در این پژوهش، طراحی راکتور گازی‌سازی بستر سیال با ارتفاع 150 سانتی‌متر به منظور استخراج گاز هیدروژن و تولید هیدروژن سبز از زیست‌توده و ضایعات جامد کشاورزی و پلیمری موجود در دورریزهای شهری نظیر پلاستیک‌ها با درصدهای مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. فرآیند گازی‌سازی در این راکتور شامل چندین مرحله کلیدی است که نیازمند کنترل دقیق خواص فیزیکی سیال در طول فرآیند است. در مرحله اول، مواد اولیه به اندازه‌های مناسب خرد می‌شوند تا سطح تماس با عامل گازدار (بخار آب یا اکسیژن) افزایش یابد. سپس این مواد به راکتور منتقل می‌شوند و تحت شرایط حرارتی بین 700 تا 1100 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرند. در این شرایط، واکنش‌های شیمیایی شامل تجزیه حرارتی و اکسیداسیون آغاز می‌شود که منجر به تولید گاز سنتزی شامل هیدروژن، مونوکسید کربن و سایر محصولات جانبی می‌شود. کنترل دمای راکتور به کمک تزریق بخار آب یکی از جنبه‌های حیاتی در این فرآیند است که به تنظیم دما و جلوگیری از تشکیل کک کمک می‌کند. همچنین، برای دستیابی به کیفیت و خلوص بالای هیدروژن (بین 70% تا 90%)، مراحل جداسازی و تصفیه گاز سنتزی ضروری است. این مراحل معمولاً شامل جذب با فشار متغیر و استفاده از غشاهای انتخابی برای جداسازی هیدروژن از مونوکسید کربن و دی‌اکسید کربن است.

علاوه بر استخراج گاز هیدروژن، استفاده از زیست‌توده به عنوان ماده اولیه در راکتور گازی‌سازی منجر به نشر کربن منفی می‌شود. این فرآیند به معنی حذف بیش‌تر دی‌اکسید کربن از جو نسبت به مقدار منتشرشده آن است. زیست‌توده (ضایعات کشاورزی) در طول رشد خود، دی‌اکسید کربن هوا را جذب و در بافت‌های خود ذخیره می‌کنند. در راکتور گازی‌سازی، زیست‌توده تحت دمای بالا و با کمبود اکسیژن به گاز سنتز تبدیل می‌شود که حاوی هیدروژن، مونوکسید کربن و متان است. در این طرح ضمن جداسازی هیدروژن از گاز سنتز، کربن باقی مانده با فناوری جذب، بهره‌برداری و

ذخیره‌سازی کربن کنترل می‌شود. با کاربرد گسترده راکتورهای گازی‌سازی در مقیاس صنعتی علاوه بر تولید هیدروژن سبز، نشر کربن منفی و کاهش فعالانه گاز کربن دیاکسید موجود در جو محقق می‌شود.

در ادامه فرآیند گازی‌سازی، پس از استخراج گاز هیدروژن، بخش باقی مانده گاز سنتز (عمدتا کربن مونوکسید) در حضور کاتالیست‌های کبالت یا آهن به هیدروکربن‌های مایع (مانند دیزل، نفتا یا واکس) تبدیل می‌شود. این فرآیند، فرآیند فیشر-تروپش نامیده‌شده که از جمله اهداف این پروژه در فازهای بعدی می‌باشد.

مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:

1. مدل‌سازی فرآیند تولید هیدروژن شامل غربالگری خوراک (پسماندهای کشاورزی، چوبی و صنعتی)
2. طراحی آزمایش و بررسی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی هر نوع زیست‌توده – تحلیل ترکیب شیمیایی،
   میکروبیولوژیکی و قابلیت احتراق
3. شبیه‌سازی رفتار جریان، انتقال حرارت و تولید محصولات(محاسبات ابعادی، حرارتی، کنترل دما و فشار) و مشخصه‌گذاری راکتور
4. طراحی راکتور اولیه بستر سیال:

• سیستم ورودی راکتور شامل سیستم همزن، سیستم توزیع هیدرولیکی، قیف تغذیه (توزیع یکنواخت زیست‌توده
• سیستم خروجی راکتور طراحی سیستم جداسازی (جداسازی محصولات گازی و جلوگیری از انسداد

5. آنالیز عملکرد راکتور (دمای عمل، زمان ماند، نسبت خوراک به گاز) و بهینه‌سازی راکتور
6. ارزیابی خلوص هیدروژن تولیدی (آزمایش‌های دما، آزمایش‌های زمان ماند، تحلیل ترکیب گازهای خروجی