مدل سازی انتقال جرم فرایند حذف دی اکسید کربن از محیط زیست با هدف تولید متان سبز و بهینه سازی رشد متانوژن ها

زمینه و هدف: غلظت دی اکسیدکربن به عنوان مهم ترین گاز گلخانه ای در اتمسفر در حال افزایش می باشد که به عنوان یکی از نگرانی های مهم بشر، روش های زیادی برای  مقابله آن بررسی شده است. اما استفاده از آن در تولید بیومتان اقتصادی تر به نظر می رسد.  هدف اصلی در این تحقیق بررسی مدل سازی فرایند تولید انرژی پاک بیومتان و حذف همزمان دی اکسید کربن از محیط زیست است. روش بررسی: در این مقاله برای فرایند تولید بیومتان در بیوراکتور ناپیوسته، با هدف افزایش حجم بیومس فعال، مدل سازی انتقال جرم انجام شد. دقت نتایج مدل سازی با مقایسه با داده های آزمایشگاهی و سینتیکی در قالب مسئله صفر بعدی و بدون تابعیت مکانی بررسی گردید. سپس مطالعه یک بعدی بیوراکتور به منظور بررسی پروفایل غلظت هیدروژن و بیومس در طول بیوراکتور و محاسبه حجم فعال انجام شد. از روش پاسخ سطح نیز به منظور بررسی تاثیر سه فاکتور دما، فشار و  بر حجم فعال بیوراکتور و یافتن شرایط بهینه استفاده شد. این تحقیق در تابستان ۱۳۹۷ انجام شد. یافته ها: نتایج بررسی صفر بعدی تایید کننده دقت مدل سازی بود. بررسی یک بعدی نشان داد که پراکندگی رشد بیومس در فاز مایع تابع پروفایل هیدروژن است به شرطی که ضرائب نفوذ هیدروژن و بیومس در مایع را برابر درنظر گرفت و در شرایط استاندارد مرتبه بزرگی آن  ۹-۱۰  بود. نتایج آماری حاصل از روش پاسخ سطح نشان داد که هر سه عامل دما، فشار و  تاثیر معنی داری بر میزان حجم فعال بیوراکتور دارند، ضمن این که  بیشترین اثر و فشار و دما در اولویت بعدی تاثیرگذاری بودند. بحث و نتیجه گیری: راکتور ناپیوسته با ابعاد  در دما و فشار بالا بهینه ترین شرایط را برای تولید بیومتان دارد، ولی اقتصاد فرایند تعیین کننده محدوده عملیاتی است.

Keywords:

بیومتان , حذف دی اکسیدکربن , انتقال جرم , هیدروژن , مدل سازی ریاضی