پایان نامه - مقاله - تحقیق

ای بر پلیمرها
شاید برخی تصور کنند که ترکیبات پلیمری از جمله دستاوردها و ابداعات دنیای مدرن هستند در صورتی که مدت زمان استفاده از پلیمرهای طبیعی به هزاران سال می­رسد.
چوب، پنبه، پشم، چرم و ابریشم از جمله این پلیمرهای طبیعی هستند. زمان ابداع و توسعه پلیمرهای مصنوعی به قرن اخیر و به خصوص به بعد از جنگ جهانی دوم برمی­گردد، که در بیشتر حالت­ها، این مواد مصنوعی از نظر ساخت ساده­تر و ارزان­تر نسبت به پلیمرهای طبیعی مرسوم تهیه می­شوند. به طور کلی، پلیمرها دارای رشته­های مولکولی بسیار طویلی هستند که این رشته­ها از تکرار واحدهای کوچک درست شده­اند. به هر یک از واحدهای تکراری مونومر می­گویند [7].
پلیمرها از نظر خواص فیزیکی به سه دسته تقسیم می­شوند: الاستومرها، الیاف و پلاستیک­ها، که خود پلاستیک­ها با توجه به خواص گرمایی خود به دو گروه ترموپلاستیک­ها و ترموست­ها تقسیم­بندی می­شوند [8]. ترموپلاست به آن دسته از پلیمرها اطلاق می­شود که قابلیت فرآیند­پذیری در اثر گرما را داشته باشند، به طوری که قابلیت سیکل­های متعدد گرم وسرد شدن را دارند. از جمله این پلیمرها می­توان به پلی وینیل کلرید، پلی استیلن، پلی استایرن اشاره کرد [9].
اما پلیمرهای ترموست قابلیت فرآیند­پذیری با ذوب شدن یا حل شدن ندارند به این جهت که قبل از نرم شدن و فرآیند­پذیری، پلیمر دچار

 تجزیه می­گردد. مواد ترموپلاست در دمای بالاتر از دمای ذوب یا دمای انتقال شیشه­ای و کمتر از دمای تخریب حرارتی می­توانند تغییر شکل غیرکشسان نامحدودی را داشته باشند، در این دما پلیمر زنجیرهای منفرد طولانی دارد که به یکدیگر اتصالات عرضی ندارند. از طرف دیگر مواد ترموست وقتی در مقابل گرما قرار می­گیرند تغییرات شیمیایی برگشت ناپذیری را انجام می­دهند [10].

در یک دسته­بندی دیگر از نظر ساختاری، پلیمرها به دو دسته کلی هموپلیمر و کوپلیمر تقسیم­بندی می­شوند. اگر تنها یک نوع واحد تکرار شونده (مونومر) در تشکیل زنجیر پلیمری شرکت داشته باشند به آن ترکیب هموپلیمر گفته می­شود. اما اگر مونومر دیگری نیز در تشکیل زنجیر پلیمری نقش داشته باشد به ترکیب حاصل کوپلیمر می­گویند [11].
در یک تقسیم­بندی متفاوت، پلیمرها از نظر ساختار به چهار دسته اصلی تقسیم می­شوند:
1- پلیمرهای خطی: که در آن زنجیر های طویل و انعطاف­پذیر با نیروهای واندروالس یا توسط پیوندهای هیدروژنی در کنار یکدیگر قرار گرفته­اند.
2- پلیمرهای شاخه­ای: در این ساختار زنجیرهای پلیمری دارای ساختار شاخه­ای هستند که در آن مقدار به هم فشردگی و دانسیته زنجیرها نسبت به پلیمر خطی بسیار کمتر است.
3- پلیمرهای با اتصالات عرضی: در این ساختار زنجیرهای پلیمری توسط پیوندهای عرضی به یکدیگر متصل شده­اند، این پیوندهای عرضی هم می­توانند در طی زمان سنتز ایجاد شوند وهم می­توانند در طی یک فرآیند مجزا در پلیمر به وجود آیند. مانند اضافه کردن ناخالصی­هایی که باعث متصل شدن زنجیرها می­شوند، از جمله معروف­ترین این ناخالصی­ها می­توان به ترکیبات دو­عاملی، دی اسیدها، دی آمین­ها، آمینو اسیدها و انیدرید­ها اشاره کرد.
4- پلیمرهای شبکه­ای: زمانی که از مونومرهای سه عاملی برای سنتز استفاده شود نتیجه پلیمریزاسیون ساختار شبکه­ای و سه بعدی خواهد بود. این پلیمرها دارای خواص ترموست هستند.
از نظر میزان استحکام این پلیمرها با یکدیگر کاملاً متفاوت هستند. از آنجا که در پلیمرهای خطی، زنجیرهای پلیمری تنها با نیروهای ضعیف واندروالسی در کنار یکدیگر قرار گرفته­اند کمترین استحکام را از خود نشان می­دهند. پلیمرهای عرضی به خاطر نیروهای کووالانسی عرضی استحکام بالاتری را از خود نشان می­دهند. پلیمرهای شبکه­ای به دلیل اتصالات و پیوندهای کووالانسی گوناگون بالاترین میزان استحکام را نسبت به سه گروه دیگر دارد [12].
3-1- روش­های سنتز نانوذرات
در طول 10 سال گذشته، سنتز ومطالعه­ی نانوذرات بخش مهمی از تحقیقات را در زمینه­های مختلف علمی به خود اختصاص داده است. یکی ازمهم­ترین خواص نانوذرات، نسبت سطح به حجم بسیار بالای آن­هاست، یعنی اتم­های موجود در سطح، کسر بالایی از اتم­های تشکیل­دهنده یک ذره را تشکیل می­دهند، لذا این نسبت به همراه اندازه وشکل تقریباٌ یکنواخت، باعث خواص کاملاٌ متفاوت نانوذرات در مقایسه با ذرات درشت­تر و مواد بالک شده است. اندازه، ساختار و خواص نانوذرات به صورت اساسی وابسته به روش ساخت آنها می­باشد. روش سنتز مناسب و ایده­آل روشی است که دارای خصوصیات زیر باشد:
1- قابلیت تکثیر و تولید دوباره را داشته باشد.
2- نانوذراتی با ابعاد ریز و اندازه­های یکسان تولید کند.
3- امکان کنترل شکل ذرات وجود داشته باشد.
4- آسان و ارزان باشد [13].
کل فرآیندهای سنتز نانوذرات به صورت گسترده به دو دسته­ی روش­های شیمیایی و فیزیکی تبدیل می­شوند.
1Richard Feynmen
1Nano Cluster
2Nano Wire
3Clay
4Zeolite

:
حجم اطلاعات در سال‌های اخیر با رشد چشمگیری در حال افزایش است و از طرفی سازمان‌ها و شرکت‌ها نیز هر روزه با مسائل و مشکلات جدید روبه‌رو می‌شوند که شاید راه‌حل بسیاری از این مسائل در این توده عظیم اطلاعات باشد که در جای جای دنیا در بستری به نام

 اینترنت پراکنده شده و یا به صورت اسناد، مقالات، گزارشات و… در بایگانی شرکت‌ها و سازمان‌ها قرار دارد. بسیاری از سازمان‌ها با استفاده از افراد خبره در زمینه‌های مختلف سعی بر آن داشته که بتوانند راه‌حل‌هایی برای این مسائل پیدا کنند که مطمئناً زمان‌بر و پر هزینه خواهد بود. روش کاوش ایده[1] راه‌حلی برای این موضوع است تا با پیدا کردن راه‌حل برای مسایل موجود به صورت مکانیزه در زمان و هزینه به صورت کارا صرفه‌جویی کنیم. کاوش متن[2] یا کشف دانش از متن‌ها به صورت کلی به فرایند استخراج اطلاعات و دانش مفید از متن‌های غیر ساختار یافته ارجاع داده می‌شود. با ارجاع به این کاوش ایده، فرایند اتوماتیکی برای استخراج ایده‌های مفید و جدید از متن غیر ساختار یافته[3] با استفاده از متدهای کاوش متن است و هدف این روش اگرچه پیدا کردن ایده‌های جدید و مفید است اما اغلب ارائه دادن این ایده‌ها به صورت قابل درک برای کاربر است [7,8]. این روش در وزارت دفاع آلمان برای اولین بار به کار گرفته شد و با استفاده از افراد خبره مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که این روش کارایی لازم را دارد اگرچه به دلیل حساس بودن نتایج برای وزارت دفاع المان این نتایج مخفی ماند اما در نهایت این روش برای مسایل مختلف در این وزارت مورد استفاده قرار گرفت و راه‌حل‌های مفیدی را برای مسائل مختلف آن پیدا کرد.

1-2 تعریف مسأله و سوالات اصلی تحقیق
در راستای پیاده سازی و استفاده از روش کاوش ایده سوالات زیر را می‌توان مطرح کرد:

·     دلیل استفاده از این روش به جای روش‌های دیگر از جمله ضریب جکارد[4] چیست؟

·     چه روش‌های دیگری غیر از این روش وجود دارند؟

·     این روش در چه زمینه‌هایی کاربرد دارد؟

·     آیا پیاده‌سازی این روش به زبان فارسی قابل ارزیابی است؟

·     ایده‌های بدست آمده از این روش به چه میزان مفید و جدید هستند؟

·     آیا می­توان در زمینه­های دیگر از این روش استفاده کرد؟

نابرابری های منطقه ای و عدم تعادل بین مناطق به دلیل داشتن تبعات سیاسی، اقتصادی و اجتماعی موضوع مهمی در بیشتر کشورهای در حال توسعه است. بدون شک برای یک کشور درحال توسعه، توسعه اقتصادی خوب، همان توسعه متوازن مناطق خواهد بود. منابع در همه جا محدود و تمام شدنی هستند، بنابراین هدف ما باید حفظ آنها بوده و تا حد امکان کاری کنیم که از منابع موجود در زمانی طولانی تر به نفع نسل های آینده، استفاده شود. در واقع، نیل به پیشرفت و توسعه فراگیر در آینده مستلزم شناخت مناطق مختلف در مجموعه اقتصاد کشور است. کشور ما نیز، به دلیل داشتن شرایط غیر همگن و امکانات طبیعی متنوع، از این قاعده مستثنی نیست. در نتیجه، موفقیت در این امر مستلزم توجه به معیارهای توسعه بر اساس توانمندی های موجود هر استان در تدوین برنامه های توسعه ملی و منطقه ای بوده و در این راستا قابلیت های استان های مختلف باید شناسایی گردد. بنابراین این فصل به بررسی موضوع و روش تحقیق، اهداف، اهمیت، کاربرد نتایج تحقیق، سؤال های ویژه تحقیق و محدودیت های پژوهش می پردازد.

2-1- شرح تحقیق

1-2-1- موضوع تحقیق

امروزه افزایش توان تولیدی، نیازمند توجه ویژه به بخش صنعت و افزایش سرمایه گذاری در این بخش است. به هر حال اتخاذ سیاست های توسعه صنعتی مناسب در مناطق مختلف و مستعد، می تواند ضامن توسعه تجارت و گسترش بازار های تجاری برای تولیدات صنعتی باشد. در جامعه ایران متأسفانه تأمین نیازها به اقتضای زمان و بدون یك مطالعه و آینده نگری جامع انجام شده است. در حالی كه در سیستم پویا، برآورد نیازها و اولویت های آن در مقیاس كشور، مناطق و استان های مختلف با توجه به وضع موجود، قابلیت ها و امكانات آن صورت می گیرد. اینها از جمله مسائلی هستند كه مدیریت در سطوح مختلف بایستی برای آینده نگری مد نظر قرار دهد و بر این اساس در محدوده یك سیستم جامع رشد و توسعه،  برنامه ریزی لازم را تهیه و تنظیم نماید.  

امروزه بر همه كارشناسان و مدیران بالایی و میانی دولت ها آشكار گردیده است كه بدون داشتن نگاه كارشناسـی و استفاده از یافته های تحقیقاتی، امكـان برنامه ریزی و مدیریت دستگاههای اداری و  نیز تحول آفرینی در اقتصاد مناطق امكان پذیر نیست. استان كرمانشاه نیز به عنوان یك منطقه با اهمیت در كشور و دارای جمعیت و مركزیت مناسب، نمی تواند به دور از این دیدگاه، مدیریت و برنامه ریزی گردد.

 اهمیت برنامه ریزی در بخش صنعت با توجه به ارتباطات پیشین و پسین بسیار بالا در این بخش، بیشتر از دیگر بخشهای اقتصادی است. در این استان وضعیت سرمایه گذاری و تجارب گذشته آن نشان می دهد كه عموماً روش انتخاب پروژه های سرمایه گذاری به صورت سلیقه های مدیریتی و با كمترین دخالت نتایج مطالعات علمی صورت گرفته است. این موضوع تا آنجا پیش رفته كه حتی در برنامه های توسعه اول، دوم، سوم و چهارم استان كه برای سرمایه گذاری در بخش صنعت، پیشنهادات بسیاری ارائه گردیده، هیچ گونه مأخذی مبنی بر استناد پیشنهادات به یك كار علمی از قبل انجام شده وجود ندارد. همچنین در برنامه های جدید دولت برای توسعه بنگاه های كوچك و زودبازده، مشاهده می گردد كه روش انتخاب طرح ها به گونه ای غیر علمی و غیر اقتصادی در حال اجرا بوده و تقریباً تنها عامل مؤثر انتخاب طرح، دارا بودن طرح توجیهی و سرعت در ارائه آن به كار گروه اشتغال استان می باشد. بر این اساس نیاز به تدوین و اجرای یك طرح پژوهشی با روشهای علمی قابل قبول برای بررسی زمینه های دارای مزیت سرمایه گذاری صنعتی در استان آشكار می گردد. این مطالعه به دنبال این نیاز تعریف گردیده و قصد دارد تا با بررسی وضعیت عمومی بخش صنعت در كنار استفاده از روشهای تاكسونومی عددی و تحلیل عاملی به زمینه تحلیلی و كارشناسی دست یابد كه با استفاده از آن می توان تا حدودی اولویت های سرمایه گذاری صنعتی را بدست آورد.

2-2-1- اهداف تحقیق

1- شناسایی قابلیت ها و تعیین اولویت های سرمایه گذاری صنعتی استان كرمانشاه با تأكید بر شاخص سودآوری.

2- شناسایی قابلیت ها و تعیین اولویت های سرمایه گذاری صنعتی استان كرمانشاه با تأكید بر شاخص اشتغال.

3- شناسایی قابلیت ها و تعیین اولویت های سرمایه گذاری صنعتی استان كرمانشاه با تأكید بر شاخص تركیبی سودآوری و اشتغال (شاخص های سرمایه گذاری).

3-2-1- اهمیت تحقیق

بخش صنعت یكی از مهم ترین بخش های اقتصادی در ایجاد رشد و توسعه است. صنعت برای بخش های دیگر راه را هموار می سازد به طوری كه بدون یاری صنعت، فعالیت بخش های دیگر در دنیای كنونی تقریباً دشوار و حتی غیر ممكن است. بنابراین با توجه به نقش كلیدی صنعت دست یابی هر جامعه ای به توسعه اقتصادی، بدون دست یابی به رشد بخش صنعت میسر نیست. اهمیت این مطالعه در این است كه برنامه ریزی و توسعه بخش صنعت را هدفمند نموده و امكان انتخاب استراتژی های توسعه را بر اساس شاخص های با اهمیتی چون اشتغال زایی و سودآوری امكان پذیر می نماید.

4-2-1- کاربرد نتایج تحقیق

1- رهنمون ساختن تحلیل گران و برنامه ریزان صنعتی استان در راستای تعیین اولویت سرمایه گذاری ها و تخصیص اعتبارات صنعتی با توجه به مزیت های نسبی و اولویت های تعیین شده.

2- تعیین قطب های رشد به منظور توسعه فعالیت های اقتصادی و تمركز سرمایه گذاری در منطقه و همچنین اتخاذ سیاست ها و اقدامات تشویقی.

3- شناسایی تولیدات و صنایعی كه از سودآوری و اشتغال زایی بالاتری نسبت به بقیه برخوردارند و    سیاست گذاری تشویق تولید این قبیل صنایع و هدایت منابع و امكانات از صنایعی كه فاقد مزیت می باشد، به سوی این فعالیت ها.

4- كاربرد دیگر نتایج تحلیلی ارایه الگوی مناسبی جهت استفاده از منابع محدود مالی در جهت رشد و تقویت تولید صنعتی برای دست یابی به مزیت های نسبی استان در امر صادرات صنعتی می باشد.

5-2-1- سوال های ویژه تحقیق

از آنجا كه در این تحقیق در ابتدا حدس و گمانی نسبت به نتایج حاصل نمی توان ارائه داد، لذا به صورت محتوایی و تنها بر اساس سؤالات مشخص تحقیق پیش خواهیم رفت. این موضوع با اهمیت است كه روش انتخاب شده به گونه ای است كه تنها از آن می توان در حیطه مشخص و تلاش برای یافتن پاسخ سؤالات استفاده نمود. لذا با توجه به این موضوع سؤالات اصلی این تحقیق به صورت زیر ارائه می گردد:

1- اولویت ها و گرایش های سرمایه گذاری صنعتی استان كرمانشاه با توجه به شاخص سودآوری كدام است؟

2- اولویت ها و گرایش های سرمایه گذاری صنعتی استان كرمانشاه با توجه شاخص اشتغال كدام است؟ 

3- اولویت ها و گرایش های سرمایه گذاری صنعتی استان كرمانشاه با توجه به شاخص تركیبی اشتغال و سودآوری (شاخص های سرمایه گذاری) كدام است؟

6-2-1- روش انجام تحقیق

نوع مطالعه به صورت اسنادی و توصیفی است و جامعه آماری مورد بررسی شامل كلیه كارگاههای صنعتی با ده نفر كاركن و بیشتر صنایع استان كرمانشاه و كل كشور (سال 1383) بر اساس طبقه بندی آیسیك (ISIC) دو رقمی می باشد.

   ابزار تجزیه و تحلیل در این تحقیق فنون آماری به ویژه تاكسونومی عددی و تحلیل عاملی می باشد. برای پردازش داده های خام از نرم افزارهای Excel  وSpss  استفاده خواهد شد.

تاكسونومی عددی از جمله روش هایی است كه قادر است با تلفیق مجموعه ای از شاخص ها، یك مجموعه را به زیر مجموعه های كم و بیش همگن تقسیم كرده و میزان درجه برخورداری هر صنعت را مشخص سازد. این روش علی رغم كاربردهای فراوان آن دارای محدودیت ها و نقایصی است. به طوری كه نتایج آن برای شاخص های همبسته دارای تورش بوده، و همچنین برای همه شاخص ها وزن یكسانی در   نظر می گیرد. برای رفع این مشكلات از روش تحلیل عاملی استفاده می شود. تحلیل عاملی از تكنیك های آماری چند متغیره می باشد، كه از پایه تئوریكی بسیار قوی برخوردار است. به كمك تحلیل عاملی می توان تعداد زیادی  متغیر را به تعداد كمتری از عوامل تقلیل داد، به طوری كه این عامل ها از همدیگر مستقل،      و هر یك تركیب خطی از شاخص های اولیه می باشند. بارزترین مشخصه این روش، قابلیت كاهش حجم داده می باشد، علاوه بر این برای هر كدام از شاخص ها وزن مناسبی تعیین می كند. پس در ابتدا با تكنیك   تحلیل عاملی، هم خطی بین شاخص ها رفع، و شاخص های اولیه به تعدادی فاكتور یا عامل خلاصه،  و به هر یك وزن مناسب داده می شود. سپس با به كارگیری تكنیك تاكسونومی عددی درجه برخورداری صنایع مختلف تعیین می شود. در نهایت با استفاده از همین درجه برخورداری، صنایع را بر اساس سه  شاخص سودآوری، اشتغال و شاخص تركیبی سودآوری و اشتغال (اولویت سرمایه گذاری) رتبه بندی  می كنیم.

:

یکی از مهمترین مسائلی که به طور روزمره کلیه کشورهای جهان با آن سروکار دارند ،مسئله تامین انرژی می باشد.کاهش ذخایر منابع فسیلی و افزایش قیمت نفت و فرآورده های آن از یک سو ولزوم توجه به کاهش آلودگی های زیست محیطی ناشی از سوخت های فسیلی از سوی دیگر ،کشورهای جهان را ترغیب به استفاده از انرژیهای تجدید شونده وپاک نموده است.از جمله منابع تجدیدشونده که امروزه مورد توجه بسیاری از کشورهای اروپایی وآمریکایی قرار گرفته است،سوخت های زیستی (Biofuels)می باشند.یکی از مهمترین انواع سوخت های زیستی ،بیواتانول (Bioethanol) می باشد که از ضایعات محصولات کشاورزی همچون نیشکر ،گندم ،ذرت و چغندر قند تولید می گردد.

در تحقیق حاضر بعد از معرفی وبیان ویژگیهای سوخت های زیستی وبویژه بیواتانول به ارزیابی اقتصادی تولید بیواتانول با استفاده از ضایعات نیشکر کشت وصنعت هفت تپه خوزستان که یکی از تولید کنندگان عمده شکر در کشور می باشد ،پرداخته شده است .نرم افزار مورد استفاده در این تحقیق ،نرم افزار (COMFAR) می باشد که از جمله مهمترین نرم افزار های مورد استفاده شرکتهای مشاور سرمایه گذاری برای امکان سنجی (Feasibility Study) طرح ها می باشد.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- بیان مسئله تحقیق

استفاده روز افزون از سوخت های فسیلی افزایش قیمت محصولات نفتی و کاهش ذخایر موجود سبب گسترش تحقیقات در زمینه منابع جدید و تجدید پذیر انرژی و تلاش در جهت کاهش تکیه بر سوخت های فسیلی از جمله نفت و محصولات نفتی شده است .

از جمله منابع تجدید پذیر انرژی که میتواند جایگزینی برای سوخت های فسیلی شود و امروزه بسیار مورد توجه کشورهای اروپایی و آمریکایی قرار گرفته است “سوخت های زیستی” می­باشند که خود به چند گروه از جمله “بیواتانول” تقسیم می شوند .

بیواتانول یکی از انواع الکلها با فرمول  C2H5OH می باشد که به آن نامهای گوناگونی نظیر الکل اتیلیک ،الکل غلات و… نسبت داده میشود . اتانول دومین عنصر از سری الکلهای آلیفاتیک است که کاملا در آب و حلالهای آلی حل میشود و بسیار آبدوست میباشد . اتانول مایعی بیرنگ با بویی مطبوع میباشد و اغلب اتانولی که در صنعت از آن استفاده میشود الکل 95% یا الکل 95 درجه گویند که 95% آن الکل و 5% آن آب است و از نظر شیمیایی از نقطه انجمادی برابر 115- درجه سلسیوس و نقطه جوشی معادل 78 درجه سلسیوس و وزن مخصوصی برابر79. 0 g/ml در 20 درجه سلسیوس برخوردار است. بیواتانول از تبخیر مؤلفه های قندی بیوماس به وجود می­آید و امروزه بیشتر از محصولات نشاسته ای و قندی تهیه میشود . با پیشرفته شدن فناوری از بیوماس سلولزی مانند درختان و سبزه ها نیز برای تهیه اتانول استفاده

 میشود .مواد اولیه ای که برای تولید بیواتانول مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از :

– ضایعات کشاورزی از قبیل پسمانده مواد و محصولات مانند ساقه ها ، برگها وسبوس غلات .

– ضایعات جنگلی مانند بریده ها و خاک اره های نجاری ، درختان مرده و شاخه های درختان .

– ضایعات جامد شهری شامل زباله های خانگی و محصولات کاغذی .

– ضایعات صنعتی مانند فرآورده های کاغذ سازی و مایع سیاه .

– مواد انرژی زا مثل درختان بارشد سریع و علف هایی که به طور مشخص برای این کار تولید میشوند .

بیواتانول سوختی است که از ضایعات محصولات کشاورزی (منابع تجدید پذیر ) توسط فرایند تخمیری تولید میگردد . از جمله این محصولات کشاورزی میتوان به نیشکر گندم جو برنج چغندر قند ذرت و … اشاره نمود. اتانول در صنایع سوختی غذایی دارویی آرایشی و بهداشتی کاربرد دارد اما استفاده از آن به عنوان سوخت کامل یا ترکیبی با بنزین به سرعت در حال افزایش است. کشورهای اروپایی در نظر دارند 10% سوخت مصرفی در بخش حمل و نقل جاده ای خود را از سوخت های زیستی تامین کنند . سایر کشور های دنیا از جمله برزیل آفریقای جنوبی چین و هند فعالیت های زیادی را برای جایگزینی سوخت های زیستی به جای سوخت های فسیلی آغاز کرده اند.

قابل ذکر است امروزه اتانول به روشهای زیر در بنزین به کار می رود :

1– دوبار فرموله کردن بنزین

2– مخلوط نمودن اتانول با بنزین با در صدهای مختلف

3– اکسیژنه نمودن بنزین جهت کنترل مونوکسید کربن

از سویی سالیانه میلیونها تن ضایعات کشاورزی در کشور تولید میشود که قسمت عمده آن معدوم میگردد . بنابراین در صورتی که بتوان با روشی این ضایعات را به ماده ای سوختی تبدیل نمود صرفه های اقتصادی فراوانی برای کشور دارد . همچنین در صورتی که قیمت تمام شده محاسبه شده اتانول داخلی با منبع اولیه نیشکر پایین تر از قیمت کشور های اروپایی که مصرف کننده عمده این ماده هستند باشد میتوان برای صادرات این ماده نیز آینده ای در نظر گرفت .

در تحقیق حاضر تلاش می گردد ضمن معرفی اجمالی روش تولید بیواتانول از ضایعات کشاورزی (منبع اولیه باگاس نیشکر) به مطالعه موردی ضایعات کشت وصنعت هفت تپه خوزستان جهت تخمین میزان تولید بیواتانول دراین واحد و مباحث مربوط به هزینه – فایده آن بپردازیم .

در بخش دیگر این تحقیق به بررسی صرفه های اقتصادی ناشی از جایگزینی بیواتانول تولیدی با (درجه خلوص99.5%)MTBE  موجود در بنزین تولید داخل میپردازیم. شرکت کشت وصنعت نیشکرهفت تپه خوزستان وکارخانه نیشکرهفت تپه ،درسال1339تاسیس شده است وامروز زیر مجموعه وزارت جهاد کشاورزی است.این شرکت تاکنون توانسته نقش بسیاربالایی درتولید شکرایران ایفا نماید.کارخانه با ظرفیتی بیش از صد هزار تن در سال ،  10در صد شکر مورد نیاز کشور را تولید میکند . کشت و صنعت هفت تپه 13000 هکتار زمین زیر کشت و زمینهای بسیار زیاد کشت نشده دارد . در این مساحت ، سالانه بین 100 تا 120 تن در هکتار نیشکر برداشت می شود. در کارخانه نیشکرهفت تپه علاوه بر شکر سفید فراورده های دیگری به دست می آید که عبارتند از:                                                                         1– باگاس با تفاله نیشکر: باقیمانده ساقه نیشکر پس از آن که عصاره آن گرفته شد به نام باگاس معروف است که از آن به منظور تولید کاغذ فیبر و تخته استفاده میگردد . باگاس به عنوان یکی از عوامل آلوده کننده محیط زیست شناخته شده است و حاوی مواد لیگنوسلولزی بوده که این ترکیبات جزء ترکیبات  پلی ساکارید و غیر قابل تجزیه توسط باکتری ها می­باشند. با استفاده از روش مشروح در این تحقیق امکان تولید اتانول از  ضایعات مجتمع های تولید نیشکر وجود دارد که این روش به صورت گسترده در برزیل آمریکا و کانادا جهت تولید اتانول جایگزین سوخت کاربرد دارد .

2- ملاس: به باقیمانده شربت غلیظ پس از پخت های متعدد نیشکر که دارای مواد قندی است و امکان خارج نمودن آن به صورت کریستال شکر نمیرود ملاس گفته میشود . ملاس نیشکر به دلیل داشتن ترکیبات معدنی بیش از اندازه از لحاظ تولید کنند گان اتانول غیر صنعتی مطلوب نمی­باشد. لذا یکی از کاربردهای ملاس نیشکر تولید اتانول صنعتی برای جایگزینی در سوخت است .

سعی میشود این  طرح کاملا  با کاربرد علمی و صنعتی برای هر دو گروه پژوهشگران در انرژی های تجدید پذیر و سرمایه گذاران در ایده های نو جهت استفاده ارائه گردد.

2-1- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

با توجه به پایان پذیری انرژی های فسیلی و افزایش روزافزون قیمت آن وآلودگی های زیست محیطی و پایین آمدن ظرفیت تولید این نوع سوخت ها در ایران و حتی در جهان جستجوی منابع جایگزین به لحاظ اقتصادی مهم میباشد.پیل های سوخت هیدروژن و سوخت های بیواتانول ، از گزینه های جایگزینی برای بنزین میباشد که هیچ یک از این دو مورد برای محیط زیست در مقایسه با بنزین مشکلی ایجاد نمیکنند.تکنولوژی پیل سوخت هیدروژن بسیار گران است و برای بهره گیری انبوه نیاز به تحقیقات بسیاری دارد . ولی بیو اتانول ماده ارزان قیمت تر است و میتوان آنرا از ضایعات و پسماندها تهیه کرد .

با توجه به مواد اولیه قابل دسترس، کشورهای مختلف از مواد متفاوتی برای این کار استفاده میکنند به طور مثال در برزیل از نیشکر و در آمریکا از ذرت و در سوئد و کانادا از ضایعات چوب و در ایتالیا از ضایعات فرآیند تولید نوشیدنی ها و در ایران از ملاس چغندر و نیشکر نیز یاد می­شود. البته از  اتانول به عنوان جایگزینی برای ماده  MTBE استفاده می­کنند.

ماده MTBEبرای افزایش عدد اکتان بنزین ، بهبود احتراق و بهبود خاصیت ضد تقه آن مورد استفاده قرار می­گیرد. این ماده اکسید کننده­ای است که اکسیژن داخل بنزین را بین 2 تا 7. 2 درصد تنظیم میکند و آرام سوزی بنزین را افزایش می­دهد . همچنین باعث کاهش مواد آروماتیکی که نوعی مواد مضر هستند می­شود. البته چند سالی است که گزارشهای مختلفی در مورد آلودگی آبهای زیر زمینی، هوا و خاک به وسیله این ماده آلی منتشر شده است .

در اروپا از ابتدای سال 2006 میلادی اضافه کردن 2 % بیواتانول به بنزین مصرفی در  جایگاههای سوخت اجباری شده است. حذف MTBE و جایگزینی بیواتانول در اکثر ایالات آمریکا اجرایی شده است . در ایران بالغ بر 40 کارخانه تولید کننده الکل وجود دارد که با مشکلات زیادی روبرو هستند و اغلب دچار فرسودگی تجهیزات اند و همگی برای تولید الکل ، از ملاس استفاده می­کنند. در حال حاضر بزرگترین کارخانه در ایران سالانه 33 میلیون لیتر الکل بیواتانول تولید میکند جایگزینی حتی 5% از بنزین توسط اتانول (یا حداقل ترکیبی از بنزین و اتانول) در موتورهای فعلی اتومبیل ها، نه تنها مشکلی ایجاد  نمی­کند بلکه باعث کاهش 12.7 درصدی واردات بنزین خواهد شد .

میدانیم که بیواتانول یک جایگزین تجدید پذیر برای سوخت های فسیلی است.بنابراین تحقیق در زمینه این نوع صنعت با در نظر گرفتن حجم بالای ضایعات کشاورزی در ایران (نهاده اولیه) و بررسی صرفه های اقتصادی ناشی از آن امری حیاتی بشمار می رود وبا  مطالعه موردی کشت  و صنعت هفت تپه می توان این روش را به سایر نقاط و واحدهای عمده کشاورزی در ایران بسط داد.

3-1- اهداف تحقیق

1- معرفی سوخت های زیستی (BIO FUELS)

2- معرفی صنعت تولید بیواتانول.

3- بررسی ضایعات نیشکر درکشت و صنعت هفت تپه خوزستان.

4- بررسی ظرفیت تولید بیواتانول با استفاده از ضایعات کشت و صنعت هفت تپه.

5- معرفی هزینه ها و منافع تولید بیواتانول.

6- بررسی منافع اقتصادی جایگزینی بیواتانول  تولیدی با MTBE در بنزین تولیدی  کشور .

7- بررسی امکان ایجاد اشتغال درناحیه هفت تپه خوزستان با استفاده از انرژی های نو.

1 .1 تاریخچه‌ی معادلات انتگرال

معادلات انتگرال یکی از مهمترین شاخه­های ریاضی کاربردی است، که به‌واسطه‌ی تبدیل مسائل معادلات دیفرانسیل با مقادیر مرزی و اولیه به این معادلات ، اهمیت بسیاری دارند. بویس ریموند[1] اولین کسی بود که نام معادلات انتگرال را بروی این دسته از معادلات قرارداد [1] ، ولی در عمل لاپلاس[2] اولین کسی بود که در سال 1782 ، برای حل معادلات دیفرانسیل ، معادله‌ی انتگرال

را مطرح نمود[1] . به دنبال آن، فوریه [3] در سال 1811، برای حل مسائل حرارت، آبل[4] در سال 1823، در حل مسائل مکانیکی ،

 پواسون [5] در سال 1826، در تئوری مغناطیس و لیوویل [6] در سال 1823، در حل برخی معادلات دیفرانسیل، از معادلات انتگرال استفاده کردند . نیومن[7] در سال 18701، مساله ی دیریکله (تعیین تابع f روی سطح S که درمعادله ی لاپلاس صدق کند) ، را تبدیل به یک معادله انتگرال نمود و نیز پوانکاره [8] در سال 1895 ، در بهبود حل معادلات انتگرال بسیار تاثیر گذار بود وی معادله انتگرال

را که متناظر با معادله ی دیفرانسیل با مشتقات جزئی

که منسوب به معادله ی حرکت موج می باشد ، مورد بررسی قرار داد ولترا در سال 1896، برای اولین بار نظریه ی عمومی معادلات انتگرال را ارائه نمود[1].

در سال 1900 ، ریاضی دان سوئدی به نام فردهلم یک دسته بندی کلی از معادلات انتگرال خطی به فرم

(1. 1)

را ارائه نمود که شامل دسته بندی خاص از معادلات ولترا نیز بودند. در  ادامه هیلبرت به تحقیق در مورد معاملات انتگرال پرداخت و برای حل این معادلات، فضای هیلبرت را تعریف نمود[1].

یکی از کارهای مهم ایشان ، فرموله کردن مسائل معادلات دیفرانسیل معمولی و جزئی با شرایط مرزی و اولیه به صورت یک معادله انتگرال بود و به این ترتیب حرکتی نو در حل این گونه معادلات به وجود آمد. به علاوه اصطلاح نوع اول و دوم که امروزه در معادلات انتگرال به کار می رود، اولین بار توسط هیلبرت پیشنهاد داده شد.

بسیاری از مسائل مهم ریاضیات و فیزیک به معادلات انتگرال منتهی می شوند سیستم های دینامیکی هم چون معادلات دیفرانسیل، معادلات انتگرال ، کنترل بهینه و غیره  در تمامی زمینه های علوم مهندسی، مدل سازی  و پیش بینی مانند تئوری های آنالیز تابعی و فرآیندهای تصادفی به کار می روند. نظر به اینکه حل تحلیلی رده هایی از معادلات انتگرال، به علت پیچیدگی و صرف وقت و هزینه، مقدور نیست یا حل آنها به آسانی امکان پذیر نیست لذا از رویکردهای عددی برای محاسبه ی جواب تقریبی این رده از معادلات استفاده می کنیم. بنابراین، به کارگیری روش های عددی در حل معاملات انتگرال اهمیت بسزایی دارند که یکی از روشهای عددی متداول و موثر روش تقریب بلوکی است.

تعریف 1.1.1 (معادلات انتگرال) به معادلاتی گفته می شود که در ان تابع مجهول، زیر یک یا چند علامت انتگرال ظاهر می شود. فرم کلی یک معادله انتگرال خطی به صورت زیر است.

(1 .2)

که در آن ، fتابع مجهول و k، g وh توابعی معلوم هستند. تابع  هسته ی معادله ی انتگرال نامیده می شود.  عددی حقیقی یا مختلط و a عددی حقیقی است. در معادله ی فوق ، حد بالایی انتگرال ممکن است عدد ثابت یا متغیر s باشد