استفاده روز افزون از سوخت های فسیلی، افزایش انتشار گازهای گلخانه ای، افزایش قیمت محصولات نفتی، افزایش صنعتی سازی دنیا و کاهش ذخایر موجود این سوخت ها باعث شده تا دانشمندان به دنبال یافتن سوختی منایب برای جایگزین نمودن سوخت های فسیلی باشند. سوخت های گیاهی به خاطر منابع زیاد و تجدیدپذیر بودن منابع و کاهش آلودگی، جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی عنوان شده اند. در این راستا بسیاری از کشورهای دنیا از جمله کشور برزیل و آمریکا به صورت عمده در حال تولید و استفاده از این سوخت ها هستند و اکثر کشورهای دنیا برای تولید و استفاده از این سوخت ها برنامه ریزی و هدف گذاری نموده اند. البته تولید و استفاده از سوخت های گیاهی در مقایسه با سوخت های فسیلی مزایا، معایب و پیامدهای مختلفی به همراه دارد. در این مقاله ضرورت توجه به تولید و استفاده از این سوخت ها به همراه مزایا و معایب و پیامدهای مختلف آن مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با بیان ضرورت و اهمیت تولید و استفاده از سوخت های، معیارهای مختلفی برای مقایسه این دو نوع سوخت در جهت برنامه ریزی و هدف گذاری برای تولید و استفاده از آنها مشخص شده ند. با توجه به وجود معیارهای مختلف جهت مقایسه این دو سوخت و گزینه های مختلف جهت هدف گذاری، ضرورت دارد که از تکنیک های تصمیم گیری چند معیاره برای مقایسه این دو نوع سوخت استفاده شود تا هدفگذاری مناسبی برای کشورهایی که در این زمینه به طور جدی برنامه ریزی نکرده اند (از جمله ایران) انجام شود.

در سالهای اخیر استفاده از روغنها و فرآورده های گیاهی به عنوان جایگزین سوخت دیزل مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از روغن های گیاهی علاوه بر کاهش قیمت بیودیزل تولید شده، کمکی در جهت حفظ محیط زیست می باشد. تا کنون مناسب بودن روغن کلزا، سویا و روغن نخل در موتور دیزل پاشش مستقیم مورد ارزیابی قرار گرفته است. در موتورهای احتراق داخلی حدود یک سوم کل انرژی سوخت ورودی به کار مفید تبدیل می گردد. کاهش تلفات حرارتی در قسمت های مختلف موتور منجر به افزایش راندمان و کار مفید خواهد شد. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی اثرات سوخت گیاهی بیودیزل و نانوکاتالیست ها شامل نانو اکسید سریم و نانو اکسید مولیبدن بر روی تراز انرژی موتور دیزل با استفاده از ترکیب سوخت های دیزل-بیودیزل-نانوکاتالیست می باشد. یک موتور دیزل تک سیلندر، چهار زمانه، پاشش مستقیم و هوا خنک جهت انجام آزمایش ها مورد استفاده قرار گرفت. موتور در دور rpm 2100 و شرایط تمام بار راه اندازی شد. با استفاده از قانون اول ترمودینامیک، راندمان حرارتی، تلفات سیستم خنک کننده، تلفات حرارتی اگزوز و همچنین تلفات محاسبه نشده که شامل تلفات حرارتی سیستم روغنکاری و انتقال حرارت تشعشعی می باشد محاسبه شد. نتایج نشان داد افزایش بیودیزل و نانوکاتالیست ها به سوخت دیزل باعث افزایش راندمان حرارتی می شود. بیشترین افزایش راندمان حرارتی (7/7%) مربوط به ترکیب سوخت B10 به علاوه ppm 90 نانوکاتالیست نسبت به سوخت دیزل خالص بدست آمد. همچنین افزایش بیودیزل باعث افزایش تلفات حرارتی اگزوز و سیستم خنک کننده شد، در صورتی که با اضافه کردن نانوکاتالیست به ترکیب سوخت های دیزل-بیودیزل این مقادیر کاهش یافتند.

در این تحقیق به بررسی مقایسه ای بیودیزل تولید شده توسط دو روش حرارت و امواج فراصوت پرداخته شد. از متانول به عنوان الکل با مولاریته 3، 6، 9 و از پتاسیم هیدروکسید 5/0، 1 و 5/1 درصد وزنی بعنوان کاتالیزور استفاده شد. در روش امواج فراصوت از پنج سطح پالس ارتعاشی و سه سطح زمانی دقیقه استفاده گردید. نتایج نشان می دهد که بیودیزل تولید شده توسط امواج فراصوت در برخی خصوصیات شامل نقطه اشتعال حدودا به میزان 9% افزایش و مقدار گرانروی، کربن باقی مانده و مقدار آب موجود در سوخت به ترتیب به میزان 27%، 50% و 5% کاهش یافت. نقطه ابری بیودیزل تولید شده به روش حرارت 2-و امواج فراصوت 7 بدست آمد. سوخت تولید شده را می توان بعنوان یک سوخت استاندارد در موتور استفاده کرد. همچنین مشخص شد که روش امواج فراصوت بدلیل نیاز به زمان کمتر و خصوصیات کیفی بهتر، نسبت به روش حرارت مناسبت تر است

روش ساده و اقتصادی ترموشیمیایی برای اولین بار جهت سنتز اسپینل MgAl2O4 استفاده شد. بعد از نشاندن فاز فعال MgO به روش تلقیح برروی سطح اسپینل، نانوکاتالیست جدید MgO/MgAl2O4 با موفقیت برای واکنش تولید بیودیزل به عنوان یک سوخت سبز مورد استفاده قرار گرفت. نانوکاتالیست آماده شده توسط آنالیزهای X-Ray Diffraction (XRD) Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM)، Energy Dispersive X-Ray (EDX-Dot Mapping)، Brunauer– Emmett– Teller & Barrett-Joyner-Halenda (BET-BJH) و Fourier Transform Infrared (FTIR) بررسی شد و در نهایت برای واکنش تولید بیودیزل در شرایط C° 110، 3% وزنی کاتالیست نسبت به خوراک، نسبت الکل به روغن 12 و زمان hr 3 مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به دست آمده از آنالیز XRD سنتز موفقیت آمیز اسپینل MgAl2O4 را تایید کرد و تصاویر FESEM نمونه سنتز شده ریخت شناسی یکنواخت با تشکیل خوشه ها (Clusters) را نشان داد. آنالیز BET-BJH نشان داد که نمونه سنتز شده دارای اندازه قطر حفرات و سطح ویژه به ترتیب برابر nm 9/5 و m2/g 76/84 است که مقادیر مناسبی برای واکنش تولید بیودیزل است. نتایج این آنالیزها تطابق خوبی با نتایج حاصل از عملکرد نانوکاتالیست سنتز شده در واکنش تولید بیودیزل (به عنوان سوخت سبز) داشت به طوری که این نمونه درصد تبدیل، بسیار مناسب 6/92% را حاصل کرد. همچنین نمونه سنتز شده در شرایط واکنشی اشاره شده، بعد از شش بار استفاده درصد تبدیل حدود 64% را حاصل کرد. البته قابل ذکر است که درصد تبدیل در تکرارهای سوم تا ششم تقریبا ثابت باقی ماند. نتایج این مقاله نشان داد که روش ترموشیمیایی-تلقیح علاوه بر سادگی و کم هزینه بودن، موجب سنتز کاتالیستی با مشخصات مطلوب و قابلیت صنعتی شدن جهت تولید سوخت سبز بیودیزل می شود.

محدودبودن منابع سوخت فسیلی در کنار آلودگی های زیستمحیطی ناشی از احتراق آنها جستجوی منابع جایگزین تجدیدپذیر و پاک را ضروری میسازد. بیشتر توجه در تولید سوخت زیستی معطوف به استفاده از بیومس گیاهی، ضایعات کشاورزی، پسماندهای جامد و لجن تصفیه های دفعی تصفیهخانه های فاضلاب بوده است. امروزه منابع تجدیدپذیر جهت جایگزینی سوخت های فسیلی مثل سوخت های زیستی-گیاهی وجود دارد؛ با این حال در دهه اخیر کشت میکروجلبکها به عنوان گزینه ای دیگر برای تولید بیومس مطرح شده است. بهره وری از زیست توده های جلبکی از نظر مصرف آب و مساحت زیر کشت به صرفه تر از محصولات زراعی گیاهی بوده و باعث کاهش هزینه و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از طریق جایگزینی با سوخت های فسیلی می گردد. بسیاری از گونه های میکروجلبک ها با توجه به توانایی بالا در مصرف کربن آلی و نیتروژن غیرآلی و فسفر، قادر به رشد در محیط های آبی مختلف از جمله فاضلاب های شهری و صنعتی و کشاورزی و فاضلاب های حاوی فضولات حیوانی که در آن ها مقادیر زیادی کربن آلی و غیرآلی و نیتروژن و فسفر و دیگر عناصر وجود دارد، می باشند و به عنوان یک تصفیه کننده ی زیستی عمل می کنند. با بررسی و مطالعات گسترده و ابداع تکنیک های جدید می توان به تولید مقرون به صرفه سوخت های زیستی-جلبکی دست یافت و همچنین از تولید سوخت های زیستی-گیاهی به دلیل مصرف بالای آب شیرین و زمین های کشاورزی جلوگیری کرد. در این مقاله مروری، مطالعات صورت گرفته در زمینه سوخت های زیستی، استفاده از جلبک ها به عنوان سوخت زیستی و روش های بهینه سازی تولید آن به صورت جامع ارایه شده است.