دانلود پروپوزال آماده: : ارزیابی پتانسیل بیوالکتروژنیک باکتری های موجود در پساب صنعتی با طراحی پیل سوختی میکروبی (MFC)

 فرم پروپوزال پر شده و تکمیل شده نیمه رایگان کارشناسی ارشد و دکتری آماده برای انجام پایان نامه و درس روش تحقیق برای رشته های مختلف

زیست شناسی سلولی و مولکولی گرایش میکروبیولوژی

قسمت هایی از پروپوزال:

۱- بیان مسأله:

افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از رشد صنعتی، سبب شده است تا مسائل زیست محیطی بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد. بالا رفتن میزان انتشار گازهای گلخانه ای، تغییر دمای کره زمین، تغییرات اقلیمی آب و هوا، افزایش آلودگی آب های سطحی و زیر زمینی و آلودگی های خاک، باعث گردیده است که استفاده از انرژی های پاک، تغییر فرآیند های صنعتی و روش های رفع آلودگی از اهمیت بیشتری برخوردار گردند. بدین ترتیب از گسترش انتشار آلودگی در محیط جلوگیری خواهد شد.

با توجه به تحقیقات بسیار زیادی که در سال های اخیر انجام شده، داده های متنوعی برای تولید انرژی پیشنهاد شده است ولی به نظر می رسد که هیچ کدام از روش ها و منابع انرژی جدید به تنهایی قادر به جایگزینی برای سوخت های فسیلی نمی باشند. به عبارت دیگر جایگزین های انرژی هر کدام بر اساس قابلیت هایی که دارند در کاربرد های متفاوت قابل استفاده می باشند.

در یک دید کلی می توان منابع انرژی را به سه دسته تقسیم بندی نمود:

۱) سوخت های فسیلی؛ ۲) سوخت های هسته ای؛ و ۳) منابع تجدید پذیر.

انرژی هسته ای به تنهایی پاسخگوی جایگزینی برای سوخت های فسیلی نیست. تخمین زده شده است که ذخایر اورانیوم تا کم تر از یک دهه دیگر تمام خواهد شد. علاوه بر آن استفاده از انرژی هسته ای مشکلاتی از جمله آسیب به محیط زیست و انسان به دلیل استخراج و نبود راه حل مطمئن و طولانی مدت برای ذخیره ی ضایعات هسته ای را به دنبال خواهد داشت.

منابع تجدید پذیر منابعی هستند که می توانند انرژی را بار ها و بار ها تولید کرده بدون اینکه تمام شوند. نمونه های این منابع انرژی، خورشید، باد، زیست توده، گرمای زمین و.. می باشند. این منابع زمانی که مورد استفاده قرار می گیرند، معمولاً هیچ گونه آلاینده ای در محیط زیست تولید نکرده و می توانند در سال های آینده جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی باشند.

از آن جایی که بحث مورد نظر ما مربوط به انرژی زیستی می باشد در ادامه به زیست توده و روش های تولید انرژی زیست توده می پردازیم.

روش های تولید انرژی موجود در زیست توده بسته به نوع و شرایط فیزیکی و شیمیایی توده زیستی متفاوت است. مواد خشک مانند ذغال و چوب را می توان سوزاند، اما با سوزاندن این منابع، جایگزینی آن ها سال ها به طول خواهد انجامید. همچنین سوزاندن این منابع جامد، آلودگی های محیط زیستی ایجاد می کند که در تناقض با اهداف استفاده از انرژی های جایگزین می باشد.

برخی دیگر از انواع این منابع مانند میکرو جلبک ها و سیانوباکتری ها، منابع غنی چربی و پروتئین هستند که برای تولید روغن زیستی^[۱] و یا مصارف غذایی مناسب هستند. این گروه از توده های زیستی بر خلاف گروه اول سرعت رشد بالایی دارند و به سرعت قابل جایگزینی می باشند. افزون بر موارد ذکر شده دسته ای دیگر از زیست توده ها مانند ضایعات حیوانی، فاضلاب های شهری و پساب صنعتی نیز وجود دارند که میزان آب بالایی داشته و قابل سوزاندن نیستند. این گروه از زیست توده ها باید طی فرآیند های بیولوژیکی قرار گرفته و سوخت مناسب را از آنها استخراج کرده و آن را به انرژی مفید تبدیل نمود.

برای بازیابی انرژی از زیست توده دو روش رایج وجود دارد:

۱) استفاده از روش های ترموشیمیایی

مهم ترین روش ترموشیمیایی، هیدرولیز می باشد که در آن در دما و یا فشار بالا مولکول های بزرگ به مولکول های کوچک تر تبدیل شده و در مسیر متابولیکی رشد سلول قرار می گیرند. در مرحله بعد مولکولهای کوچک ایجاد شده در ساختار جدیدی به مولکولهای بزرگتر تبدیل می شوند در حالی که طی این فرآیند انرژی مورد نیاز میکروارگانیسم را فراهم می آورند. بعد از این مرحله است که روش های مختلفی برای تولید سوخت به انرژی مطرح می شود.

۲) استفاده از سیستم هایی که در آن میکروار گانیسم ها برای تولید انرژی از بیومس قرار می گیرد.

در این روش معمولاً از تخمیر بی هوازی برای تولید بیودیزل یا بیوگاز استفاده می شود. یکی از مزیت های روش دوم در مقایسه با روش اول عدم نیاز به درجه حرارت های بالا (صرف انرژی و هزینه بالا) می باشد.

همان طور که گفته شد میکروارگانیسم ها قابلیت تولید سوخت هایی مانند اتانول، متان یا هیدروژن را از مواد آلی دارا می باشند. به عبارت دیگر میکروارگانیسم ها توانایی تبدیل انرژی ذخیره شده در بیومس را به سوخت های پاک دارند. این قابلیت میکروارگانیسم ها بسیار شناخته شده است و این نوع تبدیل انرژی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال تبدیل مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها به الکتریسیته کم تر شناخته شده است. قابلیتی که اساس کار استفاده از میکروارگانیسم ها در پیل های سوختی میکروبی است. اگر سوخت آلی مانند گلوکز را در نظر بگیریم از راه های مختلفی می تواند وارد مسیر تبدیل به انرژی شود؛ هم می تواند به بیواتانول، بیو گاز و یا هیدروژن تبدیل شده و هم می تواند به انرژی الکتریکی تبدیل گردد.

در سال های اخیر پیل های سوختی میکروبی به عنوان منبعی جدید جهت تولید انرژی پاک و سازگار با محیط زیست مورد بررسی قرار گرفته اند. از این سیستم ها می توان علاوه بر تولید انرژی به عنوان روشی جهت حذف آلاینده ها نیز بهره برد.

پیل سوختی میکروبی وسیله ای است که در آن انرژی شیمیایی موجود در مواد قابل اکسایش به وسیله باکتری ها، به الکتریسیته تبدیل می شود. باکتری ها در محفظه آند در شرایط بی هوازی به عنوان یک زیست کاتالیست^[۲] عمل نموده، سوبسترا را اکسید، الکترون و پروتون آزاد می کنند. الکترون آزاد شده به الکترود آند، که گیرنده نهایی الکترون است، انتقال یافته و با عبور از یک مدار خارجی وارد محفظه کاتد می گردد. به این ترتیب با عبور الکترون از مدار خارجی انرژی الکتریکی تولید می شود. از این رو پیل های سوختی میکروبی به عنوان یک منبع تولید الکتریسیته زیستی^[۳] مورد توجه قرار گرفته اند.

سیستم پیل سوختی میکروبی یک سیستم کربن خنثی است چرا که مواد آلی موجود در بیومس را طی فرآیند اکسیداسیون به همان مقدار گاز دی اکسید کربن تبدیل می کند. پیل های میکروبی در مقایسه با سایر پیل های سوختی رایج (مانند پیل سوختی هیدرژنی و یا پیل سوختی متانولی) مزیت های بسیاری دارند. به طور مثال پیل های شیمیایی سوختی برای انجام عمل اکسیداسیون الکترون دهنده به کاتالیست های گران قیمت نیاز دارند؛ عملی که میکروارگانیسم ها در پیل های زیستی به صورت طبیعی انجام می دهند. همچنین پیل های سوختی غیر بیولوژیکی برای انجام فعالیت های خود نیازمند دمای بالا می باشند؛ حال این که این پیل ها در دمای اتاق فعالیت خود را انجام می دهند و می توانند در دماهای مختلف با توجه به شرایط مناسب برای رشد میکروارگانیسم ها، طراحی شوند. سوخت مورد نیاز برای پیل های غیر بیولولیژیکی باید بسیار خالص باشد تا کاتالیست ها را سمی نکند حال این که در پیل های زیستی بازه گسترده ای از به اصطلاح “سوخت های کثیف^[۴]” که معمولاً ارزش بسیار کمی دارند مانند مواد آلی یا ضایعات مواد آلی، یا مواد آلی موجود در خاک یا رسوبات قابل استفاده می باشند.

همه جایی بودن و هم چنین بی خطر بودن سوخت های مورد استفاده در پیل های میکروبی، نیاز لازم برای در نظر گرفتن سیستم های پیچیده ای که برای نگهداری سوخت هایی مانند هیدروژن و متانول ضروری است را حذف کرده و احتیاجی به تجهیزات جانبی گران قیمت نیز نخواهند بود. با این وجود توان پایین تولیدی در پیل های میکروبی ضعف بسیار بزرگ این سیستم ها در مقایسه با سایر پیل های سوختی می باشد.

تلاش های قابل ملاحظه ای به ویژه در سال های اخیر برای افزایش توان تولیدی این پیل ها انجام شده است. تغییر ساختار و نوع طراحی پیل های میکروبی، تغییر شرایط فیزیکی و شیمیایی عملیاتی، تغییر نوع میکروارگانیسم مورد استفاده در پیل و فراهم آوردن شرایط مناسب برای رشد میکروبی برای افزایش انتقال الکترون از سوخت به الکترود از جمله این فعالیت ها بوده است.

هر چند تحقیقات آزمایشگاهی انجام شده بر این پیل ها بسیار زیاد بوده در مقابل نمونه هایی از کاربرد عملی این سیستم ها را نیز می توان مطرح نمود که در مقایسه با فعالیت های آزمایشگاهی کم تر بوده، اما روندی رو به رشد دارد. شاید بتوان اولین کاربرد عملی این پیل ها در محیط طبیعی را در سال ۲۰۰۶ گزارش داد. هنگامی که یک پیل میکروبی دریایی برای گزارش هواشناسی مورد استفاده قرار گرفت. این دسته از پیل های میکروبی انرژی مورد نیاز خود را از اکسیداسیون رسوبات آلی موجود در کف اقیانوس ها به دست می آورند. پیل طراحی شده با وزن ۱۶ کیلوگرم، توانی در حدود ۳۶ مگا وات تولید می کرد که این مقدار معادل با استفاده از ۲۶ باطری آلکالینی در یک سال می باشد. از این سیستم مرکز هواشناسی برای اندازه گیری دما و فشار و رطوبت و انتقال داده ها به مرکز استفاده شد (لاولی^[۵]، ۲۰۰۶).

……………………………

۲- اهمیت و ضرورت تحقیق:

……………………………

۳- پیشینه تحقیق:

……………………………

۴- اهداف تحقیق:

…………………………………….

…………………………………..

۵- فرضيه ‏هاي تحقیق:

…………………………………….

…………………………………..

۶- مدل تحقیق

…………………………

……………………………..

۷- سوالات تحقیق:

…………………………………….

…………………………………..

۸- تعريف واژه‏ها و اصطلاحات فني و تخصصی (به صورت مفهومی و عملیاتی):

…………………………………….

…………………………………..

۹- بیان جنبه نوآوری تحقیق:

………………………….

…………………………….

۱۰- روش شناسی تحقیق:

الف: شرح كامل روش تحقیق بر حسب هدف، نوع داده ها و نحوه اجراء (شامل مواد، تجهيزات و استانداردهاي مورد استفاده در قالب مراحل اجرايي تحقيق به تفكيك):

………………………….

…………………………….

ب- متغيرهاي مورد بررسي در قالب یک مدل مفهومی و شرح چگونگی بررسی و اندازه گیری متغیرها:

…………………………………….

…………………………………..

ج – شرح کامل روش (ميداني، كتابخانه‏اي) و ابزار (مشاهده و آزمون، پرسشنامه، مصاحبه، فيش‏برداري و غيره) گردآوري داده‏ها :

…………………………………….

…………………………………..

د – جامعه آماري، روش نمونه‏گيري و حجم نمونه (در صورت وجود و امکان):

…………………………………….

…………………………………..

ر- روش نمونه گیری و حجم نمونه:

…………………………………….

…………………………………..

ز- ابزار تحقیق:

…………………………………….

…………………………………..

هـ – روش‌ها و ابزار تجزيه و تحليل داده‏ها:

…………………………………….

…………………………………..

منابع :

…………………………………….

…………………………………..

آسان داک: www.Asandoc.com

دانلود نمونه پروپوزال تکمیل شده، پروژه پر شده، طرح پیشنهادیه آماده

[۱] Bio-oil

[۲] Bio-catalist

[۳] Bio-electricity

[۴] Dirty fuels

[۵] Lovely