شیمی سبز - جلسه سوم

اهداف جلسه:   
· آشنایی ویژگی های سوخت های زیستی
. شناخت روش های سنجش سوخت

وسایل مورد نیاز:
· دسترسی به اینترنت
· عینک ایمنی
· 1 عدد فلاسک 250 سی سی
· 2 عدد لوله آزمایش
· استاپر دو حفره ای
· پمپ فیلتر
· لوله شیشه ای با طول تقریبا 10 سانتیمتر و دو استاپر دو حفره ای
· لوله خلاء با طول تقریبا 35 سانتی متر
· لوله شیشه ای مناسب برای استاپرهای تک حفره ای
· خم شیشه ای 5 سانتیمتری مناسب برای استاپر های دو حفره ای
· خم شیشه ای 90 درجه مناسب برای استاپر دو حفره ای (سر دیگر خم شیشه ای تا انتهای فلاسک برسد)
· دو عدد گیره و پایه
· دو عدد ظرف نمونه فلزی
· محلول هیدروکسید سدیم 0.1 مول بر دسی متر مکعب (خورنده)
· محلول شناساگر
· پشم معدنی

مقدمه:
ویژگی های سوخت های زیستی برتری قابل توجه ای را نسبت به سوخت های دیگر ایجادکرده است. این  ویژگی ها شامل موارد زیر است:
انرژی: یکی از مزیت های اصلی این سوخت ها استفاده از آنها در موتور و تجهیزات احتراق (بدون نیاز به اصلاح ساختاری) بدون تاثیر منفی به عملکرد آنهاست.
در دسترس بودن سوخت و مقرون به صرفه بودن: رتبه یMPG این سوخت ها مشابه بنزین و تنها جایگزین سوختی برای وسایل نقلیه سنگین است که نیاز به هیچ گونه تجهیزات ارسال و ذخیره سازی خاصی ندارد.
 تولید / پالایش: می توان در خانه (روغن های استفاده شده) و مزارع (روغن زیتون از دانه ها) آنها را تولید کرد. ذخیره سازی: به راحتی با بنزین مخلوط شده و پایدار می ماند. بنابراین می توان آن را در محل های سوخت معمول ذخیره کرد.
 سوختگی / ایمنی: سوخت زیستی دارای نقطه اشتعال بسیار بالا (300 درجه فارنهایت) است که یکی از امن ترین انواع سوخت های جایگزین است.
روانکاری: تنها سوخت جایگزین است که عملا می تواند عمر موتور را به دلیل خواص فوق العاده روغنکاری و تمیز بودن آن افزایش دهد.
کاربرد: سوخت زیستی به طور کلی می تواند در سیستم های گرمایشی موجود و موتورهای دیزلی بدون اصلاح مورد استفاده قرار گیرد و می تواند از طریق پمپ های دیزلی موجود استفاده شود.
تاثیرات محیط زیست: تنها سوخت جایگزین قابل بازیافت است که در واقع اجزای اصلی گازهای گلخانه ای را در جو زمین کاهش می دهد.
استفاده از بیودیزل نیز باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای خواهد شد: مونوکسید کربن، هیدروکربن های تشکیل دهنده ازن، ذرات دیزلی خطرناک، دی اکسید گوگرد اسیدی، و دی اکسید کربن.


ارزیابی سوخت زیستی
چگونه سوخت های زیستی را می توان با سوخت های دیگر مقایسه کرد؟ فقط به این دلیل که ما می توانیم سوختی از یک منبع جایگزین تولید کنیم، آیا این بدان معناست که این ایده خوبی است؟ عوامل متعددی وجود دارد که تصمیم به استفاده از سوخت های جایگزین را به ایده خوبی تبدیل می کند. به طور مطلوب، خواص فیزیکی یک سوخت جایگزین باید برابر با سوخت های قدیمی باشد. اما در وهله اول سوخت ها چگونه ارزیابی می شوند. در این فعالیت، سوخت های زیستی و برخی از سوخت های دیگر از نظر سرعت و میزان اسیدی بودن آزمایش و مقایسه می شوند.

مزایای سوخت زیستی
استفاده از سوخت زیستی ها می تواند از برون رفت گازهای گلخانه ای بکاهد.
با ساخت سوخت زیستی ها، امنیت انرژی برای کشور های تولید کننده آن ها فراهم می آید.
سوخت زیستی های نسل اول می توانند تا 60% و سوخت زیستی های نسل دوم تا 80% ، نسبت به سوخت های فسیلی، گاز های گلخانه ای کمتری تولید نمایند.
کارخانه های تولید سوخت زیستی فرصت های شغلی جدیدی را در اختیار جامعه نهاده و از این طریق قادر اند به اقتصاد کمک  کنند.
استفاده از سوخت زیستی ها سبب کاهش در میزان مصرف سوخت های فسیلی خواهد شد.
به راه افتادن پروژه های مربوط به سوخت زیستی ها به توسعه روستایی کمک می کند.
از بیودیزل می توان در هر وسیله نقلیه دیزلی سود جست و بیودیزل می تواند از ارتعاشات، دود، و سر و صدای تولید شونده توسط وسایل نقلیه دیزلی بکاهد.
بیودیزل قابلیت تجزیه پذیری زیستی دارد.
سوخت زیستی ها غیر سمی اند.
سوخت زیستی تجدید پذیر می باشند.
بیودیزل دارای نقطه اشتعال بالا بوده، که این مسأله ساختن آن امن تر می کند، و پس از بروز تصادفات، احتمال وقوع آتش سوزی کمتر می شود.

معایب سوخت زیستی
هزینه تولید فرآیند های سوخت زیستیی نسل دوم بیش از 700 میلیون دلار است، که می توان با هزینه ای کمتر از این، نسبت به بهبود کیفیت و کارآمدی سوخت های غیر سوخت زیستیی و کاهش برون فرست گاز های گلخانه ای اقدام کرد.
گاهی تولید برخی سوخت زیستی ها در عمل گاز های گلخانه ای بیشتری را ایجاد می کند.
تکنیک های مورد استفاده برای پی بردن به اینکه کدام سوخت زیستی ها برای محیط زیست مناسب اند، معمولاً ساطع شدن سایر گاز ها، نظیر اکسید نیتروژن را در نظر نمی گیرند.
تولید سوخت زیستی ها مناطق گسترده ای از زمین های قابل کشت را به خود اختصاص می دهد. چنانچه جنگل های انبوه و زمین هایی که بیوماس (توده زیستی) بالا دارند، در راستای تولید سوخت زیستی، در مقیاس وسیع حذف گردند، بر مقدار گاز های گلخانه ای می تواند به مراتب بیشتر افزوده شود.
سوخت زیستی ها ممکن است بر قیمت برخی مواد غذایی، مه هم چنین کاربرد سوخت زیستی دارند، نظیر ذرت، بیافزایند.
توسعه و تولید سوخت زیستی هنوز هم به شدت به نفت وابسته است.
با جایگزین شدن سایر گیاهان، خاک فرسایش پیدا خواهد کرد.
برای آب دادن گیاهان مربوط به تولید سوخت زیستی، به ویژه در اقلیم های خشک، به آب زیادی نیاز است.
فناوری های جدیدی که در وسایل نقلیه، به منظور استفاده از سوخت زیستی، به کار می روند، قیمت وسایل نقلیه را به طور قابل توجهی افزایش می دهند.

سوخت زیستی در ایران
علی رغم عمر چند ده ساله تولید، توزیع، و كاربرد سوخت های بیوفیول مایع در كشور های جهان، تحقیقات پیرامون این سوخت ها در ایران بسیار جدید است. به احتمال قوی بتوان چنین تحلیل كرد كه سوخت های بیوفیول در جهان دوران نوجوانی و در بعضی از كشورها مانند برزیل دوران جوانی را می گذرانند، ولی در ایران این سوخت ها دوران طفولیت را سپری می كنند. شاید بتوان اولین سمینار بیوگاز در ایران در سوم آبان ماه سال 1384 توسط مركز انرژی های نو سازمان انرژی اتمی ایران در تهران و در محل آن سازمان را سرآغاز حركت منسجم علمی برای گرد هم آوردن متخصصان و علاقمندان به تحقیق پیرامون سوخت های تجدید پذیر بیولوژیك به حساب آورد. این سمینار موجب تدوین مجموعه مقالات مربوط به تحقیقات پراكنده ای شد كه متخصصان ایرانی تا آن زمان در گوشه و كنار ایران و بر اساس علاقه شخصی و تخصص خود در ارتباط با بیوگاز انجام داده بودند. تا آن زمان اصطلاحات مربوط به تكنولوژی تولید، فرآوری و كاربرد سوخت های بیولوژیك نظیر بیوفیول، بیوگاز، بیودیزل، بیواتانول، بیوپالایشگاه و ...، به ندرت وارد فرهنگ مجامع علمی و دانشگاهی ایران شده بود.

چشم انداز بیوفیول در ایران
همان گونه که گفته شد، فعالیت های مرتبط با تولید، توزیع و كاربرد این سوخت ها در دوران طفولیت عمر خود است. وزارت نفت جمهوری اسلامی ایران (شركت ملی پالایش و پخش فرآورده های نفتی ایران تصمیم به استفاده از بیواتانول در بنزین گرفته است كه قرار است در آینده نزدیك در شهر اهواز به صورت پایلوت اجرا شود.

روش کار
1. 125 میلی لیتر از آب مقطر را داخل فلاسک 250 سی سی بریزید و به آن10 سی سی شناساگر اضافه کنید. یک قطره از محلول سدیم هیدروکسید داخل آن بریزید. کمی هم بزنید رنگ محلول بنفش یا در محدوده بازی شناساگر است.
2. 10 سی سی از محلول را داخل لوله آزمایش بریزید.
3. 2 سی سی از سوخت زیستی تهیه شده از جلسه قبل را روی پشم معدنی داخل یک ظرف نمونه فلزی بریزید.
4. دستگاه را مطابق زیر آماده کرده و به خلا وصل کنید. خلا را روشن کنید. سوخت زیستی را با کبریک روشن کنید.
5. آزمایش را تا جایی پیش ببرید که رنگ شناساگر زرد شود.
6. آنچه را که اتفاق افتاده است یادداشت کنید.
7. دستگاه را تمیز کنید و آزمایش را با 2 سی سی از نفت سفید تکرار کنید.

سوالات
 1. میزان اسیدی بودن سوخت چه چیزی را نشان می دهد؟
 


بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه: مینا رزقی و شایان فروزنده دل
تنظیم: زینب شاه مرادی