فرهاد رحمانی چیانه

افزایش جمعیت و پیشرفت روزافزون صنعت سبب تقاضای بالا برای سوخت، کاهش منابع سوخت‌های فسیلی و تشدید مسائل زیست محیطی گشته است. بر این اساس، مطالعات فراوانی برای یافتن سوختی تجدیدپذیر و پاک انجام گرفته که در میان تمام سوخت‌های پیشنهادی، بیودیزل به دلیل شباهت عملکردی به سوخت فسیلی و خواص ویژه خود به عنوان جایگزینی مناسبی برای سوخت‌های فسیلی معرفی گشته است؛ اما چالش اصلی در استفاده از این سوخت، عدم صرفه اقتصادی تولید آن در مقایسه با سوخت های فسیلی است. برای حل این مشکل، استفاده از روغن‌های پسماند و کاتالیستهای ناهمگن حاصله از ضایعات کشاورزی توسط محققین پیشنهاد شده است. کارآیی نه چندان مطلوب و جداسازی سخت کاتالیست‌های ناهمگن از ترکیب بیودیزل و متانول از موانع اصلی پیش روی این مواد دورریز و کم هزینه می باشد. در این پژوهش تلاش شد تا با ساخت کاتالیست تلفیقی از فریت روی بنیان و خاکستر پوست موز هزینه تولید کاتالیست را کاهش داده، بازده تولید بیودیزل را افزایش و جداسازی آن را آسان و کم‌هزینه کرد. نتایج نشان داد که با افزایش میزان فریت روی تا %۲۰ وزنی در ترکیب کاتالیست تولیدی توزیع سایت‌های فعال، میزان تخلخل و نیز بازده تولید بیودیزل افزایش‌یافته است؛ اما با افزایش بیشتر میزان فریت، انباشت ذرات فریت روی بر روی ذرات خاکستر پوست موز اتفاق افتاده که سبب کاهش سطح و میزان تخلخل کاتالیست، و عدم توزیع مناسب سایت‌های فعال و همچنین به‌واسطه میزان کمتر خاکستر پوست موز سبب کاهش هر چه بیشتر تعداد سایت‌های فعال و درنهایت بازده کمتر تولید بیودیزل می‌گردد. اگرچه با افزایش میزان فریت روی، خاصیت مغناطیسی کاتالیست کامپوزیتی افزایش یافت ولی در کل چندان رضایت بخش نبود. نمونه حاوی 20 درصد وزنی فریت روی (BPA ZFO20) در شرایط آزمایش دمای °C ۶۵، مقدار کاتالیست %wt. ۶، نسبت مولی متانول به روغن ۱۲: ۱ و زمان واکنش h ۴ توانست به حداکثر بازده %۹۶ برسد. با جانشانی ذرات نیکل در ساختار فریت روی خواص ساختاری فریت روی بهبود یافت به‌طوری‌که با انجام آنالیز جذب-واجذب گاز نیتروژن مشخص شد که میزان سطح از به m2/g 67/12، حجم ویژه به cm3/g06/0 و قطر حفرات به nm 89/18 افزایش یافته است. از سویی به‌واسطه خواص سطحی بهتر فریت روی-نیکل در مقایسه با فریت روی، شاهد بهبود توزیع سایت‌های فعال در نمونه سنتز شده با استفاده از فریت روی-نیکل (BPA-NZFO20) نسبت به نمونه BPA ZFO20 هستیم. لازم به ذکر است مغناطیس اشباع نمونه BP-NZFO20 نسبت به BPA-ZFO20 به‌شدت افزایش‌یافته و مقدار آن برابر با emu/g96/13 شده است که باعث تسهیل جداسازی کاتالیست توسط میدان مغناطیسی خارجی می‌گردد. نمونه BPA-NZFO20 توانست در شرایط آزمایش مشابه با BPA-ZFO20 اما در مدت‌زمان ۳ ساعت به بازده %97 برسد. نمونه سنتر شده با استفاده از فریت روی نیکل پس از سه بار استفاده و بازیابی مجدد در سیکل چهارم توانست به بازده بالای %۸۰ دست یابد. همچنین، خواص بیودیزل تولیدی اندازه گیری و با استانداردهای EN14214 و ASTM D6751 مقایسه شد که مشخص گردید بیودیزل تولیدی از کیفیت بالایی برخوردار می‌باشد.