در حال حاضر استفاده از بوتانول زیستی، به عنوان یک جایگزین مناسب برای سوخت های فسیلی مورد توجه قرار گرفته است. برخی از ویژگی های مهم بوتانول مانند قابلیت اختلاط ذیری با بنزین با هر نسبت، ارزش گرمایی بالا و غیرقابل حل بودن در آب، باعث برتری آن نسبت به سایر سوخت های زیستی مانند اتانول شده است. بوتانول زیستی تاکنون تنها در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده و رقابت پذیری آن در مقیاس صنعتی، هنوز با چالش های بسیاری رو به رو است. در این مطالعه، تازه ترین پژوهش های صورت گرفته در راستای طراحی و شبیه سازی بخش های گوناگون فرایند تولید بوتانول بررسی شده و آنالیز فنی و اقتصادی آن ها ارایه شده است. پژوهش های گسترده ای در راستای تولید بوتانول از مواد لیگنوسلولزی به عنوان یک ماده اولیه ی ارزان، که رقیبی هم برای منابع غذایی محسوب نمی شوند، انجام شده و ادامه دارد. نتیجه های ارایه شده نشان می دهد، هزینه ی تولید بوتانول از مواد اولیه غیرلیگنوسلولزی کم تر از مواد لیگنوسلولزی می باشد؛ همچنین نتیجه ها نشان می دهد که با بهبود پارامترهای موثر بر فرایند همچون شرایط پیش فراوری، روش تخمیر، تغییر در عملکرد باکتری، میزان بازیابی بوتانول از محیط تخمیر و چگونگی خالص سازی فراورده، می توان اقتصاد تولید بوتانول از مواد لیگنوسلولزی را بهبود بخشید.

مقدمه: حدود نیم میلیون تن غده گیاه سیب زمینی در سال مصرف می شود. با این وجود، میزان قابل توجهی زیست توده آن در قالب ساختار برگ و ساقه گیاه به طور عمده بدون استفاده می ماند. اجزای مختلف گیاه سیب زمینی حاوی مقادیر بالای مواد سمی از دسته گلیکوآلکالوییدها هستند که استفاده از این زیست توده را برای مصارف مختلف مانند خوراک دام بسیار محدود می کند. این ضایعات با میزان بین 1 تا 4 برابر غده های خوراکی گیاه، می توانند برای تولید بوتانول زیستی به عنوان یک سوخت زیستی پیشرفته در کنار اتانول و استن استفاده شود. روش ها: در این مطالعه از استخراج استن، اتانول و متانول برای کاهش گلیکوآلکالوییدهای موجود در زیست توده استفاده گردید. برگ و ساقه گیاه خرد شده در معرض استخراج با حلال توسط سوکسله و سپس قبل و بعد از استخراج گلایکوآلکالویید ها تحت تخمیر با باکتری های کلستریدیوم استوبوتیلیکوم قرار گرفت. همچنین، جهت افزایش میزان تولید استن، بوتانول و اتانول زیستی، قبل از تخمیر دو مرحله حذف بازدانده و پیش فرآوری اسیدی رقیق (1 درصد) به مدت یک ساعت در دمای 180 درجه سانتی گراد به صورت متوالی انجام گردید. یافته ها: زیست توده برگ و ساقه گیاه به ترتیب حاوی 74 و 48 میلی گرم گلیکوآلکالویید در هر گرم بود. وجود تنها 07/0 میلی گرم گلیکوآلکالویید در هر لیتر از محیط تخمیر، منجر به مختل شدن کامل تولید بوتانول می شود. پس از حذف بازدارنده توسط حلال ها، تخمیر منجر به تولید 2/3 و 8/3 گرم بر لیتر استن، بوتانول و اتانول زیستی به ترتیب از برگ و ساقه گیاه پس از حذف بازدارنده ها شد. میزان حلال تولید شده از برگ و ساقه گیاه پس از حذف بازدارنده به ترتیب تا 7/4 و 4/2 برابر افزایش یافت و با به کارگیری دو مرحله متوالی حذف بازدانده و پیش فرآوری اسیدی رقیق، میزان تولید استن، بوتانول و اتانول زیستی به افزایش 14 و 7/4 برابری تولید حلال به ترتیب از برگ و ساقه گردید. نتیجه گیری: مقادیر کم گلایکوآلکالویید به عنوان ماده سمی، می تواند منجر به مختل شدن کامل فرایند تخمیر شود. همچنین، با استفاده از حلال ها می توان این مواد را حذف کرد و از این منبع تجدیدپذیر به عنوان یکی از ضایعات پر تولید در بخش کشاورزی استفاده نمود و ازآن به عنوان یک ماده اولیه مهم و ارزان برای تولید سوخت های زیستی بهره برد.

مقدمه: مشکلات ناشی از پدیده گلخانه ای و آلودگی محیط زیست، افزایش تقاضای جهانی انرژی و کاهش منابع سوخت های فسیلی، پژوهش های زیادی در زمینه تولید انرژی های تجدیدپذیر از جمله سوخت های زیستی را در سال های اخیر به دنبال داشته است. به تازگی از میان سوخت های زیستی، بوتانول به عنوان یک سوخت مایع جایگزین بنزین و گازوئیل معرفی شده است. باکتری های بی هوازی مانند کلستریدیوم استوبوتیلیکوم توانایی تولید استن، اتانول و بوتانول را از منابع قندی مختلف دارند. این باکتری به علت دارا بودن آنزیم آلفا- آمیلاز قادر به هیدرولیز نشاسته و استفاده مستقیم از آن به عنوان سوبسترا است.مواد و روش ها: در این پژوهش از سوبستراهای گلوکز، نشاسته تصفیه شده و نشاسته تصفیه نشده در غلظت های متفاوت برای تولید بوتانول توسط باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکوم 1492 PTCC به روش بی هوازی استفاده شد.نتایج: برای هر سه منبع کربنی استفاده شده، غلظت بهینه سوبسترا 60 گرم بر لیتر به دست آمد. نتایج نشان داد که این باکتری توانایی تولید بوتانول با استفاده از هر سه منبع کربن بدون هیچ گونه پیش تیماری را دارد. غلظت بوتانول تولیدی با استفاده از نشاسته تصفیه نشده، نشاسته تصفیه شده و گلوکز به ترتیب برابر با 6.45، 5.81 و 4.64 گرم بر لیتر بود که نشان داد نشاسته تصفیه نشده به خوبی توانایی تولید بوتانول را دارد.بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان داد که امکان استفاده از نشاسته بدون هیدرولیز به عنوان منبع کربن برای تولید بوتانول وجود دارد. همچنین، نتایج نشان داد که نشاسته تصفیه نشده بوتانول بیشتری نسبت به نشاسته تصفیه شده تولید می کند.

برای تولید هیدرازین با غلظت بالای 64wt%، مقادیر باقیمانده آب موجود در هیدرازین هیدرات به راحتی قابل حذف نیست. در این تحقیق، آلیفاتیک الکل چهار کربنه بوتانول به عنوان حلال در فرآیند استخراج مایع – مایع جهت خالص سازی هیدرازین مورد استفاده قرار گرفت. منحنی بینودال و داده های خطوط بست آزمایشگاهی سیستم سه جزئی {آب (1) – هیدرازین (2) – بوتانول (3)} در دماهای 15.2، 25.2 و 40.2oC و فشار اتمسفر توسط روش نقطه ابری با استفاده از معیار ضریب شکست تعیین شد. ضریب توزیع هیدرازین (D) و فاکتور جداسازی حلال (S) به ترتیب در محدوده 0.3628- 0.0425 و 0.2768-1.5179 در بازه غلظت و دماهای مورد اندازه گیری، تعیین شدند. در ادامه، داده های خطوط بست آزمایشگاهی توسط مدل دو مایع غیر تصادفی (NRTL) و مدل جهانی شبه شیمیایی (UNIQUAC) با خطای جذر میانگین مربعات (RMSD) به ترتیب 0.0227 و 0.0495 مدل سازی گردید. همچنین، اثر افزایش 10wt% از NaOH به فاز آبی در دمای 25.2oC بررسی و مشخص شد که موجب افزایش میانگین ضریب توزیع و فاکتور جداسازی به ترتیب به مقدار 13.2% و 96.3% گردید.

سابقه و هدف: اکوسیستم های کوهستانی نقش مهمی در ثبات اکوسیستم به ویژه برای حفاظت از تنوع زیستی و توسعه پایدار و حفظ امنیت اکولوژیکی دارد. این پژوهش، با هدف بررسی وضعیت ترکیب و تنوع پوشش گیاهی و روند تغییرات آنها در پروفیل ارتفاعی آلوارس تا سبلان (2300 تا 4811 متری) در قالب طبقات ارتفاعی مختلف در دامنه جنوب شرقی، به منظور حراست از ذخایر ژنی و مدیریت مراتع منطقه انجام شد.مواد و روش ها: پس از بررسی های میدانی و با توجه به امکان دسترسی به مراتع منطقه، نه طبقه ارتفاعی (سایت) مشخص شد، در هر سایت سه ترانسکت 100 متری و در امتداد هر ترانسکت 10 پلات یک متر مربعی با فاصله 10 متر از هم مستقر گردید. گونه های گیاهی از سطح پلات ها جمع آوری و بعد در هرباریوم شناسایی شدند. در هر پلات درصد تاج پوشش گیاهی و تراکم گونه ها ثبت شد. بالاترین ارتفاعی که منجر به جمع آوری نمونه های گیاهی شد، ارتفاع 4480 متری سبلان بود. برای بررسی تنوع و غنای گونه های گیاهی از شاخص های شانون، سیمپسون، مارگالف و منهینیک استفاده شد. با استفاده از اطلاعات مربوط به اندازه گیری درصد پوشش تاجی و تعداد گونه های مشاهده شده، شاخص های تنوع، غنا و یکنواختی گونه ای برای سایت های انتخابی محاسبه شد. برای بررسی اختلاف در بین سایت ها در طبقات ارتفاعی مختلف از تجزیه واریانس یک طرفه (ANOVA) و به منظور مقایسه میانگین ها از آزمون دانکن (Duncan) استفاده شد. شاخص های مختلفی برای تعیین تنوع گونه ای کاربرد دارد که از بین آنها از دو شاخص سیمپسون و شانون– وینر استفاده شد. غنای گونه ای نیز با استفاده از شاخص های مارگالف و منهینیک تعیین شد و آنالیزهای مربوط به رسته بندی پوشش گیاهی شامل آنالیز تطبیقی متعارفی (CCA) بود.نتایج و یافته ها: نتایج نشان داد، خانواده Asteraceae با 31 گونه و Astragalus با 10 جنس شاخص ترین عناصر فلور منطقه هستند و 51 گونه به ناحیه ایران– تورانی تعلق داشتند، بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش 33 درصد گونه های شناسایی شده مربوط به ناحیه ایران- تورانی بوده است. فرم های همی کریپتوفیت ها (He) با 54 درصد و تروفیت ها (Th) با 22 درصد فراوان ترین اشکال زیستی در منطقه بودند. بیشترین مقدار تنوع، غنا و یکنواختی در طبقه ارتفاعی 2200-3200 متری مشاهده شد. نتایج نشان داد، ارتفاع، بارش، دما، میزان شن خاک، شیب و فسفر از عوامل مؤثر بر پراکنش گیاهان بوده است. سازگاری بیشتر گیاهان با شرایط محیطی منطقه، موجب شده است که همی کریپتوفیت ها تیپ بیولوژیک غالب منطقه را تشکیل دهند، توجیه حضور بالای تروفیت ها نیز در نتیجه دخالت های انسان و چرای متمرکز دام ها، احداث جاده و مکان های تفرجگاهی است. در بررسی تأثیر ارتفاع بر ترکیب و تنوع گیاهی می توان چنین استنباط کرد که ارتفاع بر ترکیب و تنوع گیاهی تأثیرگذار است.نتیجه گیری: به طور کلی می توان گفت، وضعیت ترکیب و تنوع گونه ای در مراتع جنوب شرقی سبلان براساس شاخص های تنوع و یکنواختی، مراتعی دارای شرایط تنوع متوسط و رو به پایین است، که نشان دهنده شدت تخریب در کل عرصه های مورد بررسی است، احتمالاً عامل تخریب در ارتفاعات پایین تر تأثیر چرای دام ها و نیز اثر فعالیتهای گردشگری و پیست اسکی آلوارس بوده و علل تخریب در ارتفاعات بالاتر از 3600 متر، لگدکوبی گیاهان توسط کوهنوردان و در نتیجه از بین رفتن گونه های گیاهی باشد و به طور کلی دلیل اصلی پایین بودن تنوع در ارتفاعات بالا نیز به نظر می رسد، کاهش دما و شرایط سخت رویش گیاهان باشد.

هدف کلی از این تحقیق دستیابی به ترکیب سوخت مناسب حاوی بیواتانول، بنزین، استون و ان-بوتانول در راستای افزایش عملکرد موتور و کاهش آلاینده های موتور و هزینه تولید انرژی است. در این تحقیق به منظور ارزیابی تأثیر نمونه سوخت ها، موتور تک سیلندر با یک ژنراتور 5 کیلووات ساعت کوپل شد. برای تحت بار قرار دادن موتور از یک مقاومت متغییر نوع TDGC2-5kVA و یک هیتر یک کیلووات ساعت استفاده شد. با اندازه گیری توان موتور مقدار آمپر و ولتاژ برق اندازه گیری شد. لازم به ذکر است آزمون موتور در بار کامل (بار 100 درصد) و دور ثابت 1500 دور در دقیقه به عنوان دور نامی موتور انجام گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، افزودن ان بوتانول از 2 تا 5 درصد به طور نسبی موجب کاهش و از 5 تا 7 درصد موجب افزایش نسبی توان ترمزی شد. کمترین میزان توان ترمزی در محدوده افزودنی های تلفیقی بیواتانول و ان بوتانول فاقد استون به دست آمد. بالاترین میزان توان ترمزی در بالاترین درصد تلفیق افزودنی های ان بوتانول، استون و بیواتانول در نمونه سوخت بنزین به دست آمد. در این بازه، بازده حرارتی نیز نسبت به نمونه سوخت شاهد بالاتر و مصرف سوخت ویژه ترمزی نیز نسبت به نمونه سوخت شاهد کمتر بود. بالاترین میزان انتشار مونوکسید نیتروژن به طور نسبی در نمونه سوخت های حاوی افزودنی های تلفیقی بیواتانول و ان-بوتانول بود. کمترین میزان انتشار مونوکسید نیتروژن در نمونه سوخت های حاوی تلفیق بیواتانول و استون رخ داد. با افزودن ان بوتانول به نمونه های سوخت، میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن افزایش یافت. نتایج همچنین نشان داد که اثرات این افزودنی ها می تواند به شدت به طراحی موتور، شرایط عملیاتی و نسبت های ترکیب خاص مورد استفاده وابسته باشد. این تحقیق راه را برای چندین جهت تحقیقاتی آینده در زمینه افزودنی های سوخت جایگزین و موتورهای اشتعال جرقه ای هموار می می کند.

هدف از این پژوهش پیش بینی و مقایسه تاثیر افزودن نرمال بوتانول (ن. ب) و اتانول به مخلوط زیست دیزل-دیزل بر ویژگی های عملکردی و آلایندگی یک موتور دیزل است. آزمایش های تجربی بر روی موتوری تک استوانه انجام شد. سپس روش سطح پاسخ برای توسعه الگو های ریاضی بر مبنای داده های تجربی به کار برده شد. مطابق با نتایج، با افزودن بوتانول و اتانول به مخلوط سوخت، مقادیر توان و گشتاور ترمزی تا 16% کاهش می یابد، هر چند با افزایش بیشتر سهم زیست دیزل همراه با افزودن اتانول و بوتانول به مخلوط سوخت، توان و گشتاور ترمزی موتور کمی بهتر می شود. همچنین نتایج نشان داد که با افزودن الکل به مخلوط سوخت مقدار مصرف سوخت ویژه ترمزی (BSFC)، 5 تا 9 درصد افزایش می یابد. از طرف دیگر افزودن اتانول و بوتانول در نسبت های بزرگتر زیست دیزل در مخلوط سوخت سبب بهبود اندک BFSC بویژه در دورهای تندتر می شود. با مقایسه نتایج مشاهده شد که مقادیر BSFC در حالت استفاده از ن. ب. کمتر از اتانول است. با توجه به نتایج به طور کلی با افزودن اتانول و ن. ب. مقادیر مونوکسیدکربن به مقدار 7 تا 12 افزایش می یابد؛ هر چند در سرعت های تندتر موتور انتشار آلاینده مونوکسید کربن اندکی بهبود می یابد. همچنین نتایج نشان داد که مخلوط های حاوی اتانول در قیاس با مخلوط های حاوی ن. ب. سبب انتشار بیشتر منوکسیدکربن می شود. مطابق با نتایج بدست آمده با افزودن اتانول و ن. ب. به مخلوط سوخت دیزل-زیست دیزل انتشار آلاینده اکسیدهای ازت نسبت به مخلوط دیزل-زیست دیزل بطور متوسط 11 درصد کاهش می یابد؛ هر چند افزودن اتانول به مخلوط سوخت نسبت به ن. ب.، سبب انتشار بیشتر اکسیدهای ازت به خصوص در دورهای تند موتور می شود.