بررسی فرآیند پلت‌سازی پیت باگاس نیشکر با کمک روش سطح پاسخ و ارزیابی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی بهینه پلت

بیان مساله و اهداف: آلودگی ناشی از سوخت‌های فسیلی، جوامع را به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر سوق داده است. انرژی زیستی، سهم بالایی در تامین امنیت انرژی و توسعه روستایی دارد. به دلیل چالش‌هایی مانند گرمایش زمین و نوسانات قیمت سوخت‌های فسیلی، استفاده از زیست‌توده در حال افزایش است. در ایران، باگاس نیشکر به‌عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر با بازده بالا شناخته می‌شود. برای بهبود کیفیت خمیر کاغذ، باید پیت از باگاس حذف شود. پلت‌سازی یکی از روش‌های موثر برای افزایش چگالی انرژی و بهبود خواص سوختی مواد لیگنوسلولزی است. این پژوهش به تولید پلت‌های سوختی از زائدات کارخانه‌های کاغذ و نئوپان‌سازی بررسی خواص آن‌ها بدون استفاده از بایندر پرداخته است.مواد و روشها: این تحقیق به منظور تولید پلت سوختی از پیت باگاس نیشکر با استفاده از دستگاه پلت‌ساز منفرد آزمایشگاهی انجام شد. تاثیر پارامترهایی مانند رطوبت، فشار و دما بر چگالی پلت با استفاده از نرم‌افزار دیزاین اکسپرت ارزیابی و نمونه بهینه بر اساس بیشترین مقدار چگالی تعیین، همچنین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی پیت باگاس قبل و بعد از فرآیند پلت‌سازی اندازه‌گیری شد. در مرحله آخر، با توجه به شرایط بهینه نهایی به‌دست‌آمده پلت‌ها در مقیاس بیشتر تولید شدند.نتایج: نتایج نشان داد که رطوبت زیست‌توده و دمای قالب پلت‌سازی بیشترین تاثیر را بر چگالی پلت‌ها دارند. با کاهش رطوبت به 20 درصد و افزایش دما به 120 درجه سلسیوس، چگالی پلت‌ها به حداکثر مقدار خود رسید. این شرایط منجر به بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی پلت‌ها شد، به طوری که میزان مواد فرار و مقدار خاکستر کاهش یافت. در عین حال، مقدار کربن ثابت و ارزش حرارتی پلت‌ها افزایش یافت. همچنین، مقدار لیگنین در فرآیند متراکم‌سازی کاهش یافت. کاهش لیگنین بعد از پلت‌سازی به دلیل تغییرات فیزیکی و شیمیایی در طول فرآیند پلت‌سازی است. در طول پلت‌سازی، بخش‌هایی از لیگنین ممکن است به‌عنوان عامل چسبنده عمل کرده و به سطح پلت‌ها منتقل شود یا به دلیل واکنش‌های شیمیایی با سایر اجزای زیست‌توده، تغییر ساختار داده و مقدار آن کاهش یابد. این تغییرات می‌توانند به بهبود خواص مکانیکی و حرارتی پلت‌ها کمک کنند، اما به کاهش مقدار کلی لیگنین منجر می‌شوند.نتیجه گیری: این نتایج نشان می‌دهد که کنترل دقیق شرایط فرآیند، به ویژه رطوبت و دما، می‌تواند به تولید پلت‌های سوختی با کیفیت و ارزش‌افزوده بالاتر کمک کند. این پژوهش می‌تواند به توسعه فناوری‌های تولید انرژی از زیست‌توده و بهبود پایداری زیست‌محیطی این فرآیندها کمک شایانی نماید.

investigation of the pelletization process of sugarcane bagasse pith using the response surface methodology and evaluation of the optimal physical and chemical properties of the pellets

problem definition and objectives: pollution from fossil fuels has driven societies toward renewable energy sources. bioenergy plays a significant role in ensuring energy security and promoting rural development. due to challenges such as global warming and fluctuations in fossil fuel prices, the use of biomass is on the rise. in iran, sugarcane bagasse is recognized as a high-efficiency renewable energy source. to improve the quality of paper pulp, pith must be removed from bagasse. pelletization is an effective method for increasing energy density and enhancing the fuel properties of lignocellulosic materials. this study focuses on producing fuel pellets from paper and particleboard factory waste and examining their properties without using a binder.methodology: this study was conducted to produce fuel pellets from sugarcane bagasse pith using a laboratory-scale single pellet press. the effects of parameters such as moisture, pressure, and temperature on pellet density were evaluated using design expert software, and the optimal sample was determined based on the highest density achieved. additionally, the physical and chemical properties of the bagasse pith were measured before and after the pelletizing process. in the final stage, pellets were produced on a larger scale based on the optimal conditions identified.results: the results indicated that the moisture content of the biomass and the pelletizing temperature had the greatest impact on pellet density. reducing moisture to 20% and increasing the temperature to 120°c resulted in the highest pellet density. these conditions led to improved physical and chemical properties of the pellets, with reduced volatile matter and ash content. simultaneously, the fixed carbon content and heating value of the pellets increased. additionally, the amount of lignin decreased during the compression process. the reduction in lignin after pelletizing is due to physical and chemical changes occurring during the process. during pelletizing, parts of the lignin may act as a natural binder and transfer to the surface of the pellets or, due to chemical reactions with other biomass components, alter its structure and reduce its amount. these changes can enhance the mechanical and thermal properties of the pellets but lead to a decrease in the overall lignin content.conclusion: the results suggest that precise control of process conditions, particularly moisture and temperature, can significantly improve the quality and added value of fuel pellets. this research could greatly contribute to the development of biomass energy technologies and enhance the environmental sustainability of these processes.