ساخت نانوکاتالیستی برای تبدیل مواد زائد طبیعی به گازهای ارزشمند
فرایند ریفرمینگ بخار به روشی اطلاق می‌شود که در آن از سوختن سوخت‌های هیدروکربنی در مجاورت بخار آب، گازهای مفید تولید می شود. این فرایند درون دستگاهی به نام ریفرمر پیش می‌رود که در آنجا بخار در دمای بالا با سوخت فسیلی واکنش می‌دهد.
یکی از رایج‌ترین این تجهیزات، دستگاه ریفرمر متان جهت تولید گاز هیدروژن است. استفاده از کاتالیست در فرایند ریفرمینگ بخار موجب افزایش سرعت و بازدهی این فرایند می‌شود. بهینه‌سازی کاتالیست‌ها با بهره‌گیری از فناوری نانو می‌تواند کارایی این فرایند را هر چه بیشتر افزایش دهد.
سوده سپهری، مجری طرح اظهار داشت: هدف از این پژوهش تولید گاز سنتز از مواد زائدی همچون زیست‌توده با استفاده از روش ریفرمینگ بخار و به کمک یک نانوکاتالیست جدید بوده است.
وی ادامه داد: استفاده از نتایج این پژوهش در تبدیل زیست‌توده می‌تواند منجر به کاهش هزینه تولید و در نتیجه کاهش قیمت محصولات شود؛ به‌علاوه آلودگی زیست‌محیطی را نیز کاهش دهد.
سپهری در رابطه با تأثیر استفاده از فناوری نانو بر کارایی نانوکاتالیست‌ها گفت: با توجه به آنکه واکنش‌های ریفرمینگ از جمله واکنش‌های حساس به ساختار هستند، بنابراین، خصوصیات ساختاری کاتالیست از جمله سطح ویژه، میزان پراکندگی جزء فعال، اندازه کریستالی و نانوساختار بودن آن تأثیر زیادی بر روی فعالیت و پایداری کاتالیست‌ها دارد.
وی با بیان اینکه عملکرد یک کاتالیست به‌طور مستقیم متناسب با سطح ویژه آن است، عنوان کرد: استفاده از نانوذرات منجر به در دسترس بودن سطح تماس وسیعی بین ماده فعال کاتالیستی و فاز گاز می‌شود؛ بدین‌صورت تضمین می‌شود که ماده کاتالیستی به خوبی مورد استفاده قرار گرفته است.
وی افزود: همچنین نانومقیاس بودن کاتالیست موجب پایداری آن از طریق جلوگیری از تشکیل کک می‌شود.
سپهری خاطر نشان کرد: در این پژوهش نانوذرات کاتالیستی نیکل بر پایه آلومینا با استفاده از روش تلقیح مرطوب نیترات نیکل بر پایه آلومینای تجاری به دست آمد و سپس از این نانوذرات جهت ریفرمینگ بخار مواد حاصل از زیست توده در دماهای مختلف استفاده شده است.
به گفته وی، در هر مرحله کلیه محصولات جانبی شناسایی و اثر حضور واکنشگر ثانویه بر میزان تبدیل هر یک از واکنشگرها بررسی شده است.بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، نانوکاتالیست نیکل بر پایه آلومینا در غیاب سولفور و در دمای بالاتر از ۷۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد قابلیت تبدیل مواد آلی حاصل از زیست‌توده به گاز سنتز است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر سوده سپهری محقق دانشگاه کاشان و دکتر سحر چیت‌سازان و همکارانشان از دانشگاه جنووای ایتالیا است. نتایج این کار در مجله Applied Catalysis B» Environmental (جلد ۱۸۷، سال ۲۰۱۶، صفحات ۳۸۶ تا ۳۹۸) به چاپ رسیده است.
