اخیراً تولید بیواتانول و بیوگاز از مواد اولیه مختلف مانند باگاس نیشکر بسیار مورد توجه واقع شده است که یکی از مشکلات فرایندی آن مرحله پیش‌تیمار می‌باشد.

به گزارش زیست آنلاین، دکتر کیخسرو کریمی، دانشیار گروه بیوتکنولوژی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان، یکی از چهره‌های علمی برتر در ایران است که اخیراً مقاله‌ ارزشمندی در حوزه‌ بهبود تولید بیواتانول و بیوگاز از باگاس نیشکر با استفاده از پیش‌تیمار قلیایی سدیم  منتشر نموده‌ است.

وی از سال ۱۳۸۰ تاکنون در زمینه بیوتکنولوژی و به طور خاص بر روی سوخت های زیستی فعالیت دارد. حاصل تحقیقات در این زمینه در بیش از ۱۴۰ مقاله در برترین مجلات معتبر بین‌المللی، چندین کتاب و فصل کتاب به زبان انگلیسی و فارسی چاپ شده است. در حال حاضر مدیر کل امور پژوهشی دانشگاه صنعتی اصفهان، از اعضای هیئت مدیره انجمن سوخت‌های زیستی ایران و هم‌چنین عضو کمیته سوخت‌های زیستی ایران است.



در نگارش و پژوهش این مقاله، علاوه بر دکتر کریمی دکتر صادقی، هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان، از متخصصین برجسته علمی به خصوص در زمینه غشاء و مهندس نصرت‌پور، دانشجوی دکتری که تحت راهنمایی هر دو استاد برجسته مذکور، مشغول انجام تحقیقات مربوط به رساله دکتری خود هستند، همکاری داشته اند و کلیه آزمایشات مربوط به این پژوهش توسط مهندس نصرت‌پور و پس از سال‌ها تلاش بی‌وقفه انجام شده است.

دکتر کریمی، در مورد ضرورت و هدف از نگارش این مقاله در خصوص بهبود تولید بیواتانول و بیوگاز، گفت: نیشکر یکی از محصولات عمده کشاورزی در کشور ما است که در ابعاد وسیع در منظقه خوزستان کشت می شود. باگاس نیشکر به عنوان باقی‌مانده فرایند تولید شکر از نیشکر استفاده صنعتی چندانی ندارد. بنابراین به این فکر افتادیم از این ماده برای تولید مواد با ارزش و هم‌چنین تولید انرژی استفاده کنیم.



وی در خصوص اهمیت افزایش بازده تولید انرژی و فعالیت‌های دیگری که تاکنون در خصوص بهبود تولید بیواتانول و بیوگاز در داخل و خارج از کشور صورت گرفته است، افزود: استفاده از مواد قندی و نشاسته‌ ای برای تولید سوخت زیستی سال‌هاست که مورد توجه قرار گرفته است و سالانه میزان بالایی شکر در برزیل تبدیل به اتانول می‌ شود. هم‌چنین در امریکا سطح زیادی از زمین های کشاورزی زیر کشت ذرت قرار دارد که برای تولید اتانول به کار برده می شود. اما به دلیل این که این مواد استفاده خوراکی برای انسان دارند استفاده از موادی مانند ضایعات کشاورزی و جنگلی مورد مطالعه قرار گرفته است. در مورد تولید بیوگاز نیز استفاده از فاضلاب‌ های شهری، ضایعات دامی و زباله های تجزیه پذیر در کشورهای اروپایی به صورت کاملاً صنعتی و تجاری در حال انجام است. با این حال استفاده از ضایعات کشاورزی و جنگلی برای تولید سوخت‌های زیستی یک مبحث در حال توسعه است. در این زمینه فعالیت‌های داخلی متعدد در سطح آزمایشگاهی به صورت پراکنده در سطح کشور انجام شده است.

بیشتر بخوانید: تولید سوخت پاک با استفاده از سفیده تخم مرغ کریمی، در خصوص تئوری تولید بیواتانول و بیوگاز و هم‌چنین اهمیت مرحله پیش‌تیمار به صورت مختصر توضیح داد: بیواتانول و بیوگاز از تخمیر مواد آلی حاصل می‌ شوند. میکروارگانیسم‌ها به منظور تولید انرژی خود مواد آلی را مصرف می کنند. در طی این فرایند در مورد برخی میکروارگانیسم‌ها بیواتانول و در مورد میکروب های متان ساز بیوگاز تولید می شود. باگاس نیشکر همانند سایر ترکیبات سلولزی، ساختار بسیار پیچیده و از نظر مولکولی بسیار مستحکم دارد. به دلیل استحکام ساختاری لازم است یک مرحله پیش‌تیمار روی آن‌ها انجام شود. در این مرحله ساختار ماده لیگنوسلولزی باز شده و دسترسی میکروارگانیسم‌ها و آنزیم‌ها به این مواد افزایش می‌ یابد.

وی با بیان نوآوری تحقیق انجام گرفته، روش انجام آزمایشات و آنالیزهای مربوطه را به صورت مختصر اینگونه توضیح داد: در این تحقیق برای نخستین بار از سدیم‌استات که ماده‌ای نسبتاً ارزان است و تولید داخلی دارد به عنوان یک ماده پیش-‌تیمار کننده به‌جای ترکیبات گران‌قیمت مانند مایعات یونی و حلال‌های گران‌قیمت وارداتی استفاده شد. علاوه بر انجام آزمایشات متعدد و پیشرفته، محاسباتی انجام شد که تخمینی به دست می دهد که چه میزان از سوخت های زیستی بیواتانول و بیوگاز قابلیت تولید از باگاس نیشکر در ایران دارند.

کریمی گفت: نتایج این پژوهش در مورد آثار استفاده از پیش‌تیمار قلیایی سدیم در بازده تولید بیواتانول و بیوگاز نشان داد که پیش‌تیمارقلیایی به خوبی توانسته است تولید سوخت زیستی از باگاس را افزایش دهد. به گونه‌ای که در برخی از پیش‌ تیمارها میزان سوخت تولیدی به چندین برابر میزان تولید شده از باگاس پیش‌ تیمار نشده رسید.

 وی ادامه داد: متاسفانه در ایران، تولید بیواتانول و بیوگاز از باگاس نیشکر در مقیاس صنعتی تولید نمی‌شوند. سوخت‌های زیستی در ایران به دلیل ارزان‌بودن انرژی‌های فسیلی و عدم حمایت کافی از انرژی‌های تجدید پذیر، تا کنون به توسعه ی شایسته‌ای نرسیده‌اند. تنها چند واحد تحقیقاتی در ابعاد بسیار محدود ایجاد شده است که متأسفانه با تجاری شدن فاصله زیادی دارند. امید است، سیاست‌گذاران در کشور به این نتیجه برسند که استفاده از باگاس به عنوان یک منبع ارزان که به وفور در کشور وجود دارد؛ می تواند منافع زیادی را از نظر اقتصادی، اشتغال‌زایی و زیست‌محیطی عاید کشور کند.

بیشتر بخوانید: تولید سوخت پاک با منابع محدود از دولت و سازمان های تصمیم‌ گیر انتظار می رود به این نکته توجه داشته باشند که استفاده از منابع تجدید ناپذیر انرژی مانند گاز طبیعی و نفتی اثرات مخرب زیست‌محیطی و سلامتی متعددی به همراه دارد. حمایت کردن در زمینه سوخت‌های زیستی در واقع سرمایه‌گذاری برای سلامتی جامعه و محیط‌زیست و آینده کشور است. این مورد در کشورهای پیشرفته مورد توجه زیادی قرارگرفته است.



کریمی در خصوص موانع و مشکلاتی که در این پروژه با آن روبرو شدند، بیان کرد: مشکلات و موانع مربوط به محدودیت‌ های سخت‌ افزاری متأسفانه به جزء جدانشدنی کارهای تحقیقاتی در کشور بدل شده است که تحقیق حاضر نیز از این امر مستثنی نبوده است. برخی آنالیزها، نیازمند استفاده از تجهیزات گران‌قیمتی بودند که متأسفانه دسترسی به آن‌ها برای ما محدود بود. امیدوارم با توجه بیش از پیش مسئولین به بخش‌ های فناورانه و به خصوص پژوهش در بخش دانشگاهی کشور، اندکی از این مشکلات کاسته شود.

همچنین گفت: در ماه‌های اخیر به‌خصوص با بالا رفتن قیمت دلار، پژوهشگرانی که تحقیقات آزمایشگاهی انجام می‌دهند با مشکلات مالی فراوانی مواجه شده‌اند. به عنوان نمونه ستون HPLC مورد استفاده در آنالیز سوخت‌های زیستی در سال گذشته قیمتی کمتر از ۱۵ میلیون تومان داشت ولی در حال حاضر قیمت آن در بازار بالاتر از ۷۰ میلیون تومان است! این درحالی است‌ که حمایت‌های مالی از پژوهش در دانشگاه‌ها نسبت به سال گذشته افزایشی نداشته است. چنان‌چه فکری به حال هزینه پژوهش در دانشگاه‌ها نشود، روند رو به رشد پیشرفت علمی کشور متوقف خواهد شد.

آزمایش‌ های مربوط به این تحقیق در آزمایشگاه بیوتکنولوژی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شده است که هم‌اکنون به چند ده دانشجوی مستعد که در زمینه سوخت های زیستی فعال هستند خدمات ارائه می‌ دهد. هم‌چنین این پروژه مورد حمایت گروه بیوتکنولوژی صنعتی، پژوهشکده بیوتکنولوژی دانشگاه صنعتی اصفهان بوده است. هم‌چنین شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان که در مجاورت دانشگاه صنعتی اصفهان بنا شده است، تأمین کننده بخشی از تجهیزات مورد نیاز آنالیزهای انجام شده بوده است که جا دارد از زحمات انجام شده در شهرک علمی تحقیقاتی به منظور حمایت از شرکت های دانش‌بنیان قدردانی به عمل آید.

در پایان، دکتر کریمی گفت: زمینه بیوتکونولوژی به‌ خصوص «سوخت‌های زیستی» از جذاب‌ترین زمینه‌های تحقیقاتی در حال و آینده است. در کشورهای پیشرفته شاهد فعالیت‌های بسیار وسیعی در این زمینه بوده‌ایم و به نظر من در ایران هم آینده خوبی خواهد داشت.

مصاحبه کننده: جواد طغیانی