JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Загрязнение воздуха влияет на качество жизни всех организмов. В данной статье мы опишем применение биотехнологии микроводорослей для обработки биогаза (одновременное удаление углекислого газа и сероводорода) и получения биометана через полупромышленные открытые водорослевые пруды с высокой скоростью и последующий анализ эффективности очистки, рН, растворенного кислорода и роста микроводорослей.

Аннотация

В последние годы появился ряд технологий по очистке биогаза в биометан. Эта очистка влечет за собой снижение концентрации загрязняющих газов, таких как углекислый газ и сероводород, для увеличения содержания метана. В данном исследовании мы использовали технологию культивирования микроводорослей для обработки и очистки биогаза, полученного из органических отходов свиноводства, с получением готового к использованию биометана. Для культивирования и очистки в Сан-Хуан-де-лос-Лагос (Мексика) были установлены два фотобиореактора с открытым прудом объемом 22,2м3 в сочетании с системой абсорбционно-десорбционных колонн. Было испытано несколько соотношений рециркуляционной жидкости/биогаза (L/G) для получения максимальной эффективности удаления; другие параметры, такие как pH, растворенный кислород (РК), температура и рост биомассы, были измерены. Наиболее эффективными L/G были 1,6 и 2,5, что привело к получению очищенных биогазовых стоков с составом 6,8% об. и 6,6% об. поСО2 соответственно и эффективности удаленияH2Sдо 98,9%, а также поддержанию значений загрязненияO2 менее 2% об. Мы обнаружили, что рН в значительной степени определяет удалениеСО2 , в большей степени, чем L/G, во время культивирования из-за его участия в процессе фотосинтеза микроводорослей и его способности изменять рН при солюбилизации из-за его кислой природы. DO, и температура колебались, как и ожидалось, от светлых и темных природных циклов фотосинтеза и времени суток соответственно. Рост биомассы варьировался в зависимости отСО2 и питательных веществ, а также от сбора в реакторе; Тем не менее, тенденция к росту сохраняется.

Введение

В последние годы появилось несколько технологий очистки биогаза до биометана, способствующих его использованию в качестве неископаемого топлива, что позволяет тем самымснизить выбросы метана, не поддающиеся восстановлению1. Загрязнение воздуха является проблемой, затрагивающей большую часть населения мира, особенно в урбанизированных районах; В конечном счете, около 92% населения мира дышит загрязненнымвоздухом2. В Латинской Америке уровень загрязнения воздуха в основном обусловлен использованием топлива, при этом в 2014 году 48% загрязнения воздуха быловызвано сектором производства электроэнергии и тепла3.

В последнее десятилетие было предложено все больше и больше исследований взаимосвязи между загрязняющими веществами в воздухе и повышением уровня смертности, утверждая, что существует сильная корреляция между обоими наборами данных, особенно среди детского населения.

В качестве способа избежать дальнейшего загрязнения воздуха было предложено несколько стратегий; одним из них является использование возобновляемых источников энергии, в том числе ветряных турбин и фотоэлектрических элементов, которые уменьшают выбросСО2 в атмосферу 4,5. Другим возобновляемым источником энергии является биогаз, побочный продукт анаэробного сбраживания органического вещества, образующийся вместе с жидким органическим дигестатом6. Этот газ состоит из смеси газов, а их пропорции зависят от источника органического вещества, используемого для анаэробного сбраживания (осадок сточных вод, навоз крупного рогатого скота или агропромышленные биоотходы). Как правило, этоCH4 (53%-70% об.),CO2 (30%-47% об.),N2 (0%-3% об.),H2O(5%-10% об.),O2 (0%-1% об.),H2S (0-10 000 ppmv), NH3 (0-100 ppmv), углеводороды (0-200 мг/м3) и силоксаны (0-41 мг/м3)7,8,9, где научное сообщество заинтересовано в газе метане, поскольку он является возобновляемым энергетическим компонентом смеси.

Однако биогаз нельзя просто сжигать в том виде, в котором он получен, потому что побочные продукты реакции могут быть вредными и загрязняющими; Это приводит к необходимости обработки и очистки смеси для увеличения процентного содержания метана и уменьшения оставшегося, по сути, превращая его в биометан10. Этот процесс также известен как обновление. Несмотря на то, что в настоящее время существуют коммерческие технологии такой обработки, эти технологии имеют ряд экономических и экологических недостатков 11,12,13. Например, системы с промывкой активированным углем и водой (ACF-WS), промывкой водой под давлением (PWS), газопроницаемостью (GPHR) и короткоцикловой адсорбцией (PSA) имеют некоторые экономические или другие недостатки воздействия на окружающую среду. Жизнеспособной альтернативой (рис. 1) является использование биологических систем, таких как те, которые объединяют микроводоросли и бактерии, выращенные в фотобиореакторах; К некоторым преимуществам относятся простота конструкции и эксплуатации, низкие эксплуатационные расходы, а также экологичность операций и побочных продуктов 10,13,14. Когда биогаз очищается до биометана, последний может быть использован в качестве заменителя природного газа, а дигестат может быть использован в качестве источника питательных веществ для поддержки роста микроводорослей в системе10.

Методом, широко используемым в этой процедуре модернизации, является выращивание микроводорослей в фотореакторах с открытыми дорожками качения в сочетании с абсорбционной колонной из-за более низких эксплуатационных расходов и минимальноготребуемого инвестиционного капитала6. Наиболее часто используемым типом реактора качения для этого применения является водорослевый пруд с высокой скоростью (HRAP), который представляет собой неглубокий пруд с дорожкой качения, в котором циркуляция водорослевого бульона происходит через маломощное лопастное колесо14. Эти реакторы требуют больших площадей для их установки и очень восприимчивы к загрязнению при использовании в наружных условиях; в процессах очистки биогаза рекомендуется использовать щелочные условия (рН > 9,5) и использовать виды водорослей, которые процветают при более высоких уровнях рН, чтобы улучшить удалениеCO2 иH2S, избегая при этом загрязнения15,16.

Данное исследование было направлено на определение эффективности очистки биогаза и конечного производства биометана с использованием фотобиореакторов HRAP в сочетании с системой абсорбционно-десорбционных колонн и консорциумом микроводорослей.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

протокол

1. Настройка системы

ПРИМЕЧАНИЕ: Схема трубопроводов и контрольно-измерительных приборов (P&ID) системы, описанной в этом протоколе, показана на рисунке 2.

  1. Настройка реактора
    1. Подготовьте грунт, выровняв и уплотнив его, чтобы повысить устойчивость реактора.
    2. На открытом поле выкопайте две вытянутые ямы и в 3 м от конца, далее выкопайте яму глубиной 3м2 и 1 м (известную как аэрационный колодец).
    3. Разместите два HRAP (Рисунок 3) в пространстве на металлических опорах, покрытых геомембраной. Каждый реактор должен иметь рабочую мощность 22,2м3.
    4. Разместите воздушный насос на реактор мощностью 1728,42 Вт (2,35 л.с.) рядом с точкой HRAP, где были вырыты аэрационные колодцы.
    5. Закрепите лопастное колесо (приводимое в движение электродвигателем мощностью 1103,24 Вт [1,5 л.с.]) поперек реактора, чтобы обеспечить контакт между биомассой и средой.
  2. Установка газоподготовки (рис. 4)
    1. Постройте десорбционную колонну с 6-дюймовой трубкой из поливинилхлорида (ПВХ), где входной ток поступает на 2 м от покрытого верха, а выходной ток течет снизу (рисунок 2).
    2. Установите абсорбционный резервуар (Vt: 2,55 м3), где поток газа на входе (неочищенный биогаз) барботируется снизу через 11 диффузорных трубок и поступает из анаэробного реактора через 4-дюймовый трубопровод из ПВХ, проходящий через воздуходувку для биогаза, ротаметр 1 дюйм и отверстие для отбора проб, в то время как жидкость поступает из рециркуляции среды после десорбционной колонны на дне резервуара. Выпускное отверстие для жидкости расположено сбоку бака. Он транспортирует обогащеннуюСО2 среду к колонке контроля уровня, а газ выходит из выпускного отверстия в верхней части резервуара, который соединен с трубопроводом из ПВХ диаметром 1 дюйм для проведения полученного биометана в горелку для его непрерывного сжигания (рис. 2).
    3. Подключите абсорбционный резервуар к десорбционной колонне через 4-дюймовую трубку из ПВХ, пройдя через отверстие для отбора проб между обеими операциями (Рисунок 2).
    4. Постройте колонку контроля уровня с 6-дюймовой трубкой из ПВХ, где впускное отверстие расположено внизу. Имеет два выхода (управляются с помощью дроссельных затворов), в зависимости от потребностей системы; первый расположен на высоте 2,5 м, а второй – на высоте 3 м от земли (рис. 2).
    5. Подключите фотобиореакторы HRAP через 2-дюймовый трубопровод из ПВХ к 6-дюймовой десорбционной колонне, пройдя через рециркуляционный центробежный насос (1103,24 Вт [1,5 л.с.]) и ротаметр 1 дюйм (рис. 2).
    6. Подсоедините колонку контроля уровня через трубку из ПВХ 4 дюйма к трубке из ПВХ по графику 40, пройдя через отверстие для отбора проб. Затем подсоедините его к части гибкой трубки из ПВХ, затем к другой трубке из ПВХ по графику 40 и, наконец, к трубке из ПВХ 4 дюйма, которая открывается к фотобиореакторам HRAP (рис. 2).
    7. Установите байпас десорбционной колонны с 2-дюймовым трубопроводом из ПВХ и подсоедините его к основной трубе перед отверстием для отбора проб (Рисунок 2).

2. Функциональное тестирование системы

  1. Рециркуляционный центробежный насос (1103,24 Вт [1,5 л.с.])
    1. Чтобы определить максимальный расход насоса, заправьте внутреннюю часть не менее чем на 10 минут, чтобы избежать всасывания воздуха, и запустите его при напряжении 230 В и 1 фазе.
    2. Проверьте поток рециркуляции, позволив ему протекать через ротаметр диаметром 1 дюйм.
  2. Система барботирования биогаза
    1. Чтобы определить усилие, необходимое для пузырьков, по крайней мере, столба воздуха, эквивалентного 200 мбар, протестируйте не менее 3 воздуходувок с разной мощностью (485,52 Вт [0,66 л.с.], 1838,74 Вт [2,5 л.с.] и 3309,74 Вт [4,5 л.с.]) путем вспенивания воздуха в абсорбционном резервуаре.
    2. Визуально проверьте размер и распределение пузырьков воздуха внутри резервуара. При описанных здесь условиях эксплуатации прогнозируемый средний диаметр пузырьков составляет 3 мм.

3. Инокуляция и выращивание в закрытых условиях

  1. Переносят чистый штамм Arthrospira maxima с агаровых планшетов на 15 мл водной минеральной среды17 (NaHCO3 [10 г/л], Na3PO4 ·12H2O [0,033 г/л], NaNO3 [0,185 г/л], MgSO4 ·7H2O [0,014 г/л], FeSO4 ·7H2O [0,0008 г/л], NaCl [0,4 г/л]).
  2. Увеличьте объем колб до 500 мл с безвредной водной средой Журдана, используя 100% объема колбы, и дайте ей расти в 12-часовом световом / 12-часовом темном фотопериоде с использованием светодиодных ламп (LED) с устройством поверхностного монтажа (SMD) 2835, обеспечивающих холодный свет при 2000 лм и непрерывное перемешивание путем барботирования воздухом (0,3 л/мин или 0,6 ввм). (шаг длится около 1 месяца).
  3. Продолжайте процесс масштабирования, добавляя 20% предыдущего объема к новому объему, пока не будет достигнуто 50 л.
  4. Адаптировать культуру к естественным световым условиям эксплуатации и питательным средам по Журдану в теплице в прозрачных мешках объемом 50 л (шаг длится около 2 месяцев).
  5. Продолжайте масштабирование в этих условиях до 5м3 фотобиореакторов HRAP (шаг продолжительностью около 2 месяцев).

4. Оперативный запуск системы в наружных условиях

  1. Добавьте полный объем этих 5м3 фотобиореакторов HRAP к фотобиореакторам HRAP площадью 13м3 , расположенным на открытом воздухе, и заполните остальной объем питательной средой Журдана. Начните смешивание через лопастное колесо со скоростью 30 см/с, культивируя в периодическом режиме в течение 15 дней или до тех пор, пока не достигнет 0,7 г/л (шаг длится около 1 месяца).
  2. Как только рост достигнет 0,7 г/л, перенесите объем на рабочий 22,2м3 HRAP, заполните оставшуюся часть средой Jourdan и установите лопастное колесо на скорость 30 см/с. Дайте биомассе расти до тех пор, пока она не достигнет 0,7 г/л и рН 10; Как только эти условия будут выполнены, начните отбор проб и сбор урожая, если это необходимо.
  3. Запустите рециркуляцию жидкости из фотобиореактора HRAP в абсорбционный резервуар с переменным расходом для увеличения производительности биомассы. Через 2 ч начинают барботирование биогаза со средним расходом 3,5м3/ч, чтобы обеспечить культуру неорганическим углеродом. Обращайте внимание на рН, так как он должен оставаться выше 9.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Перед рециркуляцией среды через абсорбционный бак заправьте центробежный насос, описанный выше.
  4. Добавление питательных веществ: Еженедельно контролируйте состояние питательных веществ во время сбора урожая и общий азотный баланс при условии устойчивого состояния, рассчитанного следующим образом:
    MNaNO3 = (Mбиомасса x 0,10)/0,12 [г]
    Где:
    MNaNO3 = Массовая масса нитрата натрия [г]
    MБиомасса = Собранная биомасса [г]
    1.10: Массовый выход азота/биомассы16 [г/г]
    1.12: Массовая доля азота в натриевой селитре [г/г]
  5. После получения результатов азотного баланса измените формулу среды Журдана, добавив пропорциональное количество Na3PO4·12H2O, MgSO4·7H2O и FeSO4·7H2O. Не добавляйте больше бикарбоната натрия или хлорида натрия.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Растворите питательные вещества в чистой воде перед добавлением их в реакторы.
  6. Следите за испарением воды и при необходимости добавляйте еженедельно.

5. Отбор проб и анализ

  1. Биогаз
    1. Отбор проб биогаза из выпускного отверстия для отбора проб перед абсорбционным резервуаром и из выпускного отверстия для отбора проб после резервуара путем подключения поливинилфторидного мешка объемом 10 л к выпускному отверстию с помощью гибкой трубки соответствующего диаметра; Поместите каждый из них в отдельные поливинилфторидные пакеты.
    2. Откалибруйте портативный газоанализатор, установив датчик давления на ноль и дождавшись стабилизации. Для этого нажмите кнопку «Пуск», затем «Далее» и соедините прозрачную пробирку и желтую трубку в соответствии с инструкциями анализатора. Нажмите «Далее » и, наконец, «Показания газа».
    3. Подсоедините каждую пробу, содержащуюся в поливинилфторидных пакетах, к анализатору, нажмите кнопку «Далее » и измерьте концентрации CH4, CO2, O2 и H2S в процентах vol из обеих точек системы.
    4. Определите объемное соотношение рециркуляции жидкость/биогаз (L/G), разделив поток рециркуляции жидкости на поток производства биогаза. Рассчитайте соответствующий расход газа (м3/ч), который обеспечивает наибольшую эффективность удаленияCO2 иH2S.
  2. Онлайн-измерение состояния системы (pH, растворенный кислород, температура)
    1. Откалибруйте все датчики в соответствии со спецификациями производителя.
    2. Поместите датчик pH, датчик растворенного кислорода (РК) и датчик температуры в жидкость каждого HRAP.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Марку и технические характеристики каждого датчика см. в файле таблицы материалов.
    3. Подключите датчики pH и растворенного кислорода к устройству сбора данных, состоящему из 64-разрядного четырехъядерного процессора с тактовой частотой 1,4 ГГц, подключенного к портативному экрану, на котором хранится готовая программа на Python, написанная в интегрированной среде разработки и обучения (IDLE) 2.7.
      1. Откройте программу через экран и укажите временные интервалы для хранения каждой точки данных (в данном случае каждые 2 минуты).
      2. Создайте электронную таблицу, в которой программа будет автоматически хранить собранные данные.
      3. Нажмите на кнопку с надписью ON, указывающую на то, что она готова начать хранение данных.
      4. Чтобы остановить сбор данных, нажмите на кнопку с надписью OFF.
      5. Чтобы загрузить информацию, вставьте универсальную последовательную шину (USB) и импортируйте электронную таблицу.
    4. Подключите датчик температуры к терморегистратору для хранения данных, записанных во время экспериментов.
  3. Краткосрочные исследовательские тесты
    1. Определение наиболее эффективного L/G
      1. Отрегулируйте входящий поток биогаза, чтобы выбрать значение L/G для испытания (0,5, 1, 1,5, 1,6, 2, 2,5, 3,3, 3,4).
      2. Измеряйте рН, а также входные и выходные концентрации каждого газа (CH4, CO2, H2S, O2, N2) в начале и каждые 15 минут в течение часа (60 мин) с помощью приборов, описанных выше.
      3. Определите наиболее эффективный L/G, сравнив значения выходного отверстия, и выберите наиболее удобный в соответствии с потребностями эксперимента.
    2. Соотношение между L/G, pH и CO2
      1. Выберите не менее двух L/G для сравнения.
      2. Для каждого L/G измеряйте pH, а также входные и выходные концентрации CO2 и H2S, O2 и N2 в качестве контроля в начале каждые 15 минут в течение 60 минут, а затем каждый час в общей сложности 5 часов с помощью приборов, описанных выше.
      3. Рассчитайте процент удаленияСО2 по формуле:
        %Удаление CO2 = ((CO2на входе - CO2на выходе)/(CO2на входе)) x 100
      4. Постройте график результатов и сравните поведение рН иСО2 для каждого из испытуемых L/G.
  4. Калибровочная кривая для корреляции массы биомассы на литр культуры с абсорбцией при 750 нм18
    1. Возьмите образец культуры водорослей, чтобы попытаться получить поглощение 1,0. Если абсорбция культуры ниже 1,0, из образца культуры извлекают воду фильтрацией (фильтр 0,45 мкм). Если абсорбция больше 1, ее можно уменьшить, добавив свежую питательную среду.
    2. Приготовьте пять клеточных суспензий водорослей, используя образец, и добавьте свежую питательную среду в процентном соотношении объем/объем (V/V): 100%, 80%, 60%, 40% и 20%.
    3. Измеряют и регистрируют абсорбцию при длине волны 750 нм пяти растворов спектрофотометром с использованием пластиковых кювет, где свежей питательной средой является заготовка.
    4. Определите массу биомассы на литр культуры каждой суспензии, отфильтровав 10 мл через предварительно взвешенный фильтр 0,45 мкм и высушив образец в диоксиде кремния в течение 24 часов, а затем 48 ч для обеспечения постоянного веса. Повторите этот шаг для каждого из пяти решений.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Более высокая температура (выше 60 °C) не рекомендуется для сушки из-за потери некоторых ключевых соединений, которые могут улетучиваться и изменять вес образца.
    5. После подтверждения веса рассчитайте концентрацию биомассы в реакторе по формуле:
      Концентрация биомассы = (Вес биомассы - вес фильтра) x 1000/Отфильтрованный объем [г/л]
    6. Сделайте линейную регрессию данных о весе биомассы в граммах на литр культуры в зависимости от поглощения, измеренного при длине волны 750 нм, с помощью электронной таблицы или любого другого программного обеспечения. Коэффициент линейной регрессии должен быть больше 0,95; В противном случае кривая бесполезна, и протокол следует повторить.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Он описывается как вес биомассы, а не как сухой вес, как большинство методов, потому что используемый метод сушки не позволяет полностью удалить воду из образца, оставляя содержание воды менее 5%19.
  5. Рост биомассы
    1. Следите за реакторами каждый день. Возьмите пробу объемом 1 л из середины между гребным колесом и ее возвратом из каждой культуры и принесите ее в лабораторию.
    2. Проверьте рост колоний и чистоту культуры под микроскопом.
    3. Измеряют и регистрируют абсорбцию при длине волны 750 нм образцов с помощью спектрофотометра, где свежей питательной средой является заготовка.
    4. Сравните с калибровочным графиком, чтобы получить расчетный вес биомассы в граммах на литр.
    5. Запишите рост каждого реактора дорожки качения.
  6. Производство биомассы - заготовка
    1. Следите за реакторами каждый день. Если во время отбора проб прирост биомассы превышает 0,7 г/л, необходим сбор урожая.
    2. Чередуя оба HRAP, поместите полиэфирную сетку поверх секции на одном конце реактора и поместите конец гибкой трубки из ПВХ в поток жидкости так, чтобы другой конец сливал жидкость поверх сетки.
    3. Слив от 4500 л до 7500 л (в зависимости от насыщения реактора биомассой) на сетку, поддерживая непрерывный поток обратно к соответствующему HRAP. Биомасса будет удерживаться на сетке.
    4. Чтобы собрать урожай, снимите сетку с верхней части реактора и поместите ее на другую поверхность, чтобы соскрести биомассу, и поместите ее в воронку.
    5. Протолкните биомассу через воронку, чтобы создать вытянутые формы поверх чистой и сухой сетки; установить сетку в теплое крытое помещение (34-36 °C) на 48-72 ч.
    6. После высыхания снимите биомассу с сетки и взвесьте ее. Рассчитайте концентрацию собранной биомассы в г/л с помощью следующих уравнений:
      Объем сливаемой жидкости = Расход насоса x Время слива [л]
      Концентрация собранной биомассы = Масса биомассы собранной биомассы / Объем сливаемой жидкости [г/л]

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Результаты

В соответствии с протоколом система была построена, протестирована и привита. Условия были измерены и сохранены, а пробы взяты и проанализированы. Протокол выполнялся год, начиная с октября 2019 года и продолжаясь до октября 2020 года. Важно отметить, что с этого момента HRAP будут называться ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Обсуждение

На протяжении многих лет эта технология водорослей тестировалась и использовалась в качестве альтернативы жестким и дорогостоящим физико-химическим методам очистки биогаза. В частности, для этой цели широко используется род Arthrospira наряду с Chlorella. Тем не менее, существует нес?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Раскрытие информации

Конфликт интересов. Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Благодарности

Мы благодарим проект DGAPA UNAM номер IT100423 за частичное финансирование. Мы также благодарим компании PROAN и GSI за то, что они позволили нам поделиться техническим опытом по их установкам по модернизации фотосинтетического биогаза. Мы высоко ценим техническую поддержку Педро Пастора Эрнандеса Герреро, Карлоса Мартина Сигалы, Хуана Франсиско Диаса Маркеса, Маргариты Элизабет Сиснерос Ортис, Роберто Сотеро Брионес Мендеса и Даниэля де лос Кобоса Васконселоса. Часть этих исследований была проведена в Лаборатории инженерной экологии IIUNAM с сертификатом ISO 9001:2015.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Материалы

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

Ссылки

  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. Air pollution and mortality among infant and children under five years: A systematic review and meta-analysis. Atmospheric Pollut Res. 11 (6), 61-70 (2020).
  3. Koengkan, M., Fuinhas, J. A., Silva, N. Exploring the capacity of renewable energy consumption to reduce outdoor air pollution death rate in Latin America and the Caribbean region. Environ Sci Pollut Res. 28, 1656-1674 (2021).
  4. Alvarez-Herranz, A., Balsalobre-Lorente, D., Shahbaz, M., Cantos, J. M. Energy innovation and renewable energy consumption in the correction of air pollution levels. Energy Policy. 105, 386-397 (2017).
  5. Razmjoo, A., et al. A technical analysis investigating energy sustainability utilizing reliable renewable energy sources to reduce CO2 emissions in a high potential area. Renew Energy. 164, 46-57 (2021).
  6. Franco-Morgado, M., Tabaco-Angoa, T., Ramírez-García, M. A., González-Sánchez, A. Strategies for decreasing the O2 content in the upgraded biogas purified via microalgae-based technology. J Environ Manage. 279, 111813(2021).
  7. Bailón, L., Hinge, J. Report: Biogas and Bio-Syngas Upgrading. , Danish Technological Institute, Aarhus. (2012).
  8. Persson, M., Jonsson, O., Wellinger, A. Biogas Upgrading to Vehicle Fuel Standards and Grid Injection. Brochure of IEA Task 37. Energy from Biogas and Landfill Gas. , (2006).
  9. Soreanu, G., Béland, M., Falletta, P. Approaches concerning siloxane removal from biogas -- a review. Canadian Biosystems Engineering. 53, 8.1-8.18 (2011).
  10. Toro-Huertas, E. I., Franco-Morgado, M., de los Cobos Vasconcelos, D., González-Sánchez, A. Photorespiration in an outdoor alkaline open-photobioreactor used for biogas upgrading. Sci Total Environ. 667, 613-621 (2019).
  11. Cozma, P., Wukovits, W., Mămăligă, I., Friedl, A., Gavrilescu, M. Modeling and simulation of high pressure water scrubbing technology applied for biogas upgrading. Clean Technol Environ Policy. 17, 373-391 (2015).
  12. Sheets, J. P., Shah, A. Techno-economic comparison of biogas cleaning for grid injection, compressed natural gas, and biogas-to-methanol conversion technologies: Techno-economic analysis of existing and emerging biogas upgrading technologies. Biofuels Bioprod Biorefining. 12, 412-425 (2018).
  13. Toledo-Cervantes, A., Estrada, J. M., Lebrero, R., Muñoz, R. A comparative analysis of biogas upgrading technologies: Photosynthetic vs physical/chemical processes. Algal Res. 25, 237-243 (2017).
  14. Marín, D., et al. Anaerobic digestion of food waste coupled with biogas upgrading in an outdoors algal-bacterial photobioreactor at pilot scale. Fuel. 324, 124554(2022).
  15. Bahr, M., Díaz, I., Dominguez, A., González Sánchez, A., Muñoz, R. Microalgal-biotechnology as a platform for an integral biogas upgrading and nutrient removal from anaerobic effluents. Environ Sci Technol. 48 (1), 573-581 (2014).
  16. Franco-Morgado, M., Alcántara, C., Noyola, A., Muñoz, R., González-Sánchez, A. A study of photosynthetic biogas upgrading based on a high rate algal pond under alkaline conditions: Influence of the illumination regime. Sci Total Environ. 592, 419-425 (2017).
  17. Jourdan, J. P. Manuel de culture artisanale de spiruline. , https://www.scribd.com/document/513003475/Manuel-de-Culture-Artisanale-de-Spiruline (2006).
  18. Lu, L., Yang, G., Zhu, B., Pan, K. A comparative study on three quantitating methods of microalgal biomass. Indian J Geo-Mar Sci. 46, 2265-2272 (2017).
  19. Sukarni, S. Thermogravimetric analysis of the combustion of marine microalgae Spirulina platensis and its blend with synthetic waste. Heliyon. 6 (9), e04902(2020).
  20. Kundu, S., Zanganeh, J., Moghtaderi, B. A review on understanding explosions from methane-air mixture. J Loss Prev Process Ind. 40, 507-523 (2016).
  21. Serejo, M. L., et al. Influence of biogas flow rate on biomass composition during the optimization of biogas upgrading in microalgal-bacterial processes. Environ Sci Technol. 49 (5), 3228-3236 (2015).
  22. Toledo-Cervantes, A., Madrid-Chirinos, C., Cantera, S., Lebrero, R., Muñoz, R. Influence of the gas-liquid flow configuration in the absorption column on photosynthetic biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors. Bioresour Technol. 225, 336-342 (2017).
  23. Posadas, E., et al. Minimization of biomethane oxygen concentration during biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors. Algal Res. 12, 221-229 (2015).
  24. González Sánchez, A., FloresMárquez, T. E., Revah, S., Morgan Sagastume, J. M. Enrichment and cultivation of a sulfide-oxidizing bacteria consortium for its deploying in full-scale biogas desulfurization. Biomass Bioenergy. 66, 460-464 (2014).
  25. González-Sánchez, A., Posten, C. Fate of H2S during the cultivation of Chlorella sp. deployed for biogas upgrading. J Environ Manage. 191, 252-257 (2017).
  26. Hussain, F., et al. Microalgae an ecofriendly and sustainable wastewater treatment option: Biomass application in biofuel and bio-fertilizer production. A review. Renew Sustain Energy Rev. 137, 137(2021).
  27. lvarez-González, A., et al. Can microalgae grown in wastewater reduce the use of inorganic fertilizers. J Environ Manage. 323, 116224(2022).
  28. Deepika, P., MubarakAli, D. Production and assessment of microalgal liquid fertilizer for the enhanced growth of four crop plants. Biocatal Agric Biotechnol. 28, 101701(2020).
  29. Huguen, P., Le Saux, G. Perspectives for a european standard on biomethane: a Biogasmax proposal. , https://trimis.ec.europa.eu/sites/default/files/project/documents/20120601_135059_69928_d3_8_new_lmcu_bgx_eu_standard_14dec10_vf__077238500_0948_26012011.pdf (2010).
  30. Gas Networks, Ireland. Biomethane - Oxygen Content Assessment. , https://www.gasnetworks.ie/docs/corporate/gas-regulation/Oxygen-concentration-report-17985-AI-RPT-001-Rev-5-Biomethane-review-Penspen.pdf (2018).
  31. Wellinger, A. European biomethane standards for grid injection and vehicle fuel use. , European Biogas Association. https://www.biosurf.eu/wordpress/wp-content/uploads/2015/06/9.-Arthur_Wellinger.pdf (2017).
  32. Diario Oficial de la Federación. NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SECRE-2010, Especificaciones del gas natural (cancela y sustituye a la NOM-001-SECRE-2003, Calidad del gas natural y la NOM-EM-002-SECRE-2009, Calidad del gas natural durante el periodo de emergencia severa). , https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/3997/sener/sener.html (2010).
  33. Sharifian, R., Wagterveld, R. M., Digdaya, I. A., Xiang, C., Vermaas, D. A. Electrochemical carbon dioxide capture to close the carbon cycle. Energy Environ Sci. 14, 781-814 (2021).
  34. Masojídek, J., Torzillo, G., Koblížek, M. Photosynthesis in Microalgae. Handbook of Microalgal Culture. , John Wiley & Sons. (2013).
  35. Rendal, C., Witt, J., Preuss, T. G., Ashauer, R. A framework for algae modeling in regulatory risk assessment. Environ Toxicol Chem. 42 (8), 1823-1838 (2023).
  36. Alami, A. H., Alasad, S., Ali, M., Alshamsi, M. Investigating algae for CO2 capture and accumulation and simultaneous production of biomass for biodiesel production. Sci Total Environ. 759, 143529(2021).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

205L GArthrospira maxima

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены