انجمن علمی مهندسی حرارتی و برودتی ایران نشریه انرژی های تجدیدپذیر و نو 2423-4931 13 2 2026 09 23 Comprehensive Energy, Exergy, Economic, and Environmental Analysis and Multi-Objective Optimization of a Hydrogen Production System via Sugarcane Bagasse Gasification using Steam تحلیل جامع انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست‌محیطی و بهینه‌سازی چندهدفه سیستم تولید هیدروژن از گازی‌سازی باگاس نیشکر به کمک بخار آب 134 144 248184 10.22034/jrenew.2026.248184 FA فرهاد دولت آبادی گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران بهزاد عزیزی مهر گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک و صنایع کاربردی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران رامین قاسمی‌اصل گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران طاهر ارمغانی گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران Journal Article 2025 08 24 The gasification of sugarcane bagasse biomass presents a promising pathway for sustainable hydrogen production and effective agricultural waste management. In this study, a hydrogen production system based on the gasification of sugarcane bagasse biomass using steam was comprehensively evaluated using energy, exergy, economic, and environmental analyses. The results of the thermodynamic analysis indicated that the gasifier reactor is the primary source of exergy destruction and cost within the system, owing to the high irreversibility of its processes. Subsequently, multi-objective optimization was performed using the Bees metaheuristic algorithm to simultaneously improve energy efficiency, exergy efficiency, total cost, and the rate of carbon dioxide emissions. The optimization results led to an increase in energy efficiency from 36.57% to 41.37% and exergy efficiency from 29.91% to 31.16%. Furthermore, the total system cost and CO2 emission rate were reduced. Sensitivity analysis also revealed that increasing the syngas temperature and decreasing biomass moisture enhances system performance, whereas increasing pressure has a negative impact on costs and emissions. This research demonstrates that sugarcane bagasse gasification is a promising pathway for sustainable hydrogen production, and the multi-objective optimization approach can facilitate the development of more efficient and economical systems. بهره‌گیری از زیست‌توده باگاس نیشکر از طریق فرآیند گازی‌سازی، راهکاری امیدبخش برای تولید پایدار هیدروژن و مدیریت پسماندهای کشاورزی به شمار می‌رود. در این پژوهش، یک سیستم تولید هیدروژن مبتنی بر گازی‌سازی زیست‌توده باگاس نیشکر به کمک بخار آب با استفاده از تحلیل‌های چهارگانه انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست‌محیطی به‌طور جامع ارزیابی شد. نتایج تحلیل ترمودینامیکی نشان داد که راکتور گازساز به دلیل برگشت‌ناپذیری بالای فرآیندها، اصلی‌ترین منبع تخریب اگزرژی و هزینه‌ در سیستم است. سپس، بهینه‌سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم فراابتکاری زنبور عسل برای بهبود همزمان بازده انرژی، بازده اگزرژی، هزینه کل و نرخ انتشار دی‌اکسید کربن انجام گرفت. نتایج بهینه‌سازی منجر به افزایش بازده انرژی از ۳۶.۵۷% به ۴۱.۳۷% و بازده اگزرژی از ۲۹.۹۱% به ۳۱.۱۶% شد. همچنین، هزینه کل سیستم و دبی انتشار دی‌اکسید کربن کاهش یافتند. تحلیل حساسیت نیز نشان داد که افزایش دمای گاز سنتز و کاهش رطوبت زیست‌توده، عملکرد سیستم را بهبود می‌بخشد، در حالی که افزایش فشار، تأثیر منفی بر هزینه‌ها و آلایندگی دارد. این پژوهش نشان می‌دهد که گازی‌سازی باگاس نیشکر، یک مسیر امیدوارکننده برای تولید هیدروژن پایدار است و رویکرد بهینه‌سازی چندهدفه می‌تواند به تحقق سیستم‌های کارآمدتر و اقتصادی‌تر کمک کند. https://www.jrenew.ir/article_248184_05673e6c282a0cf79a73fea257f75186.pdf