A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يؤثر تلوث الهواء على نوعية حياة جميع الكائنات الحية. هنا ، نصف استخدام التكنولوجيا الحيوية للطحالب الدقيقة لمعالجة الغاز الحيوي (الإزالة المتزامنة لثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين) وإنتاج الميثان الحيوي من خلال أحواض الطحالب المفتوحة عالية المعدل شبه الصناعية والتحليل اللاحق لكفاءة المعالجة ، ودرجة الحموضة ، والأكسجين المذاب ، ونمو الطحالب الدقيقة.

Abstract

في السنوات الأخيرة ، ظهر عدد من التقنيات لتنقية الغاز الحيوي إلى الميثان الحيوي. يستلزم هذا التنقية انخفاضا في تركيز الغازات الملوثة مثل ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين لزيادة محتوى الميثان. في هذه الدراسة ، استخدمنا تقنية زراعة الطحالب الدقيقة لمعالجة وتنقية الغاز الحيوي المنتج من النفايات العضوية من صناعة الخنازير للحصول على الميثان الحيوي الجاهز للاستخدام. للزراعة والتنقية ، تم إنشاء مفاعلين بيولوجيين ضوئيين مفتوحين بمساحة 22.2 م3 مقترنين بنظام عمود امتصاص وامتصاص في سان خوان دي لوس لاغوس ، المكسيك. تم اختبار العديد من نسب سائل إعادة التدوير / الغاز الحيوي (L / G) للحصول على أعلى كفاءة في الإزالة. تم قياس المعلمات الأخرى ، مثل درجة الحموضة والأكسجين المذاب (DO) ودرجة الحرارة ونمو الكتلة الحيوية. كانت L/Gs الأكثر كفاءة هي 1.6 و 2.5 ، مما أدى إلى تدفق الغاز الحيوي المعالج بتركيبة 6.8٪ حجم و 6.6٪ حجم في ثاني أكسيدالكربون ، على التوالي ، وكفاءة إزالة H2S تصل إلى 98.9٪ ، بالإضافة إلى الحفاظ على قيم تلوث O2 أقل من 2٪ حجم. وجدنا أن الرقم الهيدروجيني يحدد بشكل كبير إزالة CO2 ، أكثر من L / G ، أثناء الزراعة بسبب مشاركته في عملية التمثيل الضوئي للطحالب الدقيقة وقدرته على تغيير درجة الحموضة عند إذابته بسبب طبيعته الحمضية. تذبذب درجة الحرارة كما هو متوقع من الدورات الطبيعية الفاتحة المظلمة لعملية التمثيل الضوئي والوقت من اليوم ، على التوالي. وتباين نمو الكتلة الحيوية مع ثاني أكسيد الكربون2 وتغذية المغذيات وكذلك حصاد المفاعلات. ومع ذلك، ظل الاتجاه مهيأ للنمو.

Introduction

في السنوات الأخيرة ، ظهرت العديد من التقنيات لتنقية الغاز الحيوي إلى الميثان الحيوي ، وتعزيز استخدامه كوقود غير أحفوري ، وبالتالي التخفيف من انبعاثات الميثان غير القابلة للتحسان1. تلوث الهواء مشكلة تؤثر على معظم سكان العالم ، لا سيما في المناطق الحضرية. في نهاية المطاف ، يتنفس حوالي 92٪ من سكان العالم هواء ملوثا2. في أمريكا اللاتينية ، يتم إنشاء معدلات تلوث الهواء في الغالب عن طريق استخدام الوقود ، حيث في عام 2014 ، تم جلب 48٪ من تلوث الهواء من قبل قطاع إنتاج الكهرباء والحرارة3.

في العقد الماضي ، تم اقتراح المزيد والمزيد من الدراسات حول العلاقة بين الملوثات في الهواء وا....

Protocol

1. إعداد النظام

ملاحظة: يظهر الشكل 2 مخطط الأنابيب والأجهزة (P&ID) للنظام الموصوف في هذا البروتوكول.

  1. إعداد المفاعل
    1. جهز الأرض عن طريق تسويتها وضغطها لتحسين استقرار المفاعل.
    2. في حقل مفتوح ، احفر فتحتين ممدودتين و 3 أمتار من النهاية ، وحفر حفرة بعمق 3 م2 و 1 م (تعرف باسم بئر التهوية).
    3. ضع اثنين من HRAPs (الشكل 3) داخل المساحة على دعامات معدنية مغطاة بغشاء أرضي. يجب أن يكون لكل مفاعل قدرة تشغيل تبلغ 22.2 م3.
    4. ضع مضخة هواء لكل مفاعل بقوة 1728.42 واط (2.35 حصان) بالقرب من نقطة HRAPs حيث تم حفر آبار الته....

النتائج

بعد البروتوكول ، تم بناء النظام واختباره وتلقيحه. تم قياس الظروف وتخزينها ، وتم أخذ العينات وتحليلها. تم تنفيذ البروتوكول لمدة عام ، بدءا من أكتوبر 2019 ويستمر حتى أكتوبر 2020. من المهم الإشارة إلى أنه من الآن فصاعدا ، سيشار إلى HRAPs باسم RT3 و RT4.

إنتاجية الميثان الحيوي
م?.......

Discussion

على مر السنين ، تم اختبار تقنية الطحالب هذه واستخدامها كبديل للتقنيات الفيزيائية والكيميائية القاسية والمكلفة لتنقية الغاز الحيوي. على وجه الخصوص ، يستخدم جنس Arthrospira على نطاق واسع لهذا الغرض المحدد ، جنبا إلى جنب مع شلوريلا. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من المنهجيات التي يتم إجراؤها ع.......

Disclosures

تضارب المصالح. يعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم تضارب في المصالح.

Acknowledgements

نشكر مشروع DGAPA UNAM رقم IT100423 على التمويل الجزئي. كما نشكر PROAN و GSI على السماح لنا بمشاركة الخبرات الفنية حول تركيبات الغاز الحيوي الضوئية التي تعمل على ترقية المنشآت الكاملة. إن الدعم الفني المقدم من بيدرو باستور هيرنانديز غيريرو وكارلوس مارتن سيغالا وخوان فرانسيسكو دياز ماركيز ومارغريتا إليزابيث سيسنيروس أورتيز وروبرتو سوتيرو بريونيس مينديز ودانيال دي لوس كوبوس فاسكونسيلوس هو موضع تقدير كبير. تم إجراء جزء من هذا البحث في مختبر IIUNAM للهندسة البيئية بشهادة ISO 9001: 2015.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1" rotameterCICLOTECN/A
1" rotameterGPIA10-LMA100IA1
Absorption tankEFISAMade under previous design
Air blower (2.35 HP)Elmo Rietschle2BH11007AH01
Biogas blower (2 HP)Elmo Rietschle2BH11007AH01
Biogas composition measureGeotechBIOGAS 5000
Data-acquisition deviceLabJack Co.U3-LV
Diffuser tubesAero-TubeC3060AR
DO sensorApplisensZ10023525
Dodecahydrated trisodium phosphate Quimica PIMAN/AFertilizer grade (greenhouse and experior use)
Dodecahydrated trisodium phosphate Fermont35963Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Durapore membrane (45 µm)MerckMilliporeHVLP04700 
Electric motor 1.5 HPWeg00158ET3ERS56C
Ferrous sulfate heptahydrateAgroquimica SametN/AFertilizer grade (greenhouse and experior use)
Ferrous sulfate heptahydrateFermont63593Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
GeomembraneGEOSINCEREN/A
Magnesium sulfate heptahydrateTepeyacN/AFertilizer grade (greenhouse and experior use)
Magnesium sulfate heptahydrateFermont63623Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Paddle wheelGSIMade under previous design
pH sensorVan London pHoenix715-772-0041
Portable screenRasspberryPi 3 B+
Recirculation centrifugal pump (1.5 HP)Aquapak ALY 15
Sodium bicarbonateIndustria del alcaliN/AFertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium bicarbonateFermont12903Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Sodium chlorideSal ColimaN/AFertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium chlorideFermont24912Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Sodium nitrateVitraquimN/AFertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium nitrateFermont41903Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Storing program (pH, DO) Python Software Foundation Python IDLE 2.7
Tedlar bagsSKC Inc.232-25
Temperature recorderT&DTR-52i
UV-Vis SpectrophotometerThermoFisher Scientific instrumentGENESYS 10S 
Vacuum pumpEVAREV-40

References

  1. Muñoz, R., Meier, L., Diaz, I., Jeison, D. A review on the state-of-the-art of physical/chemical and biological technologies for biogas upgrading. Rev Environ Sci Biotechnol. 14, 727-759 (2015).
  2. Karimi, B., Shokrinezhad, B.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

205 L G Arthrospira maxima

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved