مقدمــــــــــه

تتعلق التقنيات الجديدة في صناعة الكحول بثلاثة أقسام رئيسية وهي المواد الخام ، والخمائر ، والعملية الإنتاجية . وقبل تناول هذه الأقسام الرئيسية يجدر الإشارة إلى أن تطوير وتحسين إنتاج الإيثانول كوقود لم يكن سهلاً فقد كان وما زال عملية صعبة لأسباب أهمها ما يلي :

1-     استخدام الإيثانول كوقود مازال يلقي منافسة شديدة من جانب الصناعات البترولية.

2-     العمليات غير الصحيحة المتبعة بشكل تقليدي في المصانع الصغيرة لإنتاج الإيثانول كوقود.

3-     لا يتوفر من المواد الخام الصالحة لإنتاج الإيثانول كوقود سوى قصب السكر (في المناطق الاستوائية) والمولاس والحبوب (في المناطق المعتدلة). وسوف يظل هذا العامل عائقاً لإنتاج الإيثانول كوقود حتى تتوفر التقنيات التي تحلل السليولوز إلى سكريات قابلة للتخمر بتكلفة منخفضة.

وسوف يستمر التغير في التقنيات بغرض خفض تكاليف إنتاج الإيثانول كوقود. ومنذ سنة 1992م بدأ الحديث عن التكلفة المستقبلية للإيثانول والتي قدرت بنحو 30 سنت (كندي) لكل واحد لتر.

وفيما يلي نلقي الضوء على التققنيات الجديدة في مجال الأقسام الثلاث التي سبق الإشارة إليها.

 

استخدام الحبوب التالفة وحبوب الغربلة كمواد خام

  Use of distressed grains and screenings

          

تقدر كمية الذرة منخفضة الجودة والتي لا تصلح كغذاء للإنسان بنحو 5% من محصول الذرة في الولايات المتحدة الأمريكية. كما أن كمية القمح والشعير المتبقية بعد الفرز أو الغربلة في دولة مثل كندا تقدر بنحو 870000 طن سنوياً. ويتراوح محتوي هذا القمح من النشا من 42-59.8% على أساس الوزن الجاف. أما مستوى النشا في شعير الفرز فيختلف من 26.1 إلى 54.1%. ويقدر الإيثانول الذي يمكن إنتاجه من هذه الحبوب بنحو 208000 متر مكعب . وهناك ما يعرف أيضاً بمحاصيل البراري والتي تشمل بذور بعض الحشائش وكذلك حبوب بعض المحاصيل التي لا تستعمل في الغذاء الآدمي، بالإضافة إلى الحبوب التالفة وحبوب القمح التي مازالت تحتفظ بأغلفتها بعد الحصاد وبعض المواد النباتية الأخرى التي تشمل قشور الحبوب وأوراق النباتات والقش. يمكن أن تستخدم جميع هذه المواد كمواد خام لإنتاج الإيثانول كوقود. وقد وجد أن 66% من القمح الناتج عن الغربلة يمكن أن يستخدم لإنتاج الإيثانول وترتفع هذه النسبة في الشعير إلى 80%.

 

 إعادة استخدام بعض النواتج  Backset

عندما يتم إنتاج لتر من الإيثانول 95% المقطر يقابل ذلك إنتاج نواتج تقطير أخرى كميتها تتراوح من 7 إلى 20 لتر وذلك بعد عملية الترشيح أو الطرد المركزي. وقد وجد أن قيمة الـ BOD لهذه المواد تتراوح من 15000 إلى 25000 مليجرام/لتر. وهذا يعني أن هذه المواد تحتوي على كميات كبيرة من المادة العضوية وتعتبر عقبة في طريق إنتاج الإيثانول لأنها نواتج وسطية ملوثة للبيئة. وعلى الرغم من أن هذه النواتج تستخدم في علائق الحيوانات إلا أن ذلك لا يتم إلا بعد تكلفة عالية خاصة بإزالة الماء منها عن طريق التبخير. ويوجد الآن عمليتان  تجاريتان رئيسيتان من خلالهما يمكن الاستفادة من النواتج الوسطية لتقطير الإيثانول. العملية الأولى هي استخدام بعض نواتج التقطير الوسطية في تغذية الخميرة حيث أن القيمة الغذائية لنواتج تقطير الإيثانول معروفة بشكل جيد كما أنه من المعروف أيضـاً أن المـواد الغذائيـة التي تنطلق من الخميرة إلى البيئة الغذائية في نهاية التخمر وتتركز في نواتج التقطير لها قيمة غذائية مفيدة لخلايا الخميرة الجديدة التي تنتج أثناء تكاثر الخميرة كما تحسن هذه المواد أيضاً من عملية تكيف الخميرة مع تركيزات عالية من الإيثانول.

العملية الثانية هي إعادة استخدام جزء أو كل نواتج التقطير السائلة كماء لتخفيف المهروس الذي سوف يدخل في التخمير التالي، ولكن يجب أن تتم هذه العملية  بحذر نظراً لإمكانية حدوث إصابة ببكتيريا التلوث من هذه النواتج أو من الخطوط التي تربط بين الأوعية المختلفة والمخمرات. يمكن تجنب مشكلة التلوث عن طريق بسترة نواتج التقطير على 70 °م وعن طريق الغسيل اليومي وتمرير البخار في مختلف الخطوط. وهناك عدد من التقارير تحذر من خطورة تكوين مواد معدنية أو مستويات من أحماض اللاكتيك والخليك بواسطة بكتيريا التلوث والتي تكون مثبطة لعملية إنتاج الكحول. وبالنسبة لهذه العملية فقد ورد في التقارير أن بعض المصانع التي تستخدم المولاس تعيد استخدام 60 إلى 80% من نواتج التقطير بدون أي تأثير سلبي على إنتاج الإيثانول. ومن ناحية أخرى فيجب معرفة أن المواد الذائبة يزداد تركيزها في بعض حالات إعادة استخدام هذه النواتج وأن أملاح البوتاسيوم قد تزداد لتصل إلى أكثر من 30% من الوزن الكلي للرماد وهذا يوضح أهمية أن تكون سلالـة الخميـرة لـديهـا القدرة على التكيف مع تركيزات عالية من الأملاح .

وجدير بالذكر أنه في حالات خاصة فإن إعادة استخدام المواد الناتجة عن التخمير قد يسبب مشاكل معينة. فعلى سبيل المثال فإن مستويات حامض الكبريتيك والفيورفيورال قد تكون عالية في المواد التي يعاد استخدامها في تخمرات المخلفات المحتوية على كبريتيت، كذلك فإن أملاح الكالسيوم تسبب مشاكل في إعادة استخدام بعض نواتج تخمر أنواع معينة من المولاس الأسود. ووجود تركيز عالي من الأملاح يساعد على اتجاه التخمر نحو إنتاج الجليسرول وليس نحو إنتاج الإيثانول.  أدت هذه المشاكل إلى أن إعادة استخدام بعض النواتج ليست عملية في بعض التخمرات ولكن في البعض الآخر وكما ذكرنا فلا توجد أي مشاكل في إعادة استخدام هذه النواتج فعلى سبيل المثال ذكر العلماء أن إعادة استخدام نواتج التقطير في تخمر القمح بنسبة 100% لمدة خمسة دورات تخمير متتالية لم تؤد إلى ظهور أية مشاكل .

وحيث أن التخمرات  تستخدم كميات كبيرة من الماء وأن المخلفات المائية عالية في محتواها من المادة العضوية فإن إعادة تدوير هذه المياه تعتبر مفيدة في تقليل التكاليف وخصوصاً في تخمرات إنتاج الإيثانول. وتعتبر هذه التقنية ناجحة في التخمر المتقطع لإنتاج الإيثانول، أما في التخمرات المستمرة فإن إعادة استخدام ماء المخلفات المائية قد يؤدي إلى تكون مواد مثل الجليسرول وحامض الخليك وبعض المثبطات غير المتطايرة

 

 

المصدر: جابر زايد بريشة: تكنولوجيا الخمائر
gaberbresha

Prof. Gaber Breisha

  • Currently 55/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
17 تصويتات / 1472 مشاهدة
نشرت فى 6 يونيو 2011 بواسطة gaberbresha

ساحة النقاش

afakel

هل يوجد تاثير من رائحه الايثانول المستعمل في المدفاه على الاطفال وخاصه ممن يعانون نن الربو

afakel

هل يوجد مشكله في استعمال الايثانول كوقود للمدفاه

AkrumHamdy

استاذنا العزيز : كيف يمكن التخلص من توابع نواتج التقطير و نواتج التخمر الغير مرغوبة؟

gaberbresha

لولا التكلفة العالية لكان يمكن تبخير الماء واستخدام نواتج التقطير كعلف للحيوانات. على العموم أحسن طريقة متبعة للتخلص من هذه النواتج هي استخدامها كمادة خام لإنتاج الخميرة ، أي إنتاج كتل من الخميرة لتستخدم في أغراض مختلفة.، لكن هناك دراسات كثيرة تؤكد أنه يمكن إعادة استخدام نواتج التقطير في التخمر الكحولي مرة أخرى ، حيث تستخدم في تخفيف المادة الخام (المولاس مثلاً) بدلاً من الماء ويمكن أن يتم ذلك بنجاح ولكن بشروط معينه، أقولك عليها في وقت لاحق يا عزيزي الدكتور أكرم.

Gaber Breisha فى 10 يونيو 2011

Prof. Gaber Breisha

gaberbresha
بسم الله الرحمن الرحيم: أعدكم جميعاً أن أعمل جاهداً ليكون هذا الموقع مفيداً لكل من يريد أن يستمتع بالمعرفة، وأتمنى أن يشعرني هذا العمل أنني أديت دوري في الحياه، وأنني جدير أن أكون ضمن الذين كلفهم الله بعمارة الأرض وأقرر أنني لا أبتغي من وراء ذلك شيئ سوى أن يكون »

ابحث

تسجيل الدخول

عدد زيارات الموقع

490,655