Sign In

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

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Disclosures
  • 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.......

Disclosures

Conflito de interesses. Os autores declaram não haver conflitos de interesse.

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.

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

Ci ncias AmbientaisEdi o 205rela es l quido biog sL Gsulfeto de hidrog nioArthrospira maximafotossint ticoabsor o

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