Purificazione del biogas attraverso l'uso di un sistema microalga-batterico in stagni semi-industriali ad alta velocità

Riepilogo

L'inquinamento atmosferico ha un impatto sulla qualità della vita di tutti gli organismi. In questo articolo descriviamo l'utilizzo della biotecnologia delle microalghe per il trattamento del biogas (rimozione simultanea di anidride carbonica e idrogeno solforato) e la produzione di biometano attraverso stagni algali aperti semi-industriali ad alto tasso e successiva analisi dell'efficienza del trattamento, del pH, dell'ossigeno disciolto e della crescita delle microalghe.

Abstract

Negli ultimi anni sono emerse diverse tecnologie per purificare il biogas in biometano. Questa depurazione comporta una riduzione della concentrazione di gas inquinanti come l'anidride carbonica e l'idrogeno solforato per aumentare il contenuto di metano. In questo studio, abbiamo utilizzato una tecnologia di coltivazione di microalghe per trattare e purificare il biogas prodotto dai rifiuti organici dell'industria suinicola per ottenere biometano pronto all'uso. Per la coltivazione e la purificazione, a San Juan de los Lagos, in Messico, sono stati installati due fotobioreattori a laghetto aperto da 22,2^m3 accoppiati con un sistema di colonne di assorbimento-desorbimento. Sono stati testati diversi rapporti liquido/biogas di ricircolo (L/G) per ottenere le massime efficienze di rimozione; sono stati misurati altri parametri, come il pH, l'ossigeno disciolto (DO), la temperatura e la crescita della biomassa. Gli L/G più efficienti sono stati 1,6 e 2,5, con un effluente di biogas trattato con una composizione del 6,8%vol e del 6,6%vol in CO₂, rispettivamente, ed efficienze di rimozione per H₂S fino al 98,9%, oltre a mantenere valori di contaminazione da O₂ inferiori al 2% vol. Abbiamo scoperto che il pH determina notevolmente la rimozione di CO₂ , più di L/G, durante la coltivazione a causa della sua partecipazione al processo fotosintetico delle microalghe e della sua capacità di variare il pH quando solubilizzata a causa della sua natura acida. DO, e la temperatura hanno oscillato come previsto dai cicli naturali luce-buio della fotosintesi e dall'ora del giorno, rispettivamente. La crescita della biomassa variava con l'alimentazione di CO₂ e nutrienti, nonché con la raccolta del reattore; Tuttavia, la tendenza è rimasta pronta per la crescita.

Introduzione

Negli ultimi anni sono emerse diverse tecnologie per purificare il biogas in biometano, promuovendone l'utilizzo come combustibile non fossile, mitigando così le emissioni inutilizzabili^di metano 1. L'inquinamento atmosferico è un problema che colpisce la maggior parte della popolazione mondiale, in particolare nelle aree urbanizzate; In definitiva, circa il 92% della popolazione mondiale respira aria inquinata². In America Latina, i tassi di inquinamento atmosferico sono principalmente creati dall'uso di combustibili, per cui nel 2014 il 48% dell'inquinamento atmosferico è stato causato dal settore della produzione di e....

Protocollo

1. Configurazione del sistema

NOTA: Nella Figura 2 è mostrato uno schema delle tubazioni e della strumentazione (P&ID) del sistema descritto in questo protocollo.

1. Allestimento del reattore
   1. Preparare il terreno livellandolo e compattandolo per migliorare la stabilità del reattore.
   2. Su un campo aperto, scavare due buche allungate e a 3 m dall'estremità, scavare ulteriormente una buca profonda 3 m² e 1 m (nota come pozzo di aerazione).
   3. Posizionare due HRAP (Figura 3) all'interno dello spazio su supporti metallici ricope....

Discussione

Nel corso degli anni, questa tecnologia algale è stata testata e utilizzata come alternativa alle dure e costose tecniche fisico-chimiche per purificare il biogas. In particolare, il genere Arthrospira è ampiamente utilizzato per questo scopo specifico, insieme alla clorella. Ci sono poche metodologie, tuttavia, che vengono realizzate su scala semi-industriale, il che aggiunge valore a questa procedura.

È fondamentale mantenere concentrazioni di O₂ più basse ut.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
1" rotameter	CICLOTEC	N/A
1" rotameter	GPI	A10-LMA100IA1
Absorption tank	EFISA	Made under previous design
Air blower (2.35 HP)	Elmo Rietschle	2BH11007AH01
Biogas blower (2 HP)	Elmo Rietschle	2BH11007AH01
Biogas composition measure	Geotech	BIOGAS 5000
Data-acquisition device	LabJack Co.	U3-LV
Diffuser tubes	Aero-Tube	C3060AR
DO sensor	Applisens	Z10023525
Dodecahydrated trisodium phosphate	Quimica PIMA	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Dodecahydrated trisodium phosphate	Fermont	35963	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Durapore membrane (45 µm)	MerckMillipore	HVLP04700
Electric motor 1.5 HP	Weg	00158ET3ERS56C
Ferrous sulfate heptahydrate	Agroquimica Samet	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Ferrous sulfate heptahydrate	Fermont	63593	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Geomembrane	GEOSINCERE	N/A
Magnesium sulfate heptahydrate	Tepeyac	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Magnesium sulfate heptahydrate	Fermont	63623	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Paddle wheel	GSI	Made under previous design
pH sensor	Van London pHoenix	715-772-0041
Portable screen	Rasspberry	Pi 3 B+
Recirculation centrifugal pump (1.5 HP)	Aquapak	ALY 15
Sodium bicarbonate	Industria del alcali	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium bicarbonate	Fermont	12903	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Sodium chloride	Sal Colima	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium chloride	Fermont	24912	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Sodium nitrate	Vitraquim	N/A	Fertilizer grade (greenhouse and experior use)
Sodium nitrate	Fermont	41903	Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)
Storing program (pH, DO)	Python Software Foundation	Python IDLE 2.7
Tedlar bags	SKC Inc.	232-25
Temperature recorder	T&D	TR-52i
UV-Vis Spectrophotometer	ThermoFisher Scientific instrument	GENESYS 10S
Vacuum pump	EVAR	EV-40