مروری کوتاه بر تفکافت مواد لیگنوسلولوزی به‌عنوان پلیمرهای طبیعی برای تولید محصولات با ارزش افزوده زیاد

نوع مقاله: تالیفی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، دانشکده مهندسی آب و خاک، گروه مکانیک بیوسیستم

2 دانشجوی دکتری تخصصی صنایع سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار گروه مکانیک بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22063/basparesh.2020.2609.1498

چکیده

پلیمرهای طبیعی مواد لیگنوسلولوزی (سلولوز، همی­ سلولوزها و لیگنین) از جمله مهم­ترین مواد اولیه تجدیدپذیر در اقتصاد کربن و انرژی­ های تجدیدپذیر در آینده به شمار می­روند. بیشتر مواد شیمیایی تولیدشده از نفت یا گاز طبیعی می­توانند از زیست­ توده لیگنوسلولوزی به ­دست آیند. سوخت دیزل و بنزین حاصل از نفت خام به ­طور گسترده در صنایع حمل و نقل مدرن استفاده می­شود. زیست ­توده می­تواند به جایگزینی این سوخت­ های مشتق شده از نفت کمک کند. گازشدن یک فرایند شیمیایی است که زیست­ توده لیگنوسلولوزی را به سوخت­های گازی مناسب یا مواد شیمیایی تبدیل می­کند. تفکافت، اکسایش جزئی و هیدروژن­دارکردن، فرایندهای مرتبط هستند. همچنین فرایند احتراق، زیست­توده لیگنوسلولوزی را به فراورده­های گازی تبدیل می­کند، اما تفاوت­های مهمی بین این فرایندها وجود دارد. فناوری­ های مبتنی بر تفکافت، مانند تفکافت سریع و گازشدن، روش­ های امیدوار­کننده­ای برای تبدیل پلیمرهای طبیعی مواد لیگنوسلولوزی به مواد با ارزش افزوده زیاد مانند زیست­ مواد شیمیایی، زیست ­مواد و زیست­ سوخت­ها هستند. درک بهتر متغیرهای مؤثر بر تفکافت-گازشدن پلیمرهای طبیعی ساختار لیگنوسلولوزی، موجب توسعه سامانه­­ های کنترل­ کننده گازشدن، غلبه بر مسائل و مشکلات زیست­محیطی و مهار معایب ساختاری این دو روش می­شود. در این مقاله، خلاصه­ای از پژوهش­های انجام­شده در زمینه اثر متغیرهای عملیاتی مؤثر بر تفکافت و گازشدن پلیمرهای طبیعی ساختار لیگنوسلولوزی و همچنین محصولات قابل تولید از آن­ها مرور می­شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Pyrolysis of Lignocellulose Materials as Natural Polymers for the Production of High Value-Added Products: A Brief Review

نویسندگان [English]

  • Mehrshad Nazarpour 1
  • Aliasghar Tatari 2
  • Ahmad Taghizadeh-Alisaraei 3
1 Department of Biosystems Engineering , Faculty of Soil Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Ph.D. student in cellulose industry, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
3 Associate Professor, Department of Biosystems Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Natural polymers of lignocellulosic materials (cellulose, hemicelluloses and lignin) are among the most important renewable raw materials in the carbon economy and renewable energy in the future. Most chemicals produced from petroleum or natural gas can be obtained from lignocellulosic biomass. Diesel and gasoline fuels from crude oil are widely used in modern transportation industries. Biomass can help substitution of these petroleum-derived fuels. Gasification is a chemical process that converts lignocellulose biomass into suitable gaseous fuels or chemicals feedstock. Pyrolysis, partial oxidation and hydrogenation are related processes. Combustion process also converts lignocellulose biomass into gaseous products, but there are some important differences. Pyrolysis-based technologies, such as fast pyrolysis and gasification, are promising methods for converting natural polymers of lignocellulose material into high value-added materials such as biochemicals, biomaterials and biofuels. Better understanding the variables affecting the pyrolysis/gasification of lignocellulose natural polymers develops gasification control systems, overcomes environmental issues and problems and mitigates the structural disadvantages of these two methods. In this paper, a summary of the researches done on the effect of operational variables affecting the pyrolysis and gasification of natural polymers of lignocellulose structures as well as their products is reviewed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • pyrolysis
  • bio-chemicals
  • fuel
  • gasification
  • lignocellulose materials