علی اکبر عموئی

باتوجه به کمبود منابع فسیلی و گرم شدن کره زمین لازم است یک سناریوی تامین انرژی در نظر گرفته شود که به منابع انرژی کارآمد و توسعه انرژی های جایگزین و تجدیدپذیر منجر شود. یکی از منابع انرژی که در حال حاضر به عنوان انرژی تجدیدپذیر در حال توسعه است، بیواتانول است. بیواتانول به دلیل داشتن خواص فیزیکی خوب می تواند به عنوان سوخت، حلال، افزودنی غذایی و ضدعفونی کننده قوی استفاده شود. تولید بیواتانول از منابع زیستی عمدتاً به روش بیوشیمیایی صورت می پذیرد. در این پژوهش شبیه سازی فرآیند تولید بیو اتانول از کاه برنج به کمک نرم افزار ASPEN PLUS V.11 انجام شده است. در این شبیه سازی از کاه برنج به عنوان ماده اولیه خوراک استفاده شده که به روش پیش تیمار با اب داغ مایع پس از اماده سازی خوراک، طی مراحل هیدرولیز اولیه، هیدرولیز ثانویه، تبخیر و خنک سازی ،سم زدایی، خنثی سازی، تخمیر، تغلیظ و خالص سازی به بیو اتانول تبدیل خواهند شد. سپس جهت بهینه‌سازی فرآیند، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) بکار برده شده است. در الگوریتم PSO، ذرات فرآیند همانند جستجوی پرندگان برای یافتن غذا راه‌حل بهینه مسئله بهینه‌سازی را شبیه‌سازی می‌کنند. بهینه سازی با دو متغییر طراحی دمای راکتور هیدرولیز اول و دبی آب پیش تیمار ورودی بصورت تک هدفه، دو هدفه و سه هدفه با به منظور کمینه سازی سه تابع هدف پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) ،اگزرژی و ایمنی انجام شد. طبق نتایج بدست آمده تابع GWP با افزایش دمای راکتور هیدرولیز اول کاهش یافته و تابع اگزرژی در مقابل تغییرات دمای راکتور هیدرولیز به یک نقطه کمینه می رسد اما تابع ایمنی با افزایش دمای راکتور هیدرولیز اول افزایش می یابد. با بررسی تغییرات این سه تابع هدف با متغییر دبی آب پیش تیمار مشاهده می شود هر سه تابع هدف با کاهش دبی اب پیش تیمار کاهش خواهند یافت. در بهینه سازی دو هدفه توابع اگزرژی-GWP مسیر تغییرات دو تابع متناسب با یکدیگر است اما این روند در بهینه سازی توابع اگزرژی- ایمنی روند نامتناسبی داشته و با کاهش تابع اگزرژی تابع ایمنی افزایش خواهد یافت. به همین صورت در روند بهینه سازی تابع ایمنی – GWP توابع با یکدیگر متناسب نبوده و با کاهش تابع ایمنی تابع GWP افزایش خواهد یافت. در نهایت مطابق نتایج بدست آمده و مقایسه با مقادیر اصلی توابع هدف در شرایط عملیاتی اصلی فرایند در بهینه سازی هر یک از توابع هدف تابع GWP با 60% کاهش به میزان 31137.55 رسیده و مقدار تابع اگزرژی با 61% کاهش به kj/hr 65929653 رسیده و در نهایت تابع ایمنی با 65% کاهش به 69.7754 رسیده است.