازده به دست آمده برای مبدل حرارتی به ترتیبMJ/hr 83/65856 و 64/66% بود که عمدتاً ناشی از برگشت ناپذیری فرآیند انتقال حرارت است. علاوه بر این، راکتور به دلیل واکنش های پیچیده ای که در دما و فشار بالا رخ می دهد، بازده بالایی (9/99%) داشت. همچنین شرایط بهینه عملکرد راکتور در دمای °C350 و 20 مگاپاسکال با استفاده از آنالیز حساسیت به دست آمد. راندمان اکسرژی کلی فرآیند (93/94%) نشان داد که مایع سازی هیدروترمال موثرترین فرآیند برای تبدیل جلبک به سوخت زیستی است. علاوه بر این، یک مدل سینتیکی کلی برای جلبک های مختلف پیشنهاد شد. پروتئین ها، لیپیدها و کربوهیدرات ها ابتدا به فاز آبی و سوخت زیستی و سپس با تجزیه بیشتر به فاز گاز تجزیه شدند. مقادیر بهینه انرژی های فعال سازیKJ/mol 31-50، 32-52 و 46-90 برای تبدیل پروتئین ها، لیپیدها و کربوهیدرات ها به سوخت زیستی محاسبه شد. نتایج نشان داد که مدل سینتیکی توانایی پیش بینی بالایی دارد. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل فنی اقتصادی نشان داد که تحت تأثیر قیمت زیست توده، دامنه تغییرات حداقل قیمت فروش سوخت زیستی 11/2$ تا 52/7$ به ازای هر گالن بنزین معادل است. در بخش دوم، تولید و ویژگی های سوخت زیستی حاصل از درشت جلبک کالرپا بومی خلیج فارس در راکتور ناپیوسته بررسی شد. روش سطح پاسخ برای بررسی اثرات دما (°C250-350)، فشار (50-150 بار)، و غلظت خوراک (3-10% وزنی) استفاده شد. حداکثر بازده سوخت زیستی 15/22% وزنی در شرایط بهینه °C350، 150 بار و 75/9% وزنی غلظت خوراک به دست آمد. همچنین بالاترین ارزش حرارتی و بازیابی انرژی سوخت زیستی به ترتیبMJ/kg 17/39 و 19/73% محاسبه شد. همچنین مشخص شد که ترکیبات حلقوی پیچیده مان