مروري كوتاه بر تفكافت مواد ليگنوسلولوزي به‌عنوان پليمرهاي طبيعي براي توليد محصولات با ارزش افزوده زياد

Pyrolysis of Lignocellulose Materials as Natural Polymers for the Production of High Value-Added Products: A Brief Review

پليمرهاي طبيعي مواد ليگنوسلولوزي (سلولوز، همي­ سلولوزها و ليگنين) از جمله مهم­ترين مواد اوليه تجديدپذير در اقتصاد كربن و انرژي­ هاي تجديدپذير در آينده به شمار مي ­روند. بيشتر مواد شيميايي توليدشده از نفت يا گاز طبيعي مي­ توانند از زيست­ توده ليگنوسلولوزي به ­دست آيند. سوخت ديزل و بنزين حاصل از نفت خام به ­طور گسترده در صنايع حمل و نقل مدرن استفاده مي­شود. زيست ­توده مي­تواند به جايگزيني اين سوخت­ هاي مشتق شده از نفت كمك كند. گازشدن يك فرايند شيميايي است كه زيست­ توده ليگنوسلولوزي را به سوخت­ هاي گازي مناسب يا مواد شيميايي تبديل مي­كند. تفكافت، اكسايش جزئي و هيدروژن­داركردن، فرايندهاي مرتبط هستند. همچنين فرايند احتراق، زيست­توده ليگنوسلولوزي را به فراورده­هاي گازي تبديل مي­كند، اما تفاوت­هاي مهمي بين اين فرايندها وجود دارد. فناوري­ هاي مبتني بر تفكافت، مانند تفكافت سريع و گازشدن، روش­ هاي اميدوار­كننده­اي براي تبديل پليمرهاي طبيعي مواد ليگنوسلولوزي به مواد با ارزش افزوده زياد مانند زيست­ مواد شيميايي، زيست ­مواد و زيست­ سوخت­ها هستند. درك بهتر متغيرهاي مؤثر بر تفكافت-گازشدن پليمرهاي طبيعي ساختار ليگنوسلولوزي، موجب توسعه سامانه­­ هاي كنترل­ كننده گازشدن، غلبه بر مسائل و مشكلات زيست محيطي و مهار معايب ساختاري اين دو روش مي­شود. در اين مقاله، خلاصه­ اي از پژوهش ­هاي انجام­ شده در زمينه اثر متغيرهاي عملياتي مؤثر بر تفكافت و گازشدن پليمرهاي طبيعي ساختار ليگنوسلولوزي و همچنين محصولات قابل توليد از آن­ها مرور مي­شود.

Natural polymers of lignocellulosic materials (cellulose, hemicelluloses and lignin) are among the most important renewable raw materials in the carbon economy and renewable energy in the future. Most chemicals produced from petroleum or natural gas can be obtained from lignocellulosic biomass. Diesel and gasoline fuels from crude oil are widely used in modern transportation industries. Biomass can help substitution of these petroleum-derived fuels. Gasification is a chemical process that converts lignocellulose biomass into suitable gaseous fuels or chemicals feedstock. Pyrolysis, partial oxidation and hydrogenation are related processes. Combustion process also converts lignocellulose biomass into gaseous products, but there are some important differences. Pyrolysis-based technologies, such as fast pyrolysis and gasification, are promising methods for converting natural polymers of lignocellulose material into high value-added materials such as biochemicals, biomaterials and biofuels. Better understanding the variables affecting the pyrolysis/gasification of lignocellulose natural polymers develops gasification control systems, overcomes environmental issues and problems and mitigates the structural disadvantages of these two methods. In this paper, a summary of the researches done on the effect of operational variables affecting the pyrolysis and gasification of natural polymers of lignocellulose structures as well as their products is reviewed.