عنوان

بررسی امکان تولید آفت‌کش‌ها از کاه توسط فرآیند پیرولیز

پ۲۷۳۷۱

per

بررسی امکان تولید آفت‌کش‌ها از کاه توسط فرآیند پیرولیز

فاطمه خجسته‌راد

شیمی و نفت

۱۴۰۱

۸۹ص.

cd

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی

۱۴۰۱/۰۶/۲۰

بقایای محصولات کشاورزی را می‌توان از طریق تجزیه حرارتی شیمیایی (پیرولیز) به روغن‌زیستی که منبع پایدار سوخت‌های زیستی و بیوشیمیایی است، تبدیل کرد. پیرولیز روغن‌زیستی موجب به‌دست آمدن بسیاری از مواد شیمیایی ارزشمند که برخی از آن‌ها دارای خاصیت آفت‌کشی هستند و می‌توانند منبع بالقوه محصولات با ارزش کنترل آفات باشند، می‌شود. در این پژوهش امکان تولید آفت‌کش از کاه با استفاده از فرآیند پیرولیز مورد بررسی قرار گرفت. کاه را می‌توان با استفاده از آنزیم‌های میکروبی لیگنوسلولزیک به‌عنوان بستری برای تولید بیواتانول تبدیل کرد. همچنین می تواند با استفاده از روش‌های ترموشیمیایی به روغن‌زیستی نیز تبدیل شود. در این مطالعه، کاه تحت دمای 500 درجه سانتی‌گراد پیرولیز شد و فازهای قابل انحلال در آب روغن‌زیستی جدا شد. به این منظور بخش محلول در آب روغن حاصل از پیرولیز مورد بررسی قرار‌گرفت. به این صورت که بعد از انجام فرآیند پیرولیز و تولید مواد جامد و مایع حاصل از پیرولیز، بخش مایع یا روغن‌زیستی جدا شد. بر روی روغن‌زیستی جداسازی شده، مقداری آب اضافه شده و کاملاً هم زده شد تا مواد اسیدی محلول در آب که احتمالا خاصیت آفت‌کشی دارند به داخل آب استخراج گردد. در ادامه پس از بهینه‌سازی فرآیند پیرولیز، شناسایی محصولات حاصل از پیرولیز و بهینه‌سازی استخراج درون آب، اقدام به بررسی خواص آفت‌کشی محصولات محلول در آب روغن‌زیستی شد. سپس ترکیبات عصاره استخراجی مشخص شد. در ساختار محصولات پیرولیز ترکیباتی مانند فنول و کربوکسیلیک اسید با خاصیت آفت‌کشی وجود داشت. در این میان، اسیدهای چرب بسیار قطبی مثل هگزادکانوئید و اکتادکانوئید شناسایی شدند، که جداسازی این ترکیبات در زمان تولید روغن‌زیستی می‌تواند منبعی از ترکیبات آفت‌کش موثر را فراهم کند. به‌طور ویژه بخش‌های آبی روغن‌زیستی کاه با فعالیت آفت‌کشی بر روی میکروارگانیسم‌های سودوموناز آئروژینوزا و پکتوباکتریوم کاروتووروم و قارچ ماکروفومینا فازئولینا توسط روش دیسک مستقیم آگار آزمایش شد و بر روی پکتوباکترویوم کاروتووروم شعاع هاله‌های بزرگتری توسط آفت‌کش با 57/0 درصد وزنی به‌وجود آمد که نشان‌دهنده خاصیت مهارکنندگی بیشتر این درصد وزنی از آفت‌کش تولید شده بود. مشخص شد که بخش‌های آبی که بیشتر برای ترکیبات فعال موجود در آن‌ها مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند، حاوی بسیاری از ترکیبات فنولی هستند و لذا می‌توان نتیجه گرفت عصاره آبی مستخرج از روغن‌زیستی کاه می‌تواند به‌عنوان یک آفت کش، دارای پتانسیل جایگزینی با آفت‌کش‌های مصنوعی و سنتزی باشد.

Agricultural residues can be converted into bio-oil, which is a sustainable source of biofuels and biochemicals, through chemical thermal decomposition (pyrolysis). Bio-oil pyrolysis yields many valuable chemicals, some of which have pesticidal properties and can be a potential source of valuable pest control products. In this research, the possibility of producing pesticide from straw using pyrolysis process was investigated. Straw can be converted using lignocellulosic microbial enzymes as a substrate for bioethanol production. It can also be converted into bio-oil using thermochemical methods. In this study, straw was pyrolyzed under a temperature of 500°C and the water-soluble phases of bio-oil were separated. For this purpose, the water-soluble part of the oil obtained from pyrolysis was investigated. In this way, after performing the pyrolysis process and producing solid and liquid materials from pyrolysis, the liquid or bio-oil part was separated. On the isolated bio-oil, some water was added and thoroughly stirred to extract the water-soluble acidic substances, which probably have pesticide properties, into the water. Further, after optimizing the pyrolysis process, identifying the products obtained from pyrolysis and optimizing the extraction in water, the pest control properties of water-soluble bio-oil products were investigated. Then the compounds of the extracted extract were determined. In the structure of pyrolysis products, there were compounds such as phenol and carboxylic acid with pesticide properties. In the meantime, highly polar fatty acids such as hexadecanoide and octadecanoide were identified, and the separation of these compounds during bio-oil production can provide a source of effective pesticide compounds. In particular, the aqueous parts of straw bio-oil were tested with pesticidal activity on the microorganisms Pseudomonas aeruginosa, Pectobacterium carotoverum and the fungus Macrophomina phaseolina by the direct agar disc method, and on Pectobacterium carotoverum, larger halo radii were formed by the pesticide with 0.57 weight percentage, which indicates the inhibitory effect. Most of this weight percentage was produced from pesticide. It was found that the aqueous fractions, which were further analyzed for the active compounds present in them, contained many phenolic compounds. And therefore, it can be concluded that the aqueous extract extracted from straw bio-oil can be a potential pesticide as an alternative to artificial and synthetic pesticides.

Investigation of the possibility of producing pesticides from straw by pyrolysis process

‏خجسته‌راد،

‏فاطمه

تهيه کننده

‏‏قلی‌زاده،

خاکور،

مرتضی

رضا

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز