تولید انرژی و سوخت‌های زیستی از زیست‌تود‌ه‌های لیگنوسلولزی

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 استادیار، گروه تخصصی علوم و مهندسی کاغذ، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

2 دانشجوی دوره دکتری صنایع چوب و فرآورده‌های سلولزی/ گرایش صنایع سلولزی، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، ‏ دانشگاه‎ ‎علوم کشاورزی و

10.22034/jrenew.2025.222200
چکیده
موضوع زیست‌پالایی به‌عنوان یکی از روش‌های فرآوری مواد صنعتی و استفاده موثر از فرآورده‌های تجدیدپذیر به‌خوبی شناخته شده و تقریباً ‏در اغلب کشورها به شکل کاربردی در آمده است. در مقیاس جهانی صنعت خمیروکاغذ موجب تولید مقادیر قابل توجهی پساب، ضایعات جامد و ‏ضایعات گازی شده و منشا این ضایعات عمدتاً از بخش‌های خمیرسازی، فرآیند مرکب‌زدایی و تصفیه پساب می‌باشند. سیستم‌های زیست‌پالایی ‏می‌توانند یک روش کلیدی و مهم برای آینده زیستی ما ‌باشند و با جایگزینی سوخت‌های فسیلی موجب تأمین انرژی پاک، تجدیدپذیر و انرژی ‏خالص کربن (بدون تولید دی اکسید کربن و انتشار آن در اتمسفر) می‌شوند. زیست‌توده جامد در پسماندهای چوبی و همچنین زیست‌توده‌های ‏لیکور سیاه خمیرسازی را می‌توان از طریق فرآیندهای حرارتی به گاز سنتزی عمدتاً شامل ‏Co‏ و ‏H2‎‏ همراه با مقادیر کمی از گازهای متان، ‏Co2‎‏ و ‏H2o‏ تبدیل نمود. همچنین، با استفاده از روش‌های مکانیکی- حرارتی از قبیل گازی کردن زیست‌توده، گازی کردن لیکور سیاه، پیرولیز ‏یا مایع‌سازی و کربونیزه کردن زیست‌توده می‌توان گاز سنتزی را به الکتریسیته و یا سوخت‌های مایع و مواد شیمیایی تبدیل کرد. زیست‌پالایی ‏در کارخانه‌های خمیروکاغذسازی به دلیل قابلیت ذاتی آنها در جمع‌آوری و فرآوری زیست توده و تولید انرژی از آن‌ها، فناوری بسیار مناسبی ‏است. فن‌آوری زیست‌پالایی منابع جنگلی این قابلیت را دارد که در برقراری ارتباط بین جامعه، محیط‌ زیست و صنعت (چوب و جنگل) نقش ‏مهمی را ایفا کند. استفاده از غلظت زیاد قند در تخمیر برای تولید مقادیر ‏زیاد اتانول می‌تواند یکی از پیشرفت‌های بالقوه ‏برای افزایش کارآیی یک ‏کارخانه سوخت ‏زیستی زیست اتانول باشد.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  9- مراجع
[1]  J.S. Kim, Y. Lee and T.H. Kim, A review on alkaline pretreatment technology for bioconversion of lignocellulosic biomass, Bioresource Technology, No. 199, pp. 42-48, 2016.
[2]  R. Sankaran, R. Cruz and H. Pakalapati, P.L. Show, T.C. Ling, W.H. Chen, Y. Tao, Recent advances in the pretreatment of microalgal and lignocellulosic biomass: A comprehensive review, Bioresource Technology, No. 298, 122476, 2020.
[3]  Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC). Reference Document on Best Available Techniques in the Pulp and Paper Industry, European Commission, pp. 1-35, 2001.
[4]  M.C. Monte, E. Fuente, A. Blanco and C. Negro, Waste management from pulp and paper production in the European Union, Waste Management, Vol. 29, No. 1, pp. 293–308, 2009.
[5]   U. Molin and A. Teder, Importance of cellulose/hemicellulose-ratio for pulp strength, Nordic. Pulp and Paper Resource, Vol. 17, No. 1, pp. 14-19, 2002.
[6]  M.R. Swain, A. Singh, A.K. Sharma and D.K. Tuli, Bioethanol production from rice-and wheat straw: An overview, in: Ramesh C. Ray S. Ramachandran (Eds.), Handbook of Bioethanol Production from Food Crops, pp. 213-231, Massachusetts: Academic Press, 2019.
[7]  A. Nilsson, M.F. Gorwa-Grauslund, B. Hahn-Hägerdal and G. Lidén, Cofactor dependence in furan reduction by Saccharomyces cerevisiae in fermentation of acid-hydrolyzed lignocellulose, Applied and Environmental Microbiology, Vol. 71, No. 12, pp. 7866-7871, 2005.
[8] E. Palmqvist and B. Hahn-Hägerdal, Fermentation of lignocellulosic hydrolysates. II: inhibitors and mechanisms of inhibition, Bioresource Technology, Vol. 74, No. 1, pp. 25-33, 2000.
[9]   P. Bajpai, Biotechnology in Pulp and Paper Processing, First Edition, pp. 7-402, New York: Springer-Verlag, 2012.
[10]  A. Ebringerova, Z. Hromadova, M. Kaucurakova and M. Antal, Quaternized xylans: synthesis and structural characterization, Carbohydrate Polymer, No. 24, pp. 301-308, 1994.
[11]  M.D. Verhoeven, S.C. de Valk, J.M.G. Daran, A.J. Van Maris and J.T. Pronk, Fermentation of glucose-xylose-arabinose mixtures by a synthetic consortium of single-sugar-fermenting Saccharomyces cerevisiae strains, FEMS yeast Research, Vol. 18, No. 8, doi: 10.1093/femsyr/foy075. PMID: 30010916, 2018.
[12]  L. N. Christopher, Adding value prior to pulping: bioproducts from hemicellulose. In: Clement A. Okia (Ed.), Global Perspectives on Sustainable Forest Management, 2012, ISBN 978-953-51-0569-5, doi:10.5772/36849.
[13] E. Palmqvist and B. Hahn-Hägerdal, Fermentation of  lignocellulosic hydrolysates. II: inhibitors and mechanisms of inhibition. Bioresource Technology, Vol. 74, No. 1, pp. 25-33, 2000.
[14]  A. Pandey, Handbook of plant-based biofuels, First Edition, pp. 10-314, Florida: CRC press, 2008.
 
 
[15]  H. Gu, Y. Zhu, Y. Peng, X. Liang, X. Liu L. Shao, Y. Xu, Z. Xu, R. Li and J. Li, Physiological mechanism of improved tolerance of Saccharomyces cerevisiae to lignin-derived phenolic acids in lignocellulosic ethanol fermentation by short-term adaptation. Biotechnology for Biofuels, No. 12, pp. 1-4, 2019.
[16]  F. Talebnia, D. Karakashev and I. Angelidaki, 2010. Production of bioethanol from wheat straw: An overview on pretreatment, hydrolysis and fermentation, Bioresource Technology, Vol. 101, No. 13, pp. 4744–4753, 2010.
[17] M.J. Taherzadeh and K. Karimi, Fermentation inhibitors in ethanol processes and different strategies to reduce their effects, in: A. Pandey, C. Larroche, E. Gnansounou (Eds.), Biofuels Alternative Feedstocks and Conversion Processes, pp. 287-311, Massachusetts: Academic Press, 2011.
[18] S. Soltanian, M. Aghbashlo, F. Almasi, H. Hosseinzadeh-Bandbafha, A.S. Nizami, Y.S. Ok, S. Shiung Lam and M. Tabatabaei,  A critical review of the effects of pretreatment methods on the exergetic aspects of lignocellulosic biofuels, Energy Conversion and Management, No. 212, 112792, 2020.
[19]  G. Zuccaro, D. Pirozzi and A. Yousuf, Lignocellulosic biomass to biodiesel, in:  A. Yousuf, D. Pirozzi, F. Sannino (Eds.), Lignocellulosic Biomass to Liquid Biofuels, pp. 127-167, Massachusetts: Academic Press, 2020.
[20] E. Gnansounou, A. Dauriat, Technoeconomic analysis of lignocellulosic ethanol: A review, Bioresource Technology, Vol. 101, No. 13, pp. 4980-4991, 2010.
[21] M. Towers, T. Browne, R. Kerekes, J. Paris and H. Tran, Biorefinery opportunities for the Canadian pulp and paper industry, Pulp and Paper Canada, Vol. 108, No. 6, pp. 26-29, 2007.
[22] M. Marinova, E. Mateos-Espejel and J. Paris, Successful conversion of a kraft pulp mill into a forest biorefinery: energy analysis issues. Twenty-Third ECOS, Paper 91, Lausanne. ‎‎2010a.
[23]  M. Marinova, E. Mateos-Espejel and J. Paris, J, From kraft mill to forest biorefinery: an energy and water perspective II. Case study, Cellulose Chemistry Technology, Vol. 44, No. 1-3, pp. 21-26, 2010.
[24]  P. Bajpai, Chemical Recovery in Pulp and Paper Making, First Edition, pp. 15-260, UK: PIRA International, 2008.
[25] E. Larsen, S. Consonni and R. Katofsky, A cost-benefit assessment of biomass gasification power generation in the pulp and paper industry, Princeton Environmental Institute, Accessed 8 October 2003; http://www.princeton.edu/wp-content/uploads.
[26]  L. Christopher, Adding value prior to pulping: bioproducts from hemicellulose. In: Clement A. Okia (Eds.), Global Perspectives on Sustainable Forest Management, 2012, ISBN 978-953-51-‎‎0569-5, doi:10.5772/36849.
[27]  P. Yunqiao, D. Zhang, P. Singh and A. Ragauskas, The new forestry biofuels sector, Biofuels Bioproduct Biorefinery, Vol. 2, No. 1, pp. 58-73, 2008.
[28]  E. Gnansounou and A. Dauriat, Techno-economic analysis of lignocellulosic ethanol: a review, Bioresource Technology, Vol. 101, No. 13, pp. 4980-4991, 2010.
[29] C. Cara, E. Ruiz, I. Ballesteros, M.J. Negro and E. Castro, Enhanced enzymatic hydrolysis of olive tree wood by steam explosion and alkaline peroxide delignification, Process Biochemistry, Vol. 41, No. 2, pp. 423-429, 2006.

  • تاریخ دریافت 25 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری 20 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 14 اسفند 1403