مبدل بیوگاز ، دستاورد برتر پژوهشسرای علامه حلی البرز

سیزدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید.

در این دوره از جشنواره از 20 استان کشور در سه بخش به تفکیک، 350 گروه در بخش غرفه های نمایشگاهی، 650 گروه در بخش سمینارهای علمی و 750 گروه در بخش مسابقات دانش آموزی از مدارس و پژوهش سراهای دانش آموزی سراسر کشور انتخاب شده اند و به جشنواره کشوری دعوت شده اند.
که تعداد 53 گروه در بخش سمینارهای علمی مقام برتر را کسب نمودند.
بر آن شدیم تا با معرفی پروژه های گروه های برتر علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم.

مقطع: دوره دوم متوسطه
موضوع: مبدل بیوگاز
نام مدرسه: پژوهشسرای علامه حلی البرز
نام استاد: خانم مرضیه آزاد فلاح
دانش آموزان: مهدی فتحی پور، امین انصاری، مجتبی آزاده رنجبر

چکيده :
دستگاه یک مبدل bio-gas برای تبدیل پسمانده های غذا و مدفوع به کود ارگانیک، انرژی ، و گاز قابل اشتعال با میکسر اسکروئر با دو حالت همراه با قابلیت افزایش مخزن است. تبدیل پلاستیک به نفت با استفاده از روش pyrolysis . تصفیه کنترل شده آب با 5 روش تصفیه آب ارزان برای کنترل ph بدون نیاز به اتصال مستقیم به برق شهری در صورت قرار گرفتن در مناطق آزاد با پنل خورشیدی قابل استفاده است . اساس کار این پروژه کاهش زباله و پس مانده های غذایی انباشه شده و استفاده صحیح از زباله های اطراف است، به منظور کاهش هزینه های کشاورزی، همچنین تولید انرژی از انرژی های تجدید پذیر و کاهش مصرف بی رویه آب در بخش خانگی، کشاورژی و دامداری.

پروژه مبدل بیوگاز ضایعات زیست تخریب پذیر تولید شده توسط خانوارها، دامداران و کشاورزان را هدف قرار می دهد. این پروژه که معروف به یک ربات "زباله خور" شده است – یک دستگاه، به اندازه نصف ماشین ظرفشویی است، که می تواند زباله های آشپزخانه را به کود ارگانیک، انرژی و گاز قابل اشتعال تبدیل کند. این پروژه شامل تقسیم بندی و جمع آوری زباله ها، جدا کردن مایعات از مواد جامد و ایجاد "پیش کمپوست" است که می تواند توسط شهرداری ها انجام شود.

مقدمه:
با وجود ويژگي هاي شگفت انگيز آن از قدرت، دوام و وزن سبک آن، پلاستيک ها يک اشکال عمده دارند: آن ها مي توانند تا 500-1000 سال به طور طبيعي تخريب شوند. برخي از مسائل ديگر با پلاستيک زباله اين است که آن را بر انسان، حيوانات و زندگي دريايي تاثير مي گذارد؛ اين باعث ناباروري خاک مي شود که در آن تخليه مي شود. و تنها 8٪ از تمام زباله هاي پلاستيکي بازيافت مي شود!

Pyrolysis يک تجزيه ترمو شيميايي مواد آلي در دماي بالا بدون مشارکت اکسيژن است. در اين فرآيند مولکول هاي پليمري طولاني با کمک گرما و فشار به زنجيره هاي کوچک تر از هيدروکربن ها تقسيم مي شوند. در اين فرآيند مولکول هاي پليمري طولاني با کمک گرما و فشار به زنجيره هاي کوچک تر از هيدروکربن ها تقسيم مي شوند. اساساً اين روند فرايند طبيعي را تقليد مي کند که از طريق آن مواد آلي به ماهيت نفت متصل مي شود که ميليون ها سال طول مي کشد. اين فرآيند پيرروليز در مدت زمان کوتاهي با گرماي شديد در يک سيستم بسته انجام مي شود. کاتاليزور مي تواند براي کاهش دما و افزايش عملکرد استفاده شود. مواد ديگري که مي توانند به صورت پيلوريزه شوند عبارتند از: زيست توده، زباله هاي تاير، روغن هاي روان کننده، زغال سنگ و بقاياي نفت؛ زباله هاي تيريپروليز يکي از محبوب ترين و سودآور ترين آنها است.

تصفيه آب  مواد شيميايي نامطلوب، آلاينده‌هاي بيولوژيکي، جامدات معلق و گازها از آب آلوده حذف مي‌شوند، تا قابل آشاميدن يا مصرف کشاورزي گردد. فرآيند تصفيه به کاهش غلظت ذرات معلق يا ذرات محلول در آب از جمله ذرات معلق، انگل‌ها باکتري‌ها، جلبک‌ها، ويروس‌ها، قارچ‌ها و طيف وسيعي از مواد محلول و ذرات معلق موجود در آب منجر مي شود.

بر اساس خواص فيزيکي اجزاي مخلوط مايع، روش هاي مختلفي در تقطير وجود دارد. ساده ترين روش آن حذف با تبخير جزئي مداوم محلول در حال جوش و کندانس بخارات تشکيل شده است. زماني که محلول مي جوشد بخش سبک تر مايع بخار شده و به کنداسور هدايت مي گردد. در کندانسور با سرد شدن بخارات کندانسه تشکيل شده و به محفظه جمع کننده مي ريزد. با ادامه گرمايش بخش سنگين تر سيال که نقطه جوش بالاتري دارد بخار شده و اين روند ادامه مي يابد. در تقطير ساده، کاهش پيوسته در تشکيل تقطير وجود دارد.

در حالت ایده آل، 1 کیلوگرم پلاستیک می تواند 1 کیلوگرم سوخت تولید کند. برای دستیابی به عملکرد خوب، می توانید از پلی پروپیلن استفاده کنید.
بازگشت به راکتور، پلاستیک به سوخت رسانی بیش از 400 درجه سانتیگراد تبدیل می شود.

شما بايد اين بخار را به صورت مايع تبديل کنيد و آن را از طريق يک کندانسور منتقل کنيد. مجدداً بايد آن را قوي، مقاوم در برابر حرارت و ضدعفوني نماييد. من از لوله هاي مس (استفاده مي شود به عنوان لوله هاي مايع در A / C و يخچال و فريزر) استفاده مي کنم، اما شما مي توانيد از آلومينيوم يا فولاد هم استفاده کنید.

اگر مي خواهيد از اين مخلوط در محصولات قابل استفاده براي پخت و پز استفاده کنيد، مي توانيد با کسري دقيق تقطير کنيد. اگر چه تعداد کمي از مردم مي توانند محصولات مختلف از pyrolysis را استخراج کنند، پس از تقطير هاي متوالي، ما چهار محصول متمايز را استخراج کرديم که بر مبناي نقطه جوش، بو و مقادير گرما، به عنوان بنزن، تولوئن و حتي مخلوطي مشابه با ديزل به دست آمد.

مواد خرد شده بايد به صورت کنترل شده در يک راکتور بدون اکسيژن گرم شود. يکي از مهمترين عوامل در اين عمليات، حفظ دماي مناسب (حدود 430 درجه سانتيگراد براي پلاستيک) و ميزان گرمايش است، زيرا کيفيت و کميت محصول نهايي را تعيين مي کنند.

اين مخلوط روغن که به دست مي آوريد مي تواند به عنوان روغن کوره استفاده شود، اما براي موتورها به اندازه کافي خالص نيست. اگر بخواهيد از آن به عنوان سوخت موتور استفاده کنيد، بايد محصولات مورد نظر را از مخلوط را از طريق تقطير تقريبي استخراج و تميز کنيد.

همه چيز را که شما نياز داريد بايد از آهن يا ساير فلزات مقاوم در برابر حرارت (1200 درجه فارنهايت) ساخته شود.
از همه مهم‌تر ظرفيت بالاي اين بازيافت کننده است يک مرتبه تمام مواد غذايتان را تبدیل می کند!!!
بعضي از مزاياي پيروليز اين است که اين فرايند آلاينده هاي مضر را توليد نمي کند و محصولات جانبي را مي توان به عنوان سوخت براي کارخانه استفاده کرد. در مورد پلاستيک، برخي از سوخت هاي با ارزش و حلال هايي که مي توانند از طريق پيروليز پلاستيک استخراج شوند، عبارتند از بنزين، نفت سفيد، ديزل، بنزن، تولوئن و زايلن. و يک کيلو زباله (معمولا PP) مي تواند تا يک ليتر سوخت توليد کند در حالي که سوزاندن همان مقدار پلاستيک 3 کيلوگرم CO₂ توليد مي کند!

برای مشاهده مجموعه فایل های ضمیمه اینجا کلیک کنید.
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه و تنظیم: نسرین صادقی