روش های تحلیلی برای ارزیابی کیفیت کمپوست باگاس نیشکر و بهبود ویژگی های فیزیکی مکانیکی جهت فشرده سازی

سابقه و هدف: سنجه های بلوغ و پا یداری در کمپوست ها برای اطمینان از کیفیت محصول نهایی، حفظ اطمینان مصرف کننده و تضمین قابلیت کاربرد آنها برای مصرف ها ی کشاورزی بسیار ضرورت دارند. افزون براین، زیست توده های کمپوست شده به دلیل کم بودن چگالی انرژی و توده ای با مشکل هایی از قبیل هزینه های انبا ر و حمل و نقل زیاد و همچنین هزینه های کلی در مد یریت لجستیک مواجه هستند. کاهش اندازه ذرات و فشرد ه سازی زیست توده های کمپوست شده می تواند تا حدی بر این چالش ها غلبه کند .مواد و رو ش ها: کمپوست باگاس نیشکر ( SBC ) ۱ از شرکت توسعه فرآو ری باگاس جنوب ( بیوفر) برای مشخصه یابی کیفیت و آسیاب کردن جهت پلت سازی تهیه شد. به منظور ارزیابی کیفیت SBCs ، مشخصه یابی از طریق روش های تحلیلی گرماسنجی روبشی تفاضلی ( DSC ) ۲ ، پراش پرتو ایکس ( XRD ) ۳ ، تبدیل فوریه مادون قرمز ( IR-FT ) ۴ و میکروسکوپ الکترونی روبشی ( SEM ) ۵ مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، از یک آسیاب چکشی - سایشی برای بهبود ویژگی های فیزیکی مکانیکی و کاهش اندازه ذرات SBCs استفاده شد. برای این منظور، طرح آزمایشی در قالب طرح فاکتوریل ( D-optimal ) برای بررسی معنی داری و بهینه سازی اثر سه متغیر مستقل محتوای رطوبتی ( ۸ ، ۱۲و ۱۶ درصد وز نی بر پایه تر)، اندازه مش ( ۱ ، ۵ / ۲ و ۴ میلی متر) و سرعت دورانی آسیاب (۱۴۰۰ و ۲۰۰۰ دور بر دقیقه) بر مصرف انرژی ویژه و چگالی تود ه ای به عنوان پاسخ های طرح استفاده شد.نتایج و بحث : نتایج مشخصه یابی شیمیایی نشان دادند که ویژگی های SBCs به طور کامل با استانداردهای موجود مطابقت دارند .ریزنگاره های SEM ، تغییرات فیزیکی در سطح های SBCs ر ا می توان با یک مورفولوژی ناصاف و غیر یکنواخت همراه با ترکهایی در راستای طولی در اثر تجزیه همی سلولز و لیگنین و با باز شدن دسته های الیاف در سلولز ثابت کرد. این روند همچنین توسط آنالیز XRD اثبات شد به طوریکه با افزایش سنجه بلورینگی (از ۶۲ تا ۷۵ )، ناحیه کریستالی سلولز در SBCs بدون تغییر باقی ماند؛ اما ناحیه آمورف (شامل همی سلولز و لیگنین) کمی دچار تجزیه شدند. نتایج حاصل از آنالیز FT-IR ، تغییرات گروه های عاملی، تجزیه زیستی میکروبی لیپیدها و کربوهیدراتها و همچنین تخریب لیگنین و پلی فنول ها را در SBCs نشان داد. براساس نتایج حاصل از آنالیز حرارتی DSC ، دمای انتقال شیشه ا ی ۷ / ۸۹ درجه سلسیوس بر ای SBCs به دست آمد که با توجه به شدت پیک در این نقطه، افزایش درجه بلوغ و هیومیفیکاسیون SBCs تضمین شده است. بر ای هر دو پاسخ مصرف انرژی ویژه و چگا لی تود ه ای SBC ، مدل برهمکنش دو عاملی (۲FI ) با بیشترین ضریب همبستگی و کمترین انحراف معیار پیشنهاد شد. اندازه مش آسیاب بیشترین تاثیر را در میان پارامترها بر مصرف انرژی ویژ ه آسیاب و چگالی توده ای داشت .نتیجه گیری : نتایج نشان می دهند که استفاده از آنالیزهای تحلیلی جامع برای بررسی شفاف و مقایس ه ای بین محصول نهایی کمپوست و ماد ه اولیه از نظر سنجه های پایداری و بلو غ، کاربردی و قابل اطمینان است . نتایج بهینه سازی حاصل از طر حD-optimal نشان داد که تحت شرا یط بهینه محتوای رطوبتی ۸ درصد وزنی بر پا یه تر، اندازه مش آسیاب ۱ میلی متر و سرعت دورانی ۱۴۰۰ دور بر دقیقه، مقدار کمینه مصرف انرژی ویژه ۳۸ / ۱۴۱ کیلوژول بر کیلوگرم و بیشینه چگالی توده ای ۶۲ / ۲۰۹ کیلوگرم بر متر مکعب به عنوان پاسخ های بهینه با تابع مطلوبیت ۸۸ / ۰ حاصل می شود .

Keywords:

آسیاب , چگالی توده ای , کمپوست باگاس نیشکر , مصرف انرژی ویژه , FTIR