خوش آمدید

جستجو

تبلیغات





توليد سوخت مايع با روش هاي جديد


    تلاش براي شبيه سازي فرآيندهاي بيوشيميايي در آزمايشگاه

    مترجم: عبدالله مصطفايي

    براساس گزارش ها، چندي قبل آقايان «بايدن» معاون رييس جمهور آمريكا و «استيون چو» وزير انرژي آمريكا طي بيانيه اي اعلام كردند وزارت انرژي آمريكا رقمي معادل 106 ميليون دلار را به پروژه هاي تحقيقاتي با زمينه هاي مختلف اختصاص داده است كه يكي از آنها، تحقيقات پيشرفته در زمينه سوخت هاي زيستي است. قسمتي از اين منابع مالي براي پروژه هاي مرتبط با سوخت هاي زيستي پيشرفته است كه بتوانند به نحو كاراتري توليد شده و به جاي نور خورشيد از الكتريسيته (تجديدپذير) استفاده كنند كه موضوع جديدي است. بايد توجه داشت وزارت انرژي آمريكا هميشه به دنبال يافتن روش هاي نوآورانه براي توليد انرژي است. در اين راستا در جديدترين تلاش اين وزارتخانه، مسوولان مي خواهند سوخت مايع بخش حمل ونقل را از روش هايي به غيراز نفت يا مواد زيست توده توليد كنند يعني ميكروارگانيزم ها را به خدمت بگيرند تا با استفاده از انرژي شيميايي يا الكتريكي بكوشند دي اكسيدكربن را به سوخت مايع تبديل كنند. قابل ذكر است كه از گذشته، روش هاي متنوعي براي توليد سوخت هاي زيستي پيشرفته و سلولزي وجود داشته است و كشورهاي صنعتي براي كاهش وابستگي به نفت و كاستن از انتشار گازهاي كربن دار، به آن توجه داشته اند. در اكثر اين روش ها كه در حال توسعه هستند، سعي در تبديل مواد زيست توده يا زايدات است تا با استفاده از نور خورشيد و دي اكسيدكربن، بتوان مستقيما سوخت مايع براي بخش حمل ونقل توليد كرد. هرچند روش هاي مبتني بر فتوسنتز، قابليت هاي خوبي از خود نشان داده اند ولي راندمان كلي آنها هنوز پايين است. بر اين اساس، هدف تحقيقات جديد گشودن سرفصلي تازه در توليد اين گونه سوخت هاست تا بر پايه فناوري هاي موجود بر چالش هاي پيش رو غلبه كند. به طور خلاصه مي توان گفت در مبحث «Electrofuels» سعي بر آن است تا با به كارگيري ميكروارگانيزم هاي دستكاري ژنتيكي شده، دي اكسيدكربن را به يك سوخت مايع مانند گازوييل تبديل كرد. در اين روش در ابتدا سعي مي شود به كمك انرژي خورشيدي يا باد، هيدروژن، الكتريسيته يا ديگر حامل هاي انرژي به دست آيد تا بعدا اين حامل ها مورد استفاده ميكروارگانيزم ها قرار گيرند. به صورت نظري گفته شده است كه راندمان اين عمليات 10برابر راندمان روشي توليد سوخت مبتني بر فتوسنتز است. در اين بين 13 پروژه به پروژه هاي اصطلاحا «Electrofuels» يعني توليد سوخت هاي زيستي با استفاده از الكتريسيته اختصاص يافته است كه فهرست آنها در جدول زير ذكر شده است. همان طور كه گفته شد، اخيرا از تلفيق علوم زيست شناسي و فتو ولتاييك مفهوم جديدي به نام «الكتروفيول (Electrofuel)» به وجود آمده است كه مي تواند به كمك الكتريسيته سوخت هاي جانشين توليد كند. در اين سيستم يك بيوراكتور جديد وجود دارد كه در آن ميكروب هاي دستكاري ژنتيكي شده مي توانند در كنار CO2 زياد و نيز الكتريسيته، سوخت مايع توليد كنند. حمايت مالي از انجام تحقيقات روي اين ايده بر عهده وزارت انرژي آمريكا قرار دارد و با اين ايده مي توان الكتريسيته را به صورت سوخت هاي پرانرژي مثل بنزين ذخيره كرد. بايد توجه داشت كه اگر اين ايده عملي شود، مي توان ديد كه سيستم هاي تلفيقي بيوالكتريك روش بهتري نسبت به گياهان براي تبديل انرژي خورشيدي به سوخت هاي زيستي است.«جيمز ليائو» مهندس شيمي دانشگاه كاليفرنيا در لس آنجلس است. او و همكارانش در اين خصوص مقاله اي را در نشريه ساينس مورخ 30 مارس 2012 منتشر كردند. او مي گويد: «اين روش مسيري براي ذخيره سازي انرژي الكتريكي به صورت سوخت مناسب براي بخش حمل و نقل كشور است.» جيمز و همكارانش براي تبديل الكتريسيته به سوخت مايع، روي ميكروبي به نام «رالستونيا اوترونيا» متمركز شده اند. اين ميكروب در خاك وجود دارد و مي تواند از هيدروژن به عنوان منبع انرژي استفاده و CO2 را مصرف كند. البته قبلااز اين ميكروب براي كاربردهاي صنعتي مثل توليد پلاستيك به جاي پروتئين استفاده شده است. در اينجا نيز گروه «جيمز» با دستكاري ژنتيكي ميكروب هاي صنعتي توانستند انواع بوتانول را به عنوان سوخت مايع به دست آورند. «اندرو» شيميست دانشگاه پرينستون است كه در اين تحقيقات شركت نداشته است. او مي گويد: «اگر با يك مهندس احتراق صحبت كنيد او به شما مي گويد كه ساده ترين سوخت واقعي، بوتانول است.»
         بيوراكتوري كه گروه «جيمز» ساخته است، الكتريسيته مورد نياز خود را از صفحات خورشيدي مي گيرد. اين جريان از طريق يك الكترود وارد بيوراكتور مي شود كه محتوي آب، CO2 و گونه هاي ميكروبي R.eutropha است. از الكتريسيته براي شروع يك واكنش شيميايي استفاده مي شود كه در آن CO2 به فورمات تبديل مي شود. در اينجا ميكروب دستكاري ژنتيكي شده، فورمات را مصرف و بوتانول را به همراه مقدار زيادي CO2 به عنوان محصول جانبي توليد مي كند كه نهايتا اين CO2 به فرآيند بيوشيميايي بازمي گردد.از آنجايي كه اين گونه ميكروبي به شوك حساس است، گروه جيمز يك فنجان سراميكي متخلخل ساختند تا از ميكروب در مقابل شوك هاي الكتريكي محافظت كنند. اين بيوراكتور با صفحه فتوولتائيك متصل به خود توانست طي 80 ساعت كار حدود 140 ميلي گرم در ليتر بوتانول سوختي توليد كند. آقاي «جيمز» توضيح مي دهد كه «ما مي توانيم با همين اصول، انواع ديگري از سوخت ها يا موادشيميايي را توليد كنيم.» در اين سيستم دو ديدگاه لحاظ شده است كه اولي نياز به سوخت هاي مايع پرانرژي (ميزان انرژي به ازاي هر كيلوگرم از وزن آنها 50 برابر يا بيشتر از بهترين باتري ها باشد) و ديگري امكان توليد بيشتر سوخت در مساحتي كمتر از مساحت مورد نياز براي گياهان دارد. بايد توجه داشت كه سيستم فتوسنتز گياهان نيز همين كار را مي كند يعني نور خورشيد را جذب و انرژي را در پيوندهاي مولكولي كربوهيدرات ذخيره مي كند كه بعدا به عنوان غذا يا سوخت قابل مصرف است ولي اشكال اينجاست كه راندمان آن پايين است يعني زماني كه ذرات به اتانول تبديل مي شود فقط حدود 2/0 درصد از انرژي اوليه خورشيد در سوخت پديدار مي شود، اين در حالي است كه يك سلول فتوولتائيك مي تواند 15درصد از فوتون هاي ورودي را به الكتريسيته تبديل كند، فقط مشكل ذخيره سازي اين انرژي خوشيدي باقي مي ماند. از لحاظ نظري گفته شده است كه با تلفيق اين سلول هاي خورشيدي با بيوراكتور گروه آقاي «جيمز» مي توان 9درصد انرژي ورودي خورشيد را در محصول نهايي ذخيره كرد. «جيمز» در اين باره مي گويد: «با تلفيق اين تجهيزات دست ساز (كه قابل توسعه هستند) و با تثبيت بيولوژيكي CO2 مي توان به آسايش دنيا دست يافت.» با اين وجود بايد اين اعداد و ارقام در عمل نيز نشان داده شوند يعني اين فرآيند بايد بتواند بيشتر از سوخت هاي زيستي حاصل از گياهان، نور خورشيد را به سوخت مايع تبديل كند. البته «جيمز» مدعي است «امكان افزايش بهره وري اين فرآيند وجود دارد چون اين ميكروب بك ميكروارگانيزم صنعتي است و قابليت هاي زياد ديگري نيز دارد.»البته نبايد از نظر دور داشت كه شيميدان ها مي توانند يا از طريق الكتريسيته يا با بهره گيري از فشار و دماي زياد، مستقيما سوخت مايع توليد كنند. به عنوان مثال آزمايشگاه Bocarsly يك سلول الكتروشيميايي ساخته است كه مي تواند CO2 و هيدروژن را در درون خود به متانول تبديل كند كه ساده ترين هيدروكربن مايع به شمار مي رود. به علاوه «نيت لوئيس» كه شيميدان وزارت انرژي آمريكاست به «مركز فتوسنتز مصنوعي» در پاسادناي كاليفرنيا ملحق شده است تا با تجهيزات دست ساز، فرآيند توليد غذا در گياهان را شبيه سازي و بازسازي كند. اين تحقيقات منتظر روشن شدن راندمان سيستم هاي بيولوژيكي شبيه سيستم آقاي «جيمز» است تا موثر بودن آن براي ذخيره سازي الكتريسيته و توليد سوخت مشخص شود. بايد توجه داشت در سيستم آقاي «جيمز» الكتريسيته به طور مستقيم استفاده مي شود. آقاي «اريك» معاون بخش تحقيقات پيشرفته انرژي در وزارت انرژي آمريكاست كه سازمان متبوع او هزينه اين تحقيقات را تقبل كرده است. او در اين باره مي گويد: «ما اكنون مي دانيم كه اين سيستم كار مي كند ولي سوال مهم تر آن است كه اين فرآيند چه ارزشي دارد؟»
         ScientificAmerican،Mar.2012
        
        


     روزنامه شرق ، شماره 1579 به تاريخ 27/4/91، صفحه 8 (علم)


    این مطلب تا کنون 11 بار بازدید شده است.
    منبع
    برچسب ها : سوخت ,انرژي ,توليد ,الكتريسيته ,مايع ,تبديل ,سوخت مايع ,وزارت انرژي ,توليد سوخت ,دستكاري ژنتيكي ,توجه داشت ,وزارت انرژي آمريكا ,وزارت انرژي آمريكاست ,
    توليد سوخت مايع با روش هاي جديد

تبلیغات


    محل نمایش تبلیغات شما

پربازدیدترین مطالب

آمار

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

تبلیغات

محل نمایش تبلیغات شما

آخرین کلمات جستجو شده