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In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

A poluição do ar impacta a qualidade de vida de todos os organismos. Aqui, descrevemos o uso da biotecnologia de microalgas para o tratamento de biogás (remoção simultânea de dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio) e a produção de biometano através de lagoas de algas semi-industriais abertas de alta taxa e subsequente análise da eficiência do tratamento, pH, oxigênio dissolvido e crescimento de microalgas.

Abstract

Nos últimos anos, várias tecnologias surgiram para purificar o biogás em biometano. Esta purificação implica uma redução na concentração de gases poluentes como dióxido de carbono e sulfeto de hidrogénio para aumentar o teor de metano. Neste estudo, utilizou-se uma tecnologia de cultivo de microalgas para tratar e purificar o biogás produzido a partir de resíduos orgânicos da suinocultura para obtenção de biometano pronto para uso. Para cultivo e purificação, dois fotobiorreatores de lagoa aberta de 22,2m3 acoplados a um sistema de coluna de absorção-dessorção foram instalados em San Juan de los Lagos, México. Várias relações líquido/biogás de recirculação (L/G) foram testadas para obter as maiores eficiências de remoção; outros parâmetros, como pH, oxigênio dissolvido (OD), temperatura e crescimento da biomassa, foram medidos. Os L/Gs mais eficientes foram 1,6 e 2,5, resultando em um efluente de biogás tratado com composição de 6,8%vol e 6,6%vol em CO2, respectivamente, e eficiências de remoção para H2S de até 98,9%, além de manter valores de contaminação por O2 inferiores a 2% vol. Verificamos que o pH determina grandemente a remoção de CO2 , mais do que L/G, durante o cultivo, devido à sua participação no processo fotossintético de microalgas e sua capacidade de variar o pH quando solubilizado devido à sua natureza ácida. OD e temperatura oscilaram como esperado a partir dos ciclos naturais claro-escuro da fotossíntese e da hora do dia, respectivamente. O crescimento da biomassa variou com a alimentação com CO2 e nutrientes, bem como com a colheita em reator; no entanto, a tendência manteve-se preparada para o crescimento.

Introduction

Nos últimos anos, várias tecnologias têm surgido para purificar o biogás em biometano, promovendo seu uso como combustível não fóssil, mitigando, assim, as emissões indesizáveis de metano1. A poluição do ar é um problema que afeta a maior parte da população mundial, particularmente em áreas urbanizadas; Em última análise, cerca de 92% da população mundial respira ar poluído2. Na América Latina, os índices de poluição do ar são gerados principalmente pelo uso de combustíveis, sendo que, em 2014, 48% da poluição do ar foi provocada pelo setor de produção de eletricidade e calor3.

Protocol

1. Configuração do sistema

NOTA: Um diagrama de tubulação e instrumentação (P&ID) do sistema descrito neste protocolo é mostrado na Figura 2.

  1. Montagem do reator
    1. Prepare o solo nivelando-o e compactando-o para melhorar a estabilidade do reator.
    2. Em um campo aberto, cavar dois buracos alongados e 3 m do final, cavar ainda um buraco de 3 m2 e 1 m de profundidade (conhecido como poço de aeração).
    3. .......

Representative Results

Seguindo o protocolo, o sistema foi construído, testado e inoculado. As condições foram medidas e armazenadas, e as amostras foram retiradas e analisadas. O protocolo foi realizado por um ano, com início em outubro de 2019 e duração até outubro de 2020. É importante mencionar que, a partir de agora, os HRAPs serão chamados de RT3 e RT4.

Produtividade de biometano
Para determinar as condições que promovem a maior remoção de H2S e CO2 e, con.......

Discussion

Ao longo dos anos, esta tecnologia de algas tem sido testada e usada como uma alternativa às técnicas físico-químicas ásperas e caras para purificar o biogás. Particularmente, o gênero Arthrospira é amplamente utilizado para este fim específico, juntamente com Chlorella. Existem poucas metodologias, no entanto, que são feitas em escala semi-industrial, o que agrega valor a esse procedimento.

É fundamental manter concentrações mais baixas de O2 usando a.......

Acknowledgements

Agradecemos ao projeto número IT100423 da DGAPA UNAM pelo financiamento parcial. Agradecemos também ao PROAN e ao GSI por nos permitirem compartilhar experiências técnicas sobre a modernização completa de suas instalações completas de biogás fotossintético. O apoio técnico de Pedro Pastor Hernández Guerrero, Carlos Martin Sigala, Juan Francisco Díaz Márquez, Margarita Elizabeth Cisneros Ortiz, Roberto Sotero Briones Méndez e Daniel de los Cobos Vasconcelos é muito apreciado. Parte desta pesquisa foi realizada no Laboratório de Engenharia Ambiental do IIUNAM com certificação 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.

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