ساخت نانوکاتالیستی برای تبدیل زیست توده به گازهای ارزشمند

محققی از دانشگاه کاشان با همکاری محققانی از دانشگاه جنووای ایتالیا نانوکاتالیستی را سنتز کرده اند که می تواند از سوختن مواد زائد طبیعی، گازهای با ارزش افزوده بالاتر تولید کند.

کد خبر: ۱۲۵۵۳۵

تاریخ: ۲۷ شهريور ۱۳۹۵ - ۰۸:۰۹

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،فرآیند ریفرمینگ بخار به روشی اطلاق می شود که در آن از سوختن سوخت های هیدروکربنی در مجاورت بخار آب، گازهای مفید تولید می شود. این فرآیند درون دستگاهی به نام ریفرمر پیش می رود که در آنجا بخار در دمای بالا با سوخت فسیلی واکنش می دهد.
یکی از رایج ترین این تجهیزات، دستگاه ریفرمر متان جهت تولید گاز هیدروژن است. استفاده از کاتالیست در فرآیند ریفرمینگ بخار موجب افزایش سرعت و بازدهی این فرایند می شود. بهینه سازی کاتالیست ها با بهره گیری از فناوری نانو می تواند کارایی این فرایند را هر چه بیشتر افزایش دهد.
دکتر سوده سپهری محقق دانشگاه کاشان در خصوص اهداف این طرح گفت: هدف از این پژوهش تولید گاز سنتز از مواد زائدی همچون زیست توده با استفاده از روش ریفرمینگ بخار و به کمک یک نانوکاتالیست جدید بوده است.
به گفته وی، استفاده از نتایج این پژوهش در تبدیل زیست توده می تواند منجر به کاهش هزینه تولید و در نتیجه کاهش قیمت محصولات شده و آلودگی زیست محیطی را نیز کاهش دهد.
وی در رابطه با تأثیر استفاده از فناوری نانو بر کارایی نانوکاتالیست ها افزود: با توجه به آنکه واکنش های ریفرمینگ از جمله واکنش های حساس به ساختار هستند، بنابراین، خصوصیات ساختاری کاتالیست از جمله سطح ویژه، میزان پراکندگی جزء فعال، اندازه ی کریستالی و نانوساختار بودن آن تأثیر زیادی بر روی فعالیت و پایداری کاتالیست ها دارد. عملکرد یک کاتالیست به طور مستقیم متناسب با سطح ویژه آن است. استفاده از نانوذرات منجر به در دسترس بودن سطح تماس وسیعی بین ماده ی فعال کاتالیستی و فاز گاز می شود. بدین صورت تضمین می شود که ماده کاتالیستی به خوبی مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین نانومقیاس بودن کاتالیست موجب پایداری آن از طریق جلوگیری از تشکیل کک می شود.
در این پژوهش نانوذرات کاتالیستی نیکل بر پایه ی آلومینا با استفاده از روش تلقیح مرطوب نیترات نیکل بر پایه آلومینای تجاری به دست آمده است. سپس از این نانوذرات جهت ریفرمینگ بخار مواد حاصل از زیست توده در دماهای مختلف استفاده شده است. همچنین در هر مرحله کلیه محصولات جانبی شناسایی و اثر حضور واکنشگر ثانویه بر میزان تبدیل هر یک از واکنشگرها بررسی شده است.
بر اساس نتایج به دست آمده، نانوکاتالیست نیکل بر پایه آلومینا در غیاب سولفور و در دمای بالاتر از 700 درجه ی سانتی گراد قابلیت تبدیل مواد آلی حاصل از زیست توده به گاز سنتز را داراست.
این تحقیقات حاصل تلاش های دکتر سوده سپهری و دکتر سحر چیت سازان و همکارانشان از دانشگاه جنووای ایتالیا است. نتایج این کار در مجله Applied Catalysis B: Environmental (جلد 187، سال 2016، صفحات 386 تا 398) به چاپ رسیده است.