تولید بیوهیدروژن از ویناس حاصل از فاضلاب صنایع فراوری بیواتانول: مروری

زمینه و هدف: افزایش مصرف جهانی سوخت‌ های فسیلی منجر به انتشار گازهای گلخانه ای، تغییرات آب و هوایی و آلودگی محیط زیست می شود. پسماندهای کشاورزی، دامی و صنایع غذایی به عنوان یکی از منابع اصلی آلودگی محسوب می شود. صنایع تولید بیواتانول یکی از 17 صنعت دارای آلودگی زیاد به شمار می روند. در روند تولید بیواتانول، ویناس تولید می شود و تا کنون 22.4 گیگالیتر ویناس در جهان تولید شده است. با رو به اتمام بودن منابع سوخت های فسیلی، در سالهای اخیر تولید انرژی از منابع تجدید پذیر از جمله پسماندهای آلی مورد توجه قرار گرفته است و تولید هیدروژن بیولوژیکی را به رویکردی نوین جهت جایگزین شدن آن با سوخت‌ های فسیلی مبدل کرده است. هدف از این مطالعه بررسی تولید بیوهیدروژن از ویناس صنعت فرآوری بیواتانول به عنوان انرژی پاک و تجدید پذیر است.روش کار: در این مطالعه مروری که در سال 1398 انجام شده است از 150 مقاله نمایه شده مربوط به 15 سال اخیر در پایگاه های اطلاعاتی پروکوییست، ساینس دایرکت، پاپ مد، گوگل اسکالر و اسکوپوس استفاده شد.یافته ها: نتایج مطالعات نشان داد که ویناس موثرترین ماده آلی جهت تولید بیوهیدروژن با بهره وری بالا می باشد و تخمیر هیدروژن در تاریکی امیدوار کننده ترین روش تولید هیدروژن بیولوژیکی است. گونه میکروبی، نوع راکتور، ph، دما، نوع و غلظت سوبسترا، میزان بارگذاری آلی (olr)، زمان ماند هیدرولیکی (hrt)، غلظت نیتروژن، فسفات و آهن از پارامترهای موثر بر فرایند جهت حداکثر بهره وری و بازدهی بیوهیدروژن و غلظت بالای اسیدهای چرب فرار نیز اصلی ترین عامل بازدارنده در تولید بیوهیدروژن می‌باشد.نتیجه‌گیری: در مقایسه با محتوای انرژی حرارتی متان، اتانول و بنزین، انرژی حرارتی هیدروژن بالا (kj/g142) بوده و آب تنها محصول جانبی حاصل از سوختن هیدروژن می‌باشد. موثرترین روش در کاهش آلودگی ویناس، تصفیه بی هوازی آن بوده که علاوه بر کاهش آلودگی زیست محیطی، نتیجه اقتصادی آن، تولید بیوهیدروژن به عنوان یک منبع انرژی پاک است که با بهینه نمودن شرایط عملیاتی فرایند می‌توان به حداکثر بازدهی و بهره وری تولید بیوهیدورژن دست یافت.

Biohydrogen Production of Vinasse Derived from Bioethanol Processing Industry Wastewater: A Review

Background: Increasing global consumption of fossil fuels leads to greenhouse gas emissions, climate change and environmental pollution. Agricultural, animal and food industrial waste is one of the main sources of pollution. The bioethanol industry is one of 17 highly polluted industries. In the process of producing bioethanol, vinasse is produced, and so far 22.4 Giga litter of vinasse has been produced worldwide.With fossil fuel resources running out, energy production from renewable sources, including organic waste, has been considered in recent years and has transformed biological hydrogen production into a new approach to replace it with fossil fuels. The purpose of this study was to evaluate Biohydrogen production from Vinasse bioethanol processing industry as clean and renewable energy.Methods: In this review study conducted in 1398, 150 indexed articles from the past 15 years were used in the databases of ProQuest, Science Direct, Pubmed, Google Scholar and Scopus.Results: The results showed that vinasse is the most effective organic material for highefficiency Biohydrogen production and dark fermentation hydrogen is the most promising biological hydrogen production method. Microbial species, reactor type, pH, temperature, substrate type and concentration, organic loading rate (OLR), hydraulic retention time (HRT), nitrogen, phosphate and iron concentrations are among the parameters influencing the process to maximize biohydrogen productivity and efficiency and concentration. High volatile fatty acids are also a major inhibitor of Biohydrogen production.Conclusion: Compared to the thermal energy content of methane, ethanol and gasoline, hydrogen thermal energy is high (142 kj/g) and water is the only byproduct of hydrogen burning. Anaerobic treatment is the most effective way to reduce the pollution of Vinasse. In addition to reducing environmental pollution, the economical result of Biohydrogen production as a clean energy source is that by optimizing the operating conditions of the process we can achieve maximum efficiency and productivity of Biohydrogen production.