امکان‌‌سنجی تولید بیودیزل از دانه‌‌های روغنی در استان تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای مهندسی سیستم های انرژی، گروه انرژی های نو و محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استادیار، مهندسی سیستم‌های انرژی، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

3 دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

چکیده

دیزل زیستی یکی از منبع‌‌های پیشنهاد شده جهت جایگزین نمودن سوخت‌‌های فسیلی، به‌‌طور خاص دیزل است. تکنولوژی‌‌های تولید این مدل از دیزل زیستی تا حد مناسبی به بلوغ رسیده و توانایی تولید انبوه را دارا است. بزرگترین مانع تولید دیزل زیستی هزینه‌‌ی بالای تولید است که نشات گرفته از هزینه‌‌ی بالای مواد اولیه‌‌ی آن که دانه‌‌های روغنی است می‌‌باشد. انجام پتانسیل‌‌سنجی قبل از پروژه‌‌های تولیدی و صنعتی امری ضروری است و این امر برای پروژه‌‌های مرتبط با دیزل زیستی به دلیل مسائل مربوط به مواد اولیه آن امری حیاتی‌‌تر است. در این پژوهش پتانسیل‌‌سنجی جهت کشت دانه‌‌های روغنی جهت تولید بیودیزل در استان تهران به کمک نرم افزار جی‌‌آی‌‌اس انجام شده‌‌است. نتایج این پتانسیل سنجی نشان می‌‌دهد که بخش‌‌هایی از مناطق غرب و مرکزی استان تهران مناسب کشت دانه‌‌های روغنی جهت استفاده برای تولید دیزل زیستی است. با این‌‌حال حدود 90 درصد از مناطق استان تهران برای کشت دانه‌‌های روغنی نامناسب است. بزرگترین عامل محدودکننده، بافت خاکی استان تهران است و بیش از 50 درصد از سطوح استان تهران دارای بافت خاک نامناسب جهت کشت دانه‌‌های روغنی است. در ادامه برای دستیـابی بـه شناسایی مناطق بهینه کاشت دانه‌‌های روغنی، متغیر هزینه متوسط Cave به ازای هـر لیتر بیودیزل معرفی می‌‌شود. نتایج نشان می‌‌دهد که با توجه به هزینه‌‌های تولید، انتقال، توزیع و تـأمین مـواد اولیـه، هنگامی تولید بیودیزل در این مناطق مقرون به صرفه اسـت کـه مقـدار متغیـر هزینه متوسط کمتر از 92 هزار ریال به ازای هـر لیتر بیودیزل تولیدی باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] C. Chen et al., Sustainability and challenges in biodiesel production from waste cooking oil: An advanced bibliometric analysis, Energy Reports, Vol. 7, pp. 4022-4034, 2021.
[2] Y. Cao, A. Doustgani, A. Salehi, M. Nemati, A. Ghasemi, and O. Koohshekan, The economic evaluation of establishing a plant for producing biodiesel from edible oil wastes in oil-rich countries: Case study Iran, Energy, Vol. 213, p. 118760, 2020.
[3] R. M. Campbell, N. M. Anderson, D. E. Daugaard, and H. T. Naughton, Financial viability of biofuel and biochar production from forest biomass in the face of market price volatility and uncertainty, Applied energy, Vol. 230, pp. 330-343, 2018.
[4] Y. Noorollahi, H. Janalizadeh, H. Yousefi, and M. H. Jahangir, Biofuel for energy self-sufficiency in agricultural sector of Iran, Sustainable Energy Technologies and Assessments, Vol. 44, p. 101069, 2021.
[5] M. B. Hagberg, K. Pettersson, and E. O. Ahlgren, Bioenergy futures in Sweden–Modeling integration scenarios for biofuel production, Energy ,Vol. 109, pp. 1026-1039, 2016.
[6] M. H. Vasconcelos et al., Techno-economic assessment of bioenergy and biofuel production in integrated sugarcane biorefinery: Identification of technological bottlenecks and economic feasibility of dilute acid pretreatment, Energy, Vol. 199, p. 117422, 2020.
[7] J. A. Ramirez and T. J. Rainey, Comparative techno-economic analysis of biofuel production through gasification, thermal liquefaction and pyrolysis of sugarcane bagasse, Journal of Cleaner Production, Vol. 229, pp. 513-527, 2019.
[8] Y. Li et al., Economic viability and environmental impact investigation for the biofuel supply chain using co-fermentation technology, Applied Energy, Vol. 259, p. 114235, 2020.
[9] M. P. Sharma, Selection of potential oils for biodiesel production, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 56, pp. 1129-1138, 2016.
[10] P. Karimi, B. Najafi, S. F. Ardabili, T. Mesri-Gundoshmian, L. Ariyanfar, and F. Haghighatshoar, Ethyl ester production from Iranian bitter almond (BAO) oil to improve the performance and emissions of OM457 diesel engine, Renewable Energy Focus, Vol. 33, pp. 16-22, 2020.
[11] A. Syafiuddin, C. J. Hao, A. Yuniarto, and T. Hadibarata, The current scenario and challenges of biodiesel production in Asian countries: A review, Bioresource Technology Reports, p. 100608, 2020.
[12] R. Kesharwani, Z. Sun, C. Dagli, and H. Xiong, Moving second generation biofuel manufacturing forward: Investigating economic viability and environmental sustainability considering two strategies for supply chain restructuring, Applied energy, Vol. 242, pp. 1467-1496, 2019.
[13] B. Abdullah et al., Fourth generation biofuel: A review on risks and mitigation strategies, Renewable and sustainable energy reviews, Vol. 107, pp. 37-50, 2019.
[14] R. Zahedi, A. Ahmadi, and R. Dashti, Energy, exergy, exergoeconomic and exergoenvironmental analysis and optimization of quadruple combined solar, biogas, SRC and ORC cycles with methane system, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 150, p. 111420, 2021.
[15] S. Venditti, P. Herr, and J. Hansen, "Assessment of the production of biodiesel from urban wastewater-derived lipids," Resources, Conservation and Recycling, vol. 162, p. 105044, 2020.
[16] F. Ishola et al.,"Biodiesel production from palm olein: A sustainable bioresource for Nigeria, Heliyon, Vol. 6, No. 4, p. e03725, 2020.
[17] S. B. Glisic, J. M. Pajnik, and A. M. Orlović, Process and techno-economic analysis of green diesel production from waste vegetable oil and the comparison with ester type biodiesel production, Applied Energy, Vol. 170, pp. 176-185, 2016.
[18] A. Taghizadeh-Alisaraei, S. H. Hosseini, B. Ghobadian, and A. Motevali, Biofuel production from citrus wastes: A feasibility study in Iran, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 69, pp. 1100-1112, 2017.
[19] R. Selaimia, A. Beghiel, and R. Oumeddour, The synthesis of biodiesel from vegetable oil, Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 195, pp. 1633-1638, 2015.
[20] V. Rahimi and M. Shafiei, Techno-economic assessment of a biorefinery based on low-impact energy crops: A step towards commercial production of biodiesel, biogas, and heat, Energy conversion and management, Vol. 183, pp. 698-707, 2019.
[21] M. Meira, C. Quintella, E. Ribeiro, H. Silva, and A. Guimarães, Overview of the challenges in the production of biodiesel, Biomass Conversion and Biorefinery, Vol. 5, No. 3, pp. 321-329, 2015.
[22] M. Alam, A. S. Juraimi, M. Rafii, and A. Abdul Hamid, Effect of salinity on biomass yield and physiological and stem-root anatomical characteristics of purslane (Portulaca oleracea L.) accessions, BioMed research international, Vol. 2015, 2015.
[23] R. Zahedi, A. Ahmadi, and M. Sadeh, Investigation of the load management and environmental impact of the hybrid cogeneration of the wind power plant and fuel cell, Energy Reports, Vol. 7, pp. 2930-2939, 2021.
[24] E. Stavridou, A. Hastings, R. J. Webster, and P. R. Robson, The impact of soil salinity on the yield, composition and physiology of the bioenergy grass Miscanthus× giganteus, Gcb Bioenergy, Vol. 9, No. 1, pp. 92-104, 2017.
[25] R. Zahedi and A. B. Rad, Numerical and experimental simulation of gas-liquid two-phase flow in 90-degree elbow, Alexandria Engineering Journal, Vol. 61, No. 3, pp. 2536-2550, 2022.
[26] J. L. Hatfield and J. H. Prueger, Temperature extremes: Effect on plant growth and development, Weather and climate extremes, Vol. 10, pp. 4-10, 2015.
[27] L. Liu et al., Response of biomass accumulation in wheat to low-temperature stress at jointing and booting stages, Environmental and Experimental Botany, Vol. 157, pp. 46-57, 2019.
[28] H. Yan et al., Impact of precipitation patterns on biomass and species richness of annuals in a dry steppe, PLoS One, Vol. 10, No. 4, p. e0125300, 2015.
[29] Z. Hossain, E. N. Johnson, L. Wang, R. E. Blackshaw, H. Cutforth, and Y. Gan, Plant establishment, yield and yield components of Brassicaceae oilseeds as potential biofuel feedstock, Industrial Crops and Products, Vol. 141, p. 111800, 2019.
[30] A. Rodrigues, S. P. Vanbeveren, M. Costa, and R. Ceulemans, Relationship between soil chemical composition and potential fuel quality of biomass from poplar short rotation coppices in Portugal and Belgium, Biomass and Bioenergy, Vol. 105, pp. 66-72, 2017.