|
" بررسي مديريت يکپارچه ضايعات شهري از طريق پالايشگاه¬هاي زيستي با بهره گيري از سيستم هاي هضم بي هوازي "
طباطبائي پزوه، ميثم
| شماره شناسایی
|
:
|
18873675
|
| شماره مدرک
|
:
|
۶۱۴۹۳
|
| نام عام مواد
|
:
|
[گزارش نهایی -عادی]
|
| شناسه افزوده
|
:
|
طباطبايي پزوه، ميثم
|
|
|
:
|
ناخدا، بابک
|
|
|
:
|
قنواتي، حسين
|
| عنوان اصلي
|
:
|
بررسي مديريت يکپارچه ضايعات شهري از طريق پالايشگاه¬هاي زيستي با بهره گيري از سيستم هاي هضم بي هوازي
|
| نام نخستين پديدآور
|
:
|
طباطبائي پزوه، ميثم
|
| عنوان اصلي به زبان ديگر
|
:
|
Potential assessment of integrate management of municipal solid waste through biorefinaries by using biogas plants
|
| وضعیت انتشار
|
:
|
کرج: پژوهشگاه بيوتکنولوژي کشاورزي، ۱۴۰۱
|
| فروست
|
:
|
شماره ثبت ۶۱۴۹۳ مورخ ۱۴۰۱/۰۲/۱۳۶۱۴۹۳
|
|
|
:
|
شماره طرح : 2-05-05-016-960720
|
|
|
:
|
سامانه سمپات
|
| توصیفگر
|
:
|
پالایشگاه زیستی،
|
|
|
:
|
گلرنگ
|
|
|
:
|
پسماندهای جامد شهری
|
|
|
:
|
پسماندهای کشاورزی
|
|
|
:
|
سوخت‌های زیستی
|
|
|
:
|
آنالیز فنی - اقتصادی
|
|
|
:
|
اکسرژی
|
|
|
:
|
ارزیابی چرخه حیات
|
| خلاصه یا چکیده
|
:
|
ارزیابی پالایشگاه‌های زیستی از بعد شاخص‌های پایداری بسیار بااهمیت بوده و این پالایشگاه‌ها باید از بعد تأثیرات اقتصادی، زیست¬محیطی و اجتماعی پیش از احداث به‌دقت ارزیابی شوند و تمامی محدودیت¬ها و چالش‌هایی که منجر به شکست پروژه می¬گردند، در این مرحله چاره¬اندیشی شده و از میان برداشته شوند؛ لذا امکان¬سنجی احداث این پالایشگاه‌ها و ارزیابی شاخص‌های پایداری آن در قالب مدیریت یکپارچه امری اجتناب‌ناپذیر است. برای این منظور کارخانه تولید بیوگاز آبعلی به‌عنوان مبنای اولیه احداث چنین پالایشگاه‌هایی انتخاب شده و پتانسیل احداث یک پالایشگاه زیستی ازنظر فنی، اقتصادی و زیست¬محیطی ارزیابی شد.
هدف اصلی این پژوهش طراحی پالایشگاه زیستی مبتنی بر استفاده ورودی‌های زیست‌توده مختلف (گیاه انرژی گلرنگ، پسماندهای کشاورزی (گردو و زیتون)، پسماندهای جامد شهری) در جهت تولید هم‌زمان محصولات اصلی و جانبی دارای ارزش‌افزوده شامل سوخت‌های زیستی، مواد بیوشیمیایی و مواد زیستی با دیدگاه اقتصادی کردن سوخت‌های زیستی در نظر گرفته شد. بدین منظور، در فصل کشت گلرنگ، بهمنظور تولید بیودیزل، بیواتانول و بیوگاز به ترتیب، از روغن دانه گلرنگ و کاه و کلش آن استفاده گردید. در خارج از فصل تولید گلرنگ، ورودی‌های پالایشگاه زیستی جهت تولید سوخت‌های زیستی، روغن‌های پسماند گیاهی و پسماندهای جامد شهری بودند. محصولات اصلی و جانبی تولیدشده در فازهای مختلف این پالایشگاه زیستی، بیواتانول، بیودیزل، بیوگاز، الکتریسیته، گلیسرول، نمک سولفات سدیم، لیگنین، خوراک دام/طیور، کودهای مایع و جامد، آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی (عصاره‌های پوسته سبز گردو و برگ زیتون)، نمک‌های فسفات پتاسیم و تری‌استین بودند.
نتایج آنالیز فنی-اقتصادیی پالایشگاه زیستی گلرنگ نشان داد که تولید محصولات جانبی علاوه بر محصول اصلی در قالب پالایشگاه زیستی با تکیه‌بر اقتصاد زیستی مدور، مقدار فروش کل سالانه پالایشگاه را به طرز قابل‌توجهی در مقایسه با آنالوگ آن (اقتصاد خطی) افزایش می‌دهد. همچنین مشخص شد که با بکارگیری باکتریZymomonas mobilis به‌عنوان بیوکاتالیست به‌جای مخمرSaccharomyces cerevisiae بهمنظور تخمیر قندهای آلی، به علت افزایش نرخ تولید اتانول، فرایند تولید سوخت‌های زیستی سودآورتر می‌شود.
نتایج آنالیز اکسرژی پالایشگاه زیستی نشان داد که در رابطه با گلرنگ به‌عنوان ورودی اصلی پالایشگاه، واحد تصفیه پساب، مکان اصلی هدر رفت اکسرژی است. در رابطه با پسماندهای جامد شهری به‌عنوان ورودی دیگر پالایشگاه، بیشترین نرخ تخریب اکسرژی متعلق به ژنراتور بود. راندمان کلی اکسرژی پالایشگاه زیستی گلرنگ و نیروگاه آبعلی به ترتیب 2/72 و 8/72 درصد محاسبه شد که نشان‌دهنده کارآمدی و شایستگی پالایشگاه زیستی طرح‌شده از منظر ترمودینامیکی است.
نتایج آنالیز چرخه حیات پالایشگاه زیستی نشان داد که جایگزینی محصولات مرسوم و متداول با محصولات زیستی و استفاده از پسماند برای تولید محصولات با ارزش‌افزوده منجر به بهبود قابل‌توجه اثرات نامطلوب زیست‌محیطی می‌شود که نشان‌دهنده یک رویکرد سازگار با محیط‌زیست است. همچنین در رابطه پسماندهای جامد شهری به‌عنوان ورودی جایگزین در پالایشگاه زیستی، مشخص شد که نیروگاه تولید بیوگاز آبعلی ازنظر ارزیابی‌های زیست¬محیطی صورت گرفته، در وضعیت مطلوب قرار دارد و بازیافت مواد صورت گرفته و نیز بازیابی انرژی در قالب الکتریسیته تولیدی سبب عملکرد زیست¬محیطی مطلوب آن شده است.
نتایج کلی به‌دست‌آمده از این تحقیق، خاطرنشان کرد که انتقال از سیستم تک‌محصولی که یک سیستم اقتصادی خطی است به یک پالایشگاه زیستی چند محصولی که یک سیستم اقتصاد زیستی مدور است، نه‌تنها می‌توان طیف گسترده‌ای از محصولات زیستی با ارزش‌افزوده را به دست آورد و فرآیند تولید سوخت‌های زیستی را اقتصادی کرد، بلکه می‌توان با به حداقل رساندن پسماند و تولید محصولات سازگار با محیط‌زیست، تأثیرات زیست‌محیطی ایجادشده به ازای محصولات تولیدی را نیز کاهش داد .
|
|
|
:
|
Sustainability of biorefineries is critically important and must be carefully evaluated from the economic, environmental, and social viewpoints. Accordingly, all limitations should be addressed during the process design stage and prior to commercialization through a high level of integration to ensure the ultimate sustainability of the whole system. In the present work, Abali biogas production plant was considered as the starting platform for constructing a waste-oriented biorefinery. The developed biorefinery was then evaluated from technical, economic, and environmental perspectives. The advanced biorefinery was based on different biomass inputs to simultaneously produce several main products and value-added by-products, including biofuels, biochemicals, and biomaterials, with the fundamental objective of economizing biofuel production. Safflower as an energy crop, agricultural wastes (walnut and olive), and municipal solid waste (MSW) were regarded as biorefinery inputs. In the safflower growing season, safflower seed oil was used to produce biodiesel, while safflower straw was used to generate bioethanol and biogas. Beyond the safflower production season, the biorefinery inputs were waste cooking oil and MSW. Overall, the main- and by-products produced in different biorefinery phases included bioethanol, biodiesel, biogas, electricity, glycerol, sodium sulfate, lignin, animal feed, liquid and solid digestate, natural antioxidants (walnut husk and olive leaf extracts), potassium phosphates, and triacetin additive.
The techno-economic analysis of the advanced biorefinery revealed that the circular bio-economy concept leading to the generation of a wide spectrum of main and by-products, significantly increased the total annual sales (TAS) of the biorefinery and reduced total capital investment and operating costs compared to its linear economy-based counterpart. It was also found that using Zymomonas mobilis as fermenting microorganism instead of/coupled with Saccharomyces cerevisiae enhanced the profitability of the biofuel production process due to the higher ethanol production rate and capability of the former.
The advanced biorefinery exergy analysis showed that the wastewater treatment unit was a major exergy sink and that improving the performance of this unit in the safflower biorefinery, would largely enhance the exergy-based sustainability features of the whole system. Concerning MSW as the other input of the biorefinery, the highest exergy destruction rate belonged to the generator. The total exergy efficiencies of safflower-based biorefinery and the Abali biogas production plant were calculated to be 72.2% and 72.8%, respectively, demonstrating the adequacy of the developed biorefinery from the thermodynamic perspective.
The life cycle assessment analysis of the advanced biorefinery showed that the substitution of conventional product with their bio-based alternatives could be an eco-friendly solution to the sustainability of biofuel production, leading to significant improvements of the system`s environmental impacts. With MSW as an alternative input to the biorefinery, it was found that the Abali biogas production plant was in a promising condition from the environmental point of view. More specifically, material and energy recovery for electricity production resulted in a favorable environmental performance.
Overall and based on the results of this study, it could be concluded that the transition from a linear economy-based single-product system, to a circular bio-economy-based multi-product biorefinery, could not only achieve a broad spectrum of value-added bioproducts and subsequently economize biofuel production, but also by minimizing waste generation and producing environmentally friendly products, the environmental impacts could be mitigated.
|
| |