عنوان فهرست مطالب صفحه
خلاصه فارسی……………………………………………………………………………………………………………………………. ١
مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………..۲
فصل اول: طرح موضوع و بیان مساله
١-١– طرح موضوع و بیان مساله ……………………………………………………………………………………………………٥
١-۲ – فرضیه‌ها و اهداف پژوهش…………………………………………………………………………………………………..٧
فصل دوم: سابقه و پیشینه تحقیق
۲-١ – سابقه و پیشینه تحقیق………………………………………………………………………………………………………… ٩
۲-١-١– تاريخچه بيوگاز در ایران…………………………………………………………………………………………………١٠
۲-١-۲- تاریخچه تولید هیدروژن توسط سویه انتروباکتر آئروژنز………………………………………………………١١
۲-۲- ادبیات ومستندات مربوط به تولید هیدروژن…………………………………………………………………………. ١٤
۲-۲-١- روش هاي توليد هيدروژن…………………………………………………………………………………………….. ١٤
۲-۲-١-١- روش هاي بيولوژيكي توليد هيدروژن………………………………………………………………………… ١٤
۲-۲-١-١-١ سيستمهاي توليد بيو هيدروژن وابسته به نور……………………………………………………………….۱۵
۲-۲-١-١-۲- سيستمهاي توليد بيو هيدروژن غير نوري………………………………………………………………… ۱۵
۲-۲-١-١-١-١- بيو فتوليز مستقيم ……………………………………………………………………………………………. ۱۵
۲-۲-١-١-١-۲-بیوفتولیز غیرمستقیم…………………………………………………………………………………………… ۱٦
۲-۲-١-١-١-۳- تخيمر نوري……………………………………………………………………………………………………. ۱٧
۲-۲-١-١-١-۳-١- راهكارهاي افزايش توليد بيو هيدروژن در سيستم تخمير نوري…………………………. ۱٩
۲-۲-١-١-۲-١- سنتز بيو هيدروژن از طريق واكنشwater gas shift……………………………………………………….۲۰
۲-۲-١-١-۲-۲-تخمير در تاريكي………………………………………………………………………………………………. ۲۰
۲-۲-١-١-۲-۲-١-مسیر بیوشیمیایی تولید هیدروژن……………………………………………………………………… ۲١
۲-۲-١-١-۲-۲-١-١- مسیر متابولیکی سویه انتروباکتر آئروژنز در تولید هیدروژن……………………………. ۲۳
۲-۲-١-١-۲-۲-۲- آنزیم هیدروژناز…………………………………………………………………………………………… ۲٤
۲-۲-١-١-۲-۲-۳-كاهش اثرات باكتري هاي مضردر توليد هيدروژن………………………………………………. ۲٥
۲-۲-١-١-۲-۲-٤- تخمیر میکروبی……………………………………………………………………………………………. ۲٦
۲-۲-١-۲- روش هاي توليد هيدروژن از منابع تجديدپذير……………………………………………………………… ۲٧
۲-۲-١-۲-١- الكتروليز تجديدپذير…………………………………………………………………………………………….. ۲٧
۲-۲-١-۲-۲- روش هاي حرارتي………………………………………………………………………………………………. ۲٨
۲-۲-١-۲-۲-١- گازي سازي زيست توده…………………………………………………………………………………… ۲٨
۲-۲-١-۲-۲-۲- بازآرايي با بخار سوخت مايع تجديدپذير…………………………………………………………….. ۲٨
۲-۲-١-۲-۲-۳- تجزیه آب در دماي بالا…………………………………………………………………………………….. ۲٩
۲-۲-١-۲-۳- روش هاي تجزيه نوري……………………………………………………………………………………….. ۲٩
۲-۲-١-۲-۳-١- تجزيه نوري-زيستي آب…………………………………………………………………………………… ۲٩
۲-۲-١-۲-۳-۲- تجزيه نوري-الكتروشيميايي آب………………………………………………………………………… ۲٩
۲-۲-١-۲-۳-۳- هيدروژن به عنوان محصول جانبي…………………………………………………………………….. ۳٠
۲-۲-۲- دلایل استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت…………………………………………………………………….. ۳٠
۲-۲-۲-١- محتوای انرژي…………………………………………………………………………………………………………. ۳٠
۲-۲-۲-۲- فراريت…………………………………………………………………………………………………………………… ۳٠
۲-۲-۲-۳-سمیت……………………………………………………………………………………………………………………… ۳١
۲-۲-۲-٤-رنگ، بو، مزه…………………………………………………………………………………………………………….. ۳١
۲-۲-۲-٥-اشتعال پذیری…………………………………………………………………………………………………………… ۳١
۲-۲-۲-٦-انرژی مورد نیاز برای شروع احتراق…………………………………………………………………………….. ۳۲
۲-۲-۲-٧-سرعت اشتعال…………………………………………………………………………………………………………… ۳۲
۲-۲-۲-٨-نقطه اشتعال………………………………………………………………………………………………………………. ۳۲
۲-۲-۲-٩-دمای احتراق خودبخودی……………………………………………………………………………………………. ۳۲
۲-۲-۲- ١٠-محدوده قابلیت اشتعال……………………………………………………………………………………………. ۳۳
۲-۲-۲-١١-انفجار…………………………………………………………………………………………………………………….. ۳۳
۲-۲-۲-١۲-شعله وتشعشع حرارتی…………………………………………………………………………………………….. ۳۳
۲-۲-۳- سوبستراهای مورد استفاده در تولید هیدروژن…………………………………………………………………… ۳٤
۲-۲-۳-١-غذا و مواد با بنیاد نشاسته ای………………………………………………………………………………………. ۳٤
۲-۲-۳-۲-مواد لیگنوسلولزی……………………………………………………………………………………………………… ۳٦
۲-۲-۳-۲-١-سلولز…………………………………………………………………………………………………………………… ۳٧
۲-۲-۳-۲-۲-همی سلولز…………………………………………………………………………………………………………… ۳٨
۲-۲-۳-۲-۳ -لیگنین………………………………………………………………………………………………………………… ۳٩
۲-۲-۳-۳-ضایعات لبنی…………………………………………………………………………………………………………….. ٤٠
۲-۲-۳-۳-١-پودر آب پنیر………………………………………………………………………………………………………… ٤١
۲-۲-۳-٤- ضایعات کارخانه ی روغن زیتون……………………………………………………………………………….. ٤١
۲-۲-۳-٥-ضایعات گلیسرولی……………………………………………………………………………………………………. ٤١
۲-۲-٤- ظرفیت‌های ایران برای تولید سوخت زیستی……………………………………………………………………. ٤۲
۲-۲-٤-١- گندم……………………………………………………………………………………………………………………….. ٤۲
۲-۲-٤-۲- مركبات…………………………………………………………………………………………………………………… ٤۲
۲-۲-٤-۳- سبزیجات………………………………………………………………………………………………………………… ٤۳
۲-۲-٤-٤- نیشکر…………………………………………………………………………………………………………………….. ٤۳
۲-۲-٤-٥- خرما………………………………………………………………………………………………………………………. ٤۳
۲-۲-٤-٥-١-اتانول…………………………………………………………………………………………………………………… ٤٤
۲-۲-٤-٥-۲-سرکه…………………………………………………………………………………………………………………… ٤٤
۲-۲-٤-٥-۳-اسید سیتریک………………………………………………………………………………………………………… ٤٤
۲-۲-٤-٥-٤-تولید پروتئین تک یاخته…………………………………………………………………………………………. ٤٤
۲-۲-٤-٦-انگور……………………………………………………………………………………………………………………….. ٤۵
۲-۲-٥-طراحی آزمایشها……………………………………………………………………………………………………………. ٤٧
۲-۲-٥-١- روش‌های مختلف طراحی آزمایشها………………………………………………………………………….. ٤٧
فصل سوم: مواد و روشها
۳-١-مواد مورد استفاده در طول تحقیق………………………………………………………………………………………… ٥٠
۳-۲- دستگاه های مورد استفاده در طول تحقیق……………………………………………………………………………. ٥٠
۳-۳- استریل کردن وسایل و مواد……………………………………………………………………………………………….. ٥٠
۳-٤-روش ها…………………………………………………………………………………………………………………………… ٥١
۳-٤-١- میکروارگانیسم مورد استفاده و نحوه نگهداری آن…………………………………………………………….. ٥١
۳-٤-۲- باز کردن آمپول لیوفیلیزه برای کشت……………………………………………………………………………….. ٥١
۳-٤-۳- روش تهیه محیط نوترینت آگارNutrient agar……………………………………………………………… ٥١
۳-٤-٤- روش تهیه محیط پیش کشت ومحیط کشت اصلی……………………………………………………………. ٥۲
۳-٤-٥- بررسی میکروسکوپی سویه انتروباکتر آئروژنز…………………………………………………………………… ٥۲
۳-٤-٦- روش تهیه بافر فسفات سالین…………………………………………………………………………………………. ٥۲
۳-٤-٧-رسم منحنی رشد باکتری………………………………………………………………………………………………… ٥۲
۳-٤-٨- آماده سازی مایه تلقیح…………………………………………………………………………………………………… ٥۳
۳-٤-٩- مطالعات اولیه برای اثبات تولید گاز هیدروژن توسط سویه انتروباکتر آئروژنز……………………….. ٥٤
۳-٤-٩-١- مقایسه میزان گاز تولیدی توسط دو منبع کربنی گلوکز صنعتی ومرک………………………………. ٥٤
۳-٤-١٠- شمارش تعداد باکتری به روش رقت سریالی………………………………………………………………… ٥٤
۳-٤-١١- ترسیم نمودار استاندارد قندهای احیاء کننده به روش DNS……………………………………………. ٥٥
۳-٤-١١-١-روش ترسیم منحنی استاندارد برای مونو ساکارید ها……………………………………………………. ٥٥
۳-٤-١١-١-١-تهیه معرف DNS………………………………………………………………………………………………. ٥٦
۳-٤-١١-۲- روش ترسیم منحنی استاندارد برای دی ساکارید ها: (ساکارز، مالتوز، لاکتوز)………………… ٥٦
۳-٤-١۲-روش محاسبه بازده و سرعت تولید هیدروژن…………………………………………………………………. ٥٦
۳-٤-١۳- نصب سیستم برای اندازه گیری حجم هیدروژن تولیدی …………………………………………………. ٥٧
۳-٤-١۳-١- بررسی حجم گازهیدروژن با استفاده از گلوکز، زایلوز، ساکارز، گالاکتوز و فروکتوز……….. ٥٨
۳-٤-١٤-بررسي تاثير منابع كربني ارزان قیمت به عنوان سوبسترابرتولید هیدروژن…………………………….. ٥٨
۳-٤-١٤-١-تيمار كاه گندم ، كاه جو ، سورگوم…………………………………………………………………………….. ٥٨
۳-٤-١٤-١-١-مراحل تیمار كاه گندم ، جو و سورگوم…………………………………………………………………… ٥٩
۳-٤-١٤-۲-تیمار آب پنیر………………………………………………………………………………………………………….. ٥٩
۳-٤-١٤-۳- سنجش قند موجود در شیره خرما و انگور…………………………………………………………………. ٥٩
۳-٤-١٤-٤ –آزمایش برای اطمینان از تولید گاز هیدروژن توسط منابع کربنی ارزان…………………………… ٥٩
۳-٤-١٤-٤-١- بچ های حاوی کاه گندم،کاه جو،سورگوم………………………………………………………………. ٦٠
۳-٤-١٤-٤-۲- بچ های حاوی شیره خرما وانگور………………………………………………………………………… ٦٠
۳-٤-١٤-٤-۳- بچ حاوی پودر آب پنیر………………………………………………………………………………………. ٦٠
۳-٤-١٤-٤-١-١- بررسی حجم گاز تولیدی با استفاده از کاه جو،کاه گندم،سورگوم………………………….. ٦٠
۳-٤-١٤-٤-١-۲- بررسی حجم گاز تولیدی با استفاده ازشیره خرما وانگور……………………………………… ٦١
۳-٤-١٥- بررسی و تعیین میزان تلقیح مناسب برای طراحی تاگوچی و بهینه سازی…………………………… ٦١
۳-٤-١٦- بررسی تاثیر افزودن Fecl3 به محیط کشت روی حجم گاز تولیدی…………………………………. ٦١
۳-٤-١٧- طراحی آزمایشها به منظور بهینه سازی شرایط تولیدبه روش تاگوچی………………………………… ٦۲
فصل چهارم: نتایج
٤-١-نتایج ارزیابی ماکروسکوپی و میکروسکوپی…………………………………………………………………………… ٦٤
٤-۲- نتایج حاصل از شمارش باکتری………………………………………………………………………………………….. ٦٥
٤-۳- منحنی استاندارد مونو ساکاریدها:(گلوکز)…………………………………………………………………………….. ٦٥
٤-٤- منحنی استاندارد برای دی ساکارید ها: (ساکارز، مالتوز، لاکتوز)……………………………………………… ٦٦
٤-٥- نتایج حاصل از مطالعات اولیه برای اثبات تولید گاز توسط سویه انتروباکتر آئروژنز…………………… ٦٧
٤-٥-١- ارزیابی مقایسه میزان گاز تولیدی توسط دو منبع کربنی گلوکز صنعتی ومرک……………………….. ٦٧
٤-٦-ارزیابی حجم گاز هیدروژن با استفاده از گلوکز، زایلوز، ساکارز، گالاکتوز و فروکتوز…………………. ٦٨
٤-٦-١-گلوکز………………………………………………………………………………………………………………………….. ٦٨
٤-٦-۲-زایلوز…………………………………………………………………………………………………………………………… ٦٩
٤-٦-۳-ساکارز…………………………………………………………………………………………………………………………. ٦٩
٤-٦-٤-گالاکتوز……………………………………………………………………………………………………………………….. ٦٩
٤-٦-٥-فروکتوز……………………………………………………………………………………………………………………….. ٦٩
٤-٧-ارزیابی تاثير منابع كربني مختلف به عنوان سوبسترا………………………………………………………………… ٦٩
٤-٨- ارزیابی تاثير منابع كربني ارزان قیمت به عنوان سوبسترا برتولید هیدروژن………………………………… ٦٩
٤-٨-١-شیره خرما…………………………………………………………………………………………………………………….. ٧١
٤-٨-۲- شیره انگور………………………………………………………………………………………………………………….. ٧١
٤-٨-۳- کاه جو………………………………………………………………………………………………………………………… ٧۲
٤-٨-٤- کاه گندم……………………………………………………………………………………………………………………… ٧۳
٤-٨-٥- سورگوم………………………………………………………………………………………………………………………. ٧۳
٤-٩- نتایج حاصل از بررسی میزان تلقیح مناسب برای طراحی تاگوچی و بهینه سازی……………………….. ٧۳
٤-١٠- نتایج حاصل از افزودن Fecl3 به محیط کشت…………………………………………………………………… ٧٤
٤-١١- نتایج بهینه سازی شرایط تولید هیدروژن به روش تاگوچی…………………………………………………… ٧٥
٤-١١-١- بررسی نمودار آثار اصلی……………………………………………………………………………………………… ٧٦
٤-١١-۲- بررسی نمودار اثرات متقابل بین عوامل………………………………………………………………………….. ٧٨
٤-١١-۳- آنالیز واریانس نتایج حاصل از بهینه سازی…………………………………………………………………….. ٧٩
٤-١۲- آنالیز گازهای تولیدی با استفاده از کروماتوگرافی گازی……………………………………………………….. ٨۱
فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری
٥-١-بحث و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………… ٨٤
٥-۲-پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………………… ٩٦
منابع………………………………………………………………………………………………………………………………. ٩٨
خلاصه انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………….. ۱۰٦
عنوان فهرست جدول صفحه
جدول ۲-١- میکروارگانیسم های تولید کنندهیدروژن……………………………………………………………………. ۱٤
جدول ۲-۲-ویژگی های سوخت های بنزین ،گاز طبیعی وهیدروژن………………………………………………… ۳٤
جدول ۲-۳-فرآیند تولید هیدروژن با استفاده از ضایعات غذایی با بنیاد نشاستها………………………………. ۳٥
جدول ۲-٤-ترکیب اجزای لیگنوسلولزی در گیاهان مختلف……………………………………………………………. ۳٦
جدول ۲-٥-آنالیز مربوط به شیره خرما………………………………………………………………………………………… ٤٥
جدول ۲-٦-آنالیز مربوط به شیره انگور……………………………………………………………………………………….. ٤٦
جدول ۳-١-طراحی آزمایشها به منظور بهینه سازی شرایط تولید هیدروژن به روش تاگوچی………………. ٦۲
جدول٤-١-نتایج حاصل از بهینه سازی به روش تاگوچی……………………………………………………………….. ٧٥
عنوان فهرست نمودار صفحه
نمودار ۳-١-تغییرات کدورت محیط پیش کشت تلقیح شده با باکتری انتروباکتر آئروژنز…………………….. ٥۳
نمودار ٤-١-منحنی استاندارد گلوکز…………………………………………………………………………………………….. ٦٥
نمودار٤-۲-منحنی استاندارد لاکتوز……………………………………………………………………………………………… ٦٦
نمودار ٤-۳-منحنی استاندارد ساکارز……………………………………………………………………………………………. ٦٦
نمودار ٤-٤-منحنی استاندارد مالتوز……………………………………………………………………………………………… ٦٧
نمودار ٤-٥-حجم هیدروژن تولیدی با استفاده از شیره خرما بر حسب زمان……………………………………… ٧۱
نمودار ٤-٦-حجم هیدروژن تولیدی با استفاده از شیره انگور بر حسب زمان…………………………………….. ٧۲
نمودار ٤-٧- حجم هیدروژن تولیدی با استفاده از کاه جو بر حسب زمان…………………………………………. ٧۲
نمودار ٤-٨- حجم هیدروژن تولیدی با استفاده از کاه گندم بر حسب زمان………………………………………. ٧۳
نمودار ٤-٩- حجم هیدروژن تولیدی با استفاده از سورگوم بر حسب زمان……………………………………….. ٧٤
نمودار ٤-١٠-نمودار آثار اصلی فاکتورها بر روی بهینه سازی تولید هیدروژن به روش تاگوچی………….. ٧٦
نمودار ٤-١١- نمودار آثار اصلی فاکتورها بر روی سرعت تولید هیدروژن به روش تاگوچی……………….. ٧٧
نمودار ٤-١۲- نمودار آثار اصلی فاکتورها بر روی بازده تولید هیدروژن به روش تاگوچی………………….. ٧٧
نمودار ٤-١۳-نمودار اثرات متقابل بین عوامل بر افزایش تولید هیدروژن…………………………………………… ٧٨
نمودار٤-١٤-نمودار آنالیز گازهای تولیدی قبل از جذب دی اکسید کربن…………………………………………. ٨۱
عنوان فهرست شکل‌ها صفحه
شکل ۲-١- شمای فرایند بیوفتولیز غیر مستقیم……………………………………………………………………………… ۱٧
شکل ۲-۲- تولید هیدروژن با روش تخمیر نور…………………………………………………………………………….. ۱٩
شکل ۲-۳- مکانیسم سنتز بیوهیدروژن از طریق تخمیر در تاریکی…………………………………………………… ۲۲
شکل۲-٤- مکانیسم سنتز هیدروژن با استفاده از سویه انتروباکترآئروژنز……………………………………………. ۲۳
شکل ۲-٥- ساختار مولکولی آنزیم هیدروژناز………………………………………………………………………………. ۲٤
شکل۲-٦-ساختار سلولز…………………………………………………………………………………………………………….. ۳٧
شکل۲-٧-ساختار همی سلولز…………………………………………………………………………………………………….. ۳٨
شکل ۲-٨-ساختار لیگنین…………………………………………………………………………………………………………… ۳٩
شکل ۲-٩-شماتیک فرایند تولید هیدروژن از مواد لیگنوسلولزی……………………………………………………… ٤٠
شکل ۳-١-شماتیک اندازه گیری گاز هیدروژن……………………………………………………………………………… ٥٧
شکل ٤-١- تصاویر میکروسکوپی و ماکروسکوپی سویه انتروباکتر آئروژنز……………………………………….. ٦٤
شکل٤-۲-مقایسه اثر گلوکز صنعتی و گلوکز مرک بر تولیدهیدروژن………………………………………………… ٦٨
شکل٤-۳- تولید گاز با استفاده از سوبستراهای مختلف در ساعت ششم…………………………………………… ٧۰
شکل٤-٤-میزان تولید گاز بعد از گذشت ١۲ ساعت با استفاده از منابع کربنی مختلف……………………….. ٧۰
فهرست واژگان اختصاری
BOD |
Biochemical oxygen demand |
COD |
Chemical oxygen demand |
SCP |
Singel cell protein |
TCA |
Tricarboxylic acid cycle |
ATP |
Adenosin triphosphate |
PBS |
Phosphate-buffered saline |
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.