Θερμική επεξεργασία λιγνινοκυτταρινούχας βιομάζας

Μεγαγιάννη, Παναγιώτα; Megagianni, Panagiota

dc.contributor.author	Μεγαγιάννη, Παναγιώτα	el
dc.contributor.author	Megagianni, Panagiota	en
dc.date.accessioned	2015-11-25T12:14:45Z
dc.date.available	2016-11-25T03:00:21Z
dc.date.issued	2015-11-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41650
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.10966
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Λιγνινοκυτταρινούχα βιομάζα	el
dc.subject	Βιοκαύσιμα	el
dc.subject	Θερμική υδρόλυση	el
dc.subject	Ετερογενής καταλυτική υδρόλυση	el
dc.subject	Όξινες ρητίνες	el
dc.subject	SA-SBA	el
dc.subject	Σάκχαρα	el
dc.subject	Παρεμποδιστές	el
dc.title	Θερμική επεξεργασία λιγνινοκυτταρινούχας βιομάζας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Engineering	el
heal.classification	Biomass	el
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85043176
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh90000612
heal.language	el
heal.access	free	el
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-09-30
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκαν πειράματα θερμικής και καταλυτικής υδρόλυσης βιομάζας σε ήπιες συνθήκες, με σκοπό την μελέτη και εμβάθυνση στην προκατεργασία της λιγνινοκυτταρινούχας βιομάζας ώστε να ‘ανοίξει’ η δομή της και να διευκολυνθεί η ενζυμική υδρόλυσή της και ο αποπολυμερισμός της κυτταρίνης προς παραγωγή βιοαιθανόλης. Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκαν πειράματα θερμικής και καταλυτικής υδρόλυσης προκατεργασμένης βιομάζας με αλκαλική και Milox προκατεργασία, με στόχο τη μελέτη της επίδρασης της προκατεργασίας στα προϊόντα υδρόλυσης της βιομάζας. Χρησιμοποιήθηκε αντιδραστήρας διαλείποντος έργου πλήρους ανάμειξης, ενώ τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία 180°C, για ισοθερμοκρασιακούς χρόνους μέχρι 1h για το πειράματα περιεκτικότητας 5%. σε πρώτη ύλη και 6h για τα πειράματα με περιεκτικότητα 1.5% σε πρώτη ύλη. Όσον αφορά στα καταλυτικά πειράματα, οι αναλογίες του βιομάζα/καταλύτη ήταν 10:1. Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν ως καταλύτες ήταν της κατηγορίας των όξινων ρητινών καθώς και υπερόξινος SBA ντοπαρισμένος με ζιρκονία. Οι αναλύσεις στα προϊόντα των πειραμάτων αφορούσαν στον προσδιορισμό της μετατροπής της υδρόλυσης βιομάζας με όργανο μέτρησης ολικού οργανικού άνθρακα (TOC), ενώ τα ολικά αναγωγικά σάκχαρα, TRS, μετρήθηκαν με τη μέθοδο Miller Method 1953. Η δομή δε του υπολειπόμενου στερεού της βιομάζας που δεν αντέδρασε μελετήθηκε μέσω της περίθλασης ακτινών-Χ. Επιπρόσθετα με τη μέθοδο της Υγρής Χρωματογραφίας Υψηλής Πίεσης (HPLC) αναλύθηκαν τόσο τα πειράματα που παρουσιάστηκαν παραπάνω, όσο και πειράματα που είχαν πραγματοποιηθεί παλαιότερα στο εργαστήριο με πρώτη ύλη στελέχη βαμβακιού και καλαμποκιού και α-κυτταρίνη. Εμπλουτίστηκαν έτσι τα υπάρχοντα στοιχεία με επιπρόσθετες αναλύσεις, για τα παραγόμενα σάκχαρα και τους παρεμποδιστές και εξήχθηκαν συμπεράσματα για τα προϊόντα υδρόλυσης της κυτταρίνης και της ημικυτταρίνης. Από τα πειράματα και τις επιπρόσθετες αναλύσεις στα υγρά προϊόντα που πραγματοποιήθηκαν, δείχθηκε ότι τα στελέχη κριθαριού παρότι περιέχουν την περισσότερη ημικυτταρίνη και συγχρόνως την λιγότερη λιγνίνη από τις δύο άλλες βιομάζες, αυτή φαίνεται να μην είναι εύκολα προσβάσιμη κατά την υδροθερμική/καταλυτική επεξεργασία της. Αποτέλεσμα αυτού είναι να δίνει παρόμοια συνολική συγκέντρωση σακχάρων με το βαμβάκι και πολύ μικρότερη από το καλαμπόκι. Η μη προσβασιμότητα της ημικυτταρίνης στο κριθάρι πιθανόν να οφείλεται στην ύπαρξη της κυτταρίνης, η οποία περιέχεται στο κριθάρι σε μεγαλύτερο ποσοστό από τις δύο άλλες βιομάζες. Η κρυσταλλικότητα της κυτταρίνης και ο τρόπος που τα δυο αυτά συστατικά (κυτταρίνη, ημικυτταρίνη) δομικά συνυπάρχουν στα στελέχη κριθαριού πιθανόν να εμποδίζουν την εύκολη πρόσβαση στην περιεχόμενη ημικυτταρίνη. Το καλαμπόκι είναι η λιγνινοκυτταρινούχα βιομάζα που εμφάνισε τις υψηλότερες συγκεντρώσεις σε ξυλόζη και η χρήση του καταλύτη Amberlyst CSP 3 οδήγησε στον πενταπλασιασμό της συγκέντρωσης της συγκριτικά με το αντίστοιχο θερμικό πείραμα. Όσον αφορά στη μελέτη της επίδρασης της προκατεργασίας της βιομάζας πριν την υδροθερμική / καταλυτική υδρόλυσή της προέκυψε ότι η αλκαλική προκατεργασία μείωσε την παραγωγή παρεμποδιστών , αλλά ταυτόχρονα μείωσε κατά πολύ και την παραγωγή σακχάρων, στο 1/5 των αντίστοιχων πειραμάτων με μη προκατεργασμένα στελέχη βαμβακιού. Αντίθετα, αποδοτικότερη μέθοδος προκατεργασίας αποδείχθηκε η Milox καθώς με η εφαρμογή της στα στελέχη βαμβακιού έδωσε καλύτερα αποτελέσματα, κατά τη θερμική / καταλυτική υδρόλυσή τους, αυξάνοντας από τέσσερις έως επτά φορές τις συγκεντρώσεις των παραγόμενων σακχάρων.	el
heal.advisorName	Νικόλαος, Παπαγιαννάκος	el
heal.committeeMemberName	Δημήτρης, Κέκος	el
heal.committeeMemberName	Ευάγγελος, Τόπακας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	139 σ.
heal.fullTextAvailability	true