Yarı Endüstriyel Yüksek Hızlı Alg Havuzlarında Mikroalg-Bakteri Sistemi Kullanılarak Biyogaz Saflaştırılması

Özet

Hava kirliliği tüm organizmaların yaşam kalitesini etkiler. Burada, biyogazın arıtılması (karbondioksit ve hidrojen sülfürün aynı anda uzaklaştırılması) ve yarı endüstriyel açık yüksek oranlı alg havuzları yoluyla biyometan üretimi ve ardından arıtma verimliliği, pH, çözünmüş oksijen ve mikroalg büyümesinin analizi için mikroalg biyoteknolojisinin kullanımını açıklıyoruz.

Özet

Son yıllarda, biyogazı biyometana saflaştırmak için bir dizi teknoloji ortaya çıkmıştır. Bu saflaştırma, metan içeriğini artırmak için karbondioksit ve hidrojen sülfür gibi kirletici gazların konsantrasyonunda bir azalma gerektirir. Bu çalışmada, kullanıma hazır biyometan elde etmek için domuz endüstrisinden gelen organik atıklardan üretilen biyogazı arıtmak ve saflaştırmak için bir mikroalg yetiştirme teknolojisi kullandık. Yetiştirme ve saflaştırma için, Meksika'nın San Juan de los Lagos kentinde bir absorpsiyon-desorpsiyon kolon sistemi ile birleştirilmiş iki adet 22,2^m3 açık havuz fotobiyoreaktörü kuruldu. En yüksek giderme verimliliğini elde etmek için çeşitli devridaim sıvı/biyogaz oranları (L/G) test edilmiştir; pH, çözünmüş oksijen (DO), sıcaklık ve biyokütle büyümesi gibi diğer parametreler ölçüldü. En verimli L/G'ler 1.6 ve 2.5 idi, bu da_CO2'de sırasıyla %6.8 hacim ve %6.6 hacim bileşime sahip arıtılmış bir biyogaz atık suyu ve_H2Siçin %98.9'a kadar giderme verimlilikleri ve ayrıca O₂ kirlilik değerlerinin %2'den az hacim ile korunmasıyla sonuçlandı. pH'ın, mikroalglerin fotosentetik sürecine katılımı ve asidik yapısı nedeniyle çözündüğünde pH'ı değiştirme kabiliyeti nedeniyle, yetiştirme sırasında L/G'den daha fazla_CO2 giderimini büyük ölçüde belirlediğini bulduk. DO ve sıcaklık, sırasıyla fotosentezin aydınlık-karanlık doğal döngülerinden ve günün saatinden beklendiği gibi salındı. Biyokütle büyümesi, CO₂ ve besin beslemesinin yanı sıra reaktör hasadı ile değişiyordu; Bununla birlikte, eğilim büyümeye hazır olmaya devam etti.

Giriş

Son yıllarda, biyogazı biyometana saflaştırmak, fosil olmayan yakıt olarak kullanımını teşvik etmek ve dolayısıyla yok edilemez metan emisyonlarını azaltmak için çeşitli teknolojiler ortaya çıkmıştır¹. Hava kirliliği, özellikle kentleşmiş bölgelerde, dünya nüfusunun çoğunu etkileyen bir sorundur; Sonuçta, dünya nüfusunun yaklaşık %92'si kirli hava solumaktadır². Latin Amerika'da hava kirliliği oranları çoğunlukla yakıt kullanımından kaynaklanmaktadır ve 2014 yılında hava kirliliğinin %48'i elektrik ve ısı üretim sektöründen kaynaklanmaktadır³.

Son on yılda, havadaki kir....

Protokol

1. Sistem kurulumu

NOT: Bu protokolde açıklanan sistemin bir boru ve enstrümantasyon şeması (P&ID) Şekil 2'de gösterilmiştir.

1. Reaktör kurulumu
   1. Reaktör stabilitesini artırmak için zemini düzleştirerek ve sıkıştırarak hazırlayın.
   2. Açık bir alanda, iki uzun delik ve uçtan 3 m kazın, ayrıca 3^m2 ve 1 m derinliğinde bir çukur kazın (havalandırma kuyusu olarak bilinir).
   3. Geomembran kaplı metal desteklerin üzerindeki boşluğa iki HRAP (Şekil 3) yerleştirin. Her reaktörün çalışma kapasitesi 22,2^m3 olmalıdır.
   <....

Tartışmalar

Yıllar boyunca, bu alg teknolojisi test edilmiş ve biyogazı saflaştırmak için sert ve pahalı fizikokimyasal tekniklere alternatif olarak kullanılmıştır. Özellikle, Arthrospira cinsi, Chlorella ile birlikte bu özel amaç için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu prosedüre değer katan yarı endüstriyel ölçekte yapılmış birkaç metodoloji vardır.

Uygun L/G oranını kullanarak daha düşük_O2 konsantrasyonlarını korumak çok.......

Malzemeler

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