Name: Author Spotlight: Scaling Microalgal Biotechnology for Enhanced Biomethane Production
Uploaded: 2024-03-22T12:40:00
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Nous remercions la DGAPA du projet UNAM numéro IT100423 pour le financement partiel. Nous remercions également PROAN et GSI de nous avoir permis de partager nos expériences techniques sur leurs installations complètes de valorisation du biogaz photosynthétique. Le soutien technique de Pedro Pastor Hernández Guerrero, Carlos Martin Sigala, Juan Francisco Díaz Márquez, Margarita Elizabeth Cisneros Ortiz, Roberto Sotero Briones Méndez et Daniel de los Cobos Vasconcelos est très apprécié. Une partie de cette recherche a été réalisée au laboratoire d’ingénierie environnementale de l’IIUNAM avec un certificat ISO 9001 :2015.

1. Configuration du système
REMARQUE : Un schéma de tuyauterie et d’instrumentation (P&ID) du système décrit dans ce protocole est illustré à la figure 2.
<ol><li>Installation du réacteur<ol><li>Préparez le sol en le nivelant et en le compactant pour améliorer la stabilité du réacteur.</li>
		<li>Sur un champ ouvert, creusez deux trous allongés et à 3 m de l’extrémité, creusez un trou de 3 m2 et 1 m de profondeur (c...

Microalgal Cultivation for Biomethane Obtention from Swine Waste Biogas

<ol>
	<li>Mu&#241;oz, R., Meier, L., Diaz, I., Jeison, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+the+state-of-the-art+of+physical/chemical+and+biological+technologies+for+biogas+upgrading.">A review on the state-of-the-art of physical/chemical and biological technologies for biogas upgrading.</a> Rev Environ Sci Biotechnol. 14, 727-759 (2015).</li><li>Karimi, B., Shokrinezhad, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Air+pollution+and+mortality+among+infant+and+children+under+five+years:+A+systematic+review+and+meta-analysis.">Air pollution and mortality among infant and children under five years: A systematic review and meta-analysis.</a> Atmospheric Pollut Res. 11 (6), 61-70 (2020).</li><li>Koengkan, M., Fuinhas, J. A., Silva, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+the+capacity+of+renewable+energy+consumption+to+reduce+outdoor+air+pollution+death+rate+in+Latin+America+and+the+Caribbean+region.">Exploring the capacity of renewable energy consumption to reduce outdoor air pollution death rate in Latin America and the Caribbean region.</a> Environ Sci Pollut Res. 28, 1656-1674 (2021).</li><li>Alvarez-Herranz, A., Balsalobre-Lorente, D., Shahbaz, M., Cantos, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+innovation+and+renewable+energy+consumption+in+the+correction+of+air+pollution+levels.">Energy innovation and renewable energy consumption in the correction of air pollution levels.</a> Energy Policy. 105, 386-397 (2017).</li><li>Razmjoo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technical+analysis+investigating+energy+sustainability+utilizing+reliable+renewable+energy+sources+to+reduce+CO2+emissions+in+a+high+potential+area.">A technical analysis investigating energy sustainability utilizing reliable renewable energy sources to reduce CO2 emissions in a high potential area.</a> Renew Energy. 164, 46-57 (2021).</li><li>Franco-Morgado, M., Tabaco-Angoa, T., Ram&#237;rez-Garc&#237;a, M. A., Gonz&#225;lez-S&#225;nchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+decreasing+the+O2+content+in+the+upgraded+biogas+purified+via+microalgae-based+technology.">Strategies for decreasing the O2 content in the upgraded biogas purified via microalgae-based technology.</a> J Environ Manage. 279, 111813 (2021).</li><li>Bail&#243;n, L., Hinge, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Report: Biogas and Bio-Syngas Upgrading. , (2012).</li><li>Persson, M., Jonsson, O., Wellinger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biogas+Upgrading+to+Vehicle+Fuel+Standards+and+Grid+Injection.">Biogas Upgrading to Vehicle Fuel Standards and Grid Injection.</a> Brochure of IEA Task 37. Energy from Biogas and Landfill Gas. , (2006).</li><li>Soreanu, G., B&#233;land, M., Falletta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaches+concerning+siloxane+removal+from+biogas+--+a+review.">Approaches concerning siloxane removal from biogas -- a review.</a> Canadian Biosystems Engineering. 53, 8.1-8.18 (2011).</li><li>Toro-Huertas, E. I., Franco-Morgado, M., de los Cobos Vasconcelos, D., Gonz&#225;lez-S&#225;nchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photorespiration+in+an+outdoor+alkaline+open-photobioreactor+used+for+biogas+upgrading.">Photorespiration in an outdoor alkaline open-photobioreactor used for biogas upgrading.</a> Sci Total Environ. 667, 613-621 (2019).</li><li>Cozma, P., Wukovits, W., M&#259;m&#259;lig&#259;, I., Friedl, A., Gavrilescu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+and+simulation+of+high+pressure+water+scrubbing+technology+applied+for+biogas+upgrading.">Modeling and simulation of high pressure water scrubbing technology applied for biogas upgrading.</a> Clean Technol Environ Policy. 17, 373-391 (2015).</li><li>Sheets, J. P., Shah, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Biofuels Bioprod Biorefining. 12, 412-425 (2018).</li><li>Toledo-Cervantes, A., Estrada, J. M., Lebrero, R., Mu&#241;oz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+analysis+of+biogas+upgrading+technologies:+Photosynthetic+vs+physical/chemical+processes.">A comparative analysis of biogas upgrading technologies: Photosynthetic vs physical/chemical processes.</a> Algal Res. 25, 237-243 (2017).</li><li>Mar&#237;n, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+digestion+of+food+waste+coupled+with+biogas+upgrading+in+an+outdoors+algal-bacterial+photobioreactor+at+pilot+scale.">Anaerobic digestion of food waste coupled with biogas upgrading in an outdoors algal-bacterial photobioreactor at pilot scale.</a> Fuel. 324, 124554 (2022).</li><li>Bahr, M., D&#237;az, I., Dominguez, A., Gonz&#225;lez S&#225;nchez, A., Mu&#241;oz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microalgal-biotechnology+as+a+platform+for+an+integral+biogas+upgrading+and+nutrient+removal+from+anaerobic+effluents.">Microalgal-biotechnology as a platform for an integral biogas upgrading and nutrient removal from anaerobic effluents.</a> Environ Sci Technol. 48 (1), 573-581 (2014).</li><li>Franco-Morgado, M., Alc&#225;ntara, C., Noyola, A., Mu&#241;oz, R., Gonz&#225;lez-S&#225;nchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+photosynthetic+biogas+upgrading+based+on+a+high+rate+algal+pond+under+alkaline+conditions:+Influence+of+the+illumination+regime.">A study of photosynthetic biogas upgrading based on a high rate algal pond under alkaline conditions: Influence of the illumination regime.</a> Sci Total Environ. 592, 419-425 (2017).</li><li>. Manuel de culture artisanale de spiruline Available from: <a target="_blank" href="https://www.scribd.com/document/513003475/Manuel-de-Culture-Artisanale-de-Spiruline">https://www.scribd.com/document/513003475/Manuel-de-Culture-Artisanale-de-Spiruline</a> (2006)</li><li>Lu, L., Yang, G., Zhu, B., Pan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparative+study+on+three+quantitating+methods+of+microalgal+biomass.">A comparative study on three quantitating methods of microalgal biomass.</a> Indian J Geo-Mar Sci. 46, 2265-2272 (2017).</li><li>Sukarni, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermogravimetric+analysis+of+the+combustion+of+marine+microalgae+Spirulina+platensis+and+its+blend+with+synthetic+waste.">Thermogravimetric analysis of the combustion of marine microalgae Spirulina platensis and its blend with synthetic waste.</a> Heliyon. 6 (9), e04902 (2020).</li><li>Kundu, S., Zanganeh, J., Moghtaderi, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+understanding+explosions+from+methane-air+mixture.">A review on understanding explosions from methane-air mixture.</a> J Loss Prev Process Ind. 40, 507-523 (2016).</li><li>Serejo, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+biogas+flow+rate+on+biomass+composition+during+the+optimization+of+biogas+upgrading+in+microalgal-bacterial+processes.">Influence of biogas flow rate on biomass composition during the optimization of biogas upgrading in microalgal-bacterial processes.</a> Environ Sci Technol. 49 (5), 3228-3236 (2015).</li><li>Toledo-Cervantes, A., Madrid-Chirinos, C., Cantera, S., Lebrero, R., Mu&#241;oz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+the+gas-liquid+flow+configuration+in+the+absorption+column+on+photosynthetic+biogas+upgrading+in+algal-bacterial+photobioreactors.">Influence of the gas-liquid flow configuration in the absorption column on photosynthetic biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors.</a> Bioresour Technol. 225, 336-342 (2017).</li><li>Posadas, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimization+of+biomethane+oxygen+concentration+during+biogas+upgrading+in+algal-bacterial+photobioreactors.">Minimization of biomethane oxygen concentration during biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors.</a> Algal Res. 12, 221-229 (2015).</li><li>Gonz&#225;lez S&#225;nchez, A., FloresM&#225;rquez, T. E., Revah, S., Morgan Sagastume, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enrichment+and+cultivation+of+a+sulfide-oxidizing+bacteria+consortium+for+its+deploying+in+full-scale+biogas+desulfurization.">Enrichment and cultivation of a sulfide-oxidizing bacteria consortium for its deploying in full-scale biogas desulfurization.</a> Biomass Bioenergy. 66, 460-464 (2014).</li><li>Gonz&#225;lez-S&#225;nchez, A., Posten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fate+of+H2S+during+the+cultivation+of+Chlorella+sp.+deployed+for+biogas+upgrading.">Fate of H2S during the cultivation of Chlorella sp. deployed for biogas upgrading.</a> J Environ Manage. 191, 252-257 (2017).</li><li>Hussain, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microalgae+an+ecofriendly+and+sustainable+wastewater+treatment+option:+Biomass+application+in+biofuel+and+bio-fertilizer+production.+A+review.">Microalgae an ecofriendly and sustainable wastewater treatment option: Biomass application in biofuel and bio-fertilizer production. A review.</a> Renew Sustain Energy Rev. 137, 137 (2021).</li><li>lvarez-Gonz&#225;lez, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+microalgae+grown+in+wastewater+reduce+the+use+of+inorganic+fertilizers.">Can microalgae grown in wastewater reduce the use of inorganic fertilizers.</a> J Environ Manage. 323, 116224 (2022).</li><li>Deepika, P., MubarakAli, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+and+assessment+of+microalgal+liquid+fertilizer+for+the+enhanced+growth+of+four+crop+plants.">Production and assessment of microalgal liquid fertilizer for the enhanced growth of four crop plants.</a> Biocatal Agric Biotechnol. 28, 101701 (2020).</li><li>. Perspectives for a european standard on biomethane: a Biogasmax proposal Available from: <a target="_blank" href="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">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</a> (2010)</li><li>. Biomethane - Oxygen Content Assessment Available from: <a target="_blank" href="https://www.gasnetworks.ie/docs/corporate/gas-regulation/Oxygen-concentration-report-17985-AI-RPT-001-Rev-5-Biomethane-review-Penspen.pdf">https://www.gasnetworks.ie/docs/corporate/gas-regulation/Oxygen-concentration-report-17985-AI-RPT-001-Rev-5-Biomethane-review-Penspen.pdf</a> (2018)</li><li>. European biomethane standards for grid injection and vehicle fuel use Available from: <a target="_blank" href="https://www.biosurf.eu/wordpress/wp-content/uploads/2015/06/9.-Arthur_Wellinger.pdf">https://www.biosurf.eu/wordpress/wp-content/uploads/2015/06/9.-Arthur_Wellinger.pdf</a> (2017)</li><li>. 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) Available from: <a target="_blank" href="https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/3997/sener/sener.html">https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/3997/sener/sener.html</a> (2010)</li><li>Sharifian, R., Wagterveld, R. M., Digdaya, I. A., Xiang, C., Vermaas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+carbon+dioxide+capture+to+close+the+carbon+cycle.">Electrochemical carbon dioxide capture to close the carbon cycle.</a> Energy Environ Sci. 14, 781-814 (2021).</li><li>Masoj&#237;dek, J., Torzillo, G., Kobl&#237;&#382;ek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosynthesis+in+Microalgae.">Photosynthesis in Microalgae.</a> Handbook of Microalgal Culture. , (2013).</li><li>Rendal, C., Witt, J., Preuss, T. G., Ashauer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+framework+for+algae+modeling+in+regulatory+risk+assessment.">A framework for algae modeling in regulatory risk assessment.</a> Environ Toxicol Chem. 42 (8), 1823-1838 (2023).</li><li>Alami, A. H., Alasad, S., Ali, M., Alshamsi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+algae+for+CO2+capture+and+accumulation+and+simultaneous+production+of+biomass+for+biodiesel+production.">Investigating algae for CO2 capture and accumulation and simultaneous production of biomass for biodiesel production.</a> Sci Total Environ. 759, 143529 (2021).</li></ol>

Au fil des ans, cette technologie algale a été testée et utilisée comme alternative aux techniques physico-chimiques difficiles et coûteuses pour purifier le biogaz. En particulier, le genre Arthrospira est largement utilisé à cette fin spécifique, avec Chlorella. Cependant, il existe peu de méthodologies à l’échelle semi-industrielle, ce qui ajoute de la valeur à cette procédure.
Il est essentiel de maintenir des concentrationsd’O2 plus faibles en...

Ces dernières années, plusieurs technologies ont vu le jour pour purifier le biogaz en biométhane, favorisant ainsi son utilisation en tant que combustible non fossile, atténuant ainsi les émissions de méthane non désaérosables1. La pollution de l’air est un problème qui touche la majeure partie de la population mondiale, en particulier dans les zones urbanisées ; En fin de compte, environ 92 % de la population mondiale respire de l’air pollué2. En Amérique latine, les taux de pollution de l’air sont principalement générés par l’utilisation de carburants, alors qu’en 2014, 48 % de la pollution de l’air était provoquée par le secteur de la production d’électricité et de chaleur3.
Au cours de la dernière décennie, de plus en plus d’études sur la relation entre les polluants dans l’air et l’augmentation des taux de mortalité ont été proposées, arguant qu’il existe une forte corrélation entre les deux ensembles de données, en particulier dans les populations d’enfants.
Afin d’éviter la poursuite de la pollution de l’air, plusieurs stratégies ont été proposées ; L’une d’entre elles est l’utilisation de sources d’énergie renouvelables, notamment les éoliennes et les cellules photovoltaïques, qui diminuent les émissions deCO2 dans l’atmosphère 4,5. Une autre source d’énergie renouvelable provient du biogaz, un sous-produit de la digestion anaérobie de la matière organique, produit avec un digestat organique liquide6. Ce gaz est composé d’un mélange de gaz, dont les proportions dépendent de la source de matière organique utilisée pour la méthanisation (boues d’épuration, fumier de bovin, ou biodéchets agro-industriels). Généralement, ces proportions sont CH4 (53 %-70 %vol), CO2 (30 %-47 %vol), N2 (0 %-3 %vol), H2O (5 %-10 % vol), O2 (0 %-1 % vol), H2S (0-10 000 ppmv), NH3 (0-100 ppmv), hydrocarbures (0-200 mg/m3) et siloxanes (0-41 mg/m3)7,8,9, où la communauté scientifique s’intéresse au méthane car il s’agit du composant énergétique renouvelable du mélange.
Cependant, le biogaz ne peut pas être simplement brûlé tel qu’il est obtenu, car les sous-produits de la réaction peuvent être nocifs et contaminants ; Cela soulève la nécessité de traiter et de purifier le mélange pour augmenter le pourcentage de méthane et diminuer le reste, le convertissant essentiellement en biométhane10. Ce processus est également connu sous le nom de mise à niveau. Même si, à l’heure actuelle, il existe des technologies commerciales pour ce traitement, ces technologies présentent plusieurs inconvénients économiques et environnementaux 11,12,13. Par exemple, les systèmes avec lavage au charbon actif et à l’eau (ACF-WS), lavage à l’eau sous pression (PWS), perméation au gaz (GPHR) et adsorption modulée en pression (PSA) présentent certains inconvénients économiques ou autres en termes d’impact environnemental. Une alternative viable (Figure 1) est l’utilisation de systèmes biologiques tels que ceux qui combinent des microalgues et des bactéries cultivées dans des photobioréacteurs ; Parmi les avantages, citons la simplicité de conception et d’utilisation, les faibles coûts d’exploitation et les opérations et sous-produits respectueux de l’environnement 10,13,14. Lorsque le biogaz est purifié en biométhane, ce dernier peut être utilisé comme substitut du gaz naturel, et le digestat peut être mis en œuvre comme source de nutriments pour soutenir la croissance des microalgues dans le système10.
Une méthode largement utilisée dans cette procédure de valorisation est la croissance de microalgues dans des photoréacteurs à circuit ouvert couplée à une colonne d’absorption en raison des coûts d’exploitation inférieurs et du capital d’investissement minimal nécessaire6. Le type de réacteur à couloir le plus utilisé pour cette application est le bassin d’algues à haut débit (HRAP), qui est un bassin de chemin de roulement peu profond où la circulation du bouillon d’algues se fait par l’intermédiaire d’une roue à aubes de faible puissance14. Ces réacteurs ont besoin de grandes surfaces pour leur installation et sont très sensibles à la contamination s’ils sont utilisés dans des conditions extérieures ; dans les procédés de purification du biogaz, il est conseillé d’utiliser des conditions alcalines (pH > 9,5) et d’utiliser des espèces d’algues qui se développent à des niveaux de pH plus élevés pour améliorer l’élimination du CO2 et du H2S tout en évitant la contamination15,16.
Cette recherche visait à déterminer l’efficacité du traitement du biogaz et la production finale de biométhane à l’aide de photobioréacteurs HRAP couplés à un système de colonne d’absorption-désorption et à un consortium de microalgues.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1&#34; rotameter</td>
			<td>CICLOTEC</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; rotameter</td>
			<td>GPI</td>
			<td>A10-LMA100IA1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absorption tank</td>
			<td>EFISA</td>
			<td>Made under previous design</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air blower (2.35 HP)</td>
			<td>Elmo Rietschle</td>
			<td>2BH11007AH01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biogas blower (2 HP)</td>
			<td>Elmo Rietschle</td>
			<td>2BH11007AH01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biogas composition measure</td>
			<td>Geotech</td>
			<td>BIOGAS 5000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data-acquisition device</td>
			<td>LabJack Co.</td>
			<td>U3-LV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diffuser tubes</td>
			<td>Aero-Tube</td>
			<td>C3060AR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DO sensor</td>
			<td>Applisens</td>
			<td>Z10023525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dodecahydrated trisodium phosphate&#160;</td>
			<td>Quimica PIMA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dodecahydrated trisodium phosphate&#160;</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>35963</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Durapore membrane (45 &#181;m)</td>
			<td>MerckMillipore</td>
			<td>HVLP04700&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric motor 1.5 HP</td>
			<td>Weg</td>
			<td>00158ET3ERS56C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrous sulfate heptahydrate</td>
			<td>Agroquimica Samet</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrous sulfate heptahydrate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>63593</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Geomembrane</td>
			<td>GEOSINCERE</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Tepeyac</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate heptahydrate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>63623</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paddle wheel</td>
			<td>GSI</td>
			<td>Made under previous design</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH sensor</td>
			<td>Van London pHoenix</td>
			<td>715-772-0041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Portable screen</td>
			<td>Rasspberry</td>
			<td>Pi 3 B+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Recirculation centrifugal pump (1.5 HP)</td>
			<td>Aquapak&#160;</td>
			<td>ALY 15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Industria del alcali</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>12903</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sal Colima</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>24912</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrate</td>
			<td>Vitraquim</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Fertilizer grade (greenhouse and experior use)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium nitrate</td>
			<td>Fermont</td>
			<td>41903</td>
			<td>Analytical grade (Used in cultures inside the laboratory)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Storing program (pH, DO)</td>
			<td>&#160;Python Software Foundation&#160;</td>
			<td>Python IDLE 2.7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tedlar bags</td>
			<td>SKC Inc.</td>
			<td>232-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature recorder</td>
			<td>T&#38;D</td>
			<td>TR-52i</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis Spectrophotometer</td>
			<td>ThermoFisher Scientific instrument</td>
			<td>GENESYS 10S&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>EVAR</td>
			<td>EV-40</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

biogas purification through the use of a microalgae-bacterial system in semi-industrial high rate algal ponds

Ces dernières années, un certain nombre de technologies ont vu le jour pour purifier le biogaz en biométhane. Cette épuration implique une réduction de la concentration de gaz polluants tels que le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène afin d’augmenter la teneur en méthane. Dans cette étude, nous avons utilisé une technologie de culture de microalgues pour traiter et purifier le biogaz produit à partir de déchets organiques de l’industrie porcine afin d’obtenir du biométhane prêt à l’emploi. Pour la culture et l’épuration, deux photobioréacteurs à bassin ouvert de 22,2m3 couplés à un système de colonne d’absorption-désorption ont été mis en place à San Juan de los Lagos, au Mexique. Plusieurs rapports liquide/biogaz de recirculation (L/G) ont été testés pour obtenir les meilleures efficacités d’élimination ; d’autres paramètres, tels que le pH, l’oxygène dissous (OD), la température et la croissance de la biomasse, ont été mesurés. Les L/G les plus efficaces étaient de 1,6 et 2,5, ce qui a permis d’obtenir un effluent de biogaz traité avec une composition de 6,8 % vol et 6,6 % vol en CO2, respectivement, et des efficacités d’élimination pour H2S allant jusqu’à 98,9 %, ainsi que le maintien de valeurs de contamination en O2 inférieures à 2 % vol. Nous avons constaté que le pH détermine grandement l’élimination du CO2 , plus que le L/G, pendant la culture en raison de sa participation au processus photosynthétique des microalgues et de sa capacité à faire varier le pH lorsqu’il est solubilisé en raison de sa nature acide. L’oxygène dissous et la température ont oscillé comme prévu à partir des cycles naturels lumière-obscurité de la photosynthèse et de l’heure de la journée, respectivement. La croissance de la biomasse a varié en fonction de l’alimentation en CO2 et en nutriments ainsi que de la récolte dans le réacteur ; Cependant, la tendance est demeurée propice à la croissance.

In recent years, several technologies have emerged to purify biogas to biomethane, promoting its use as non-fossil fuel, therefore mitigating undesairable methane emissions1. Air pollution is a problem that affects most of the world&#39;s population, particularly in urbanized areas; ultimately, around 92% of the world&#39;s population breathe polluted air2. In Latin America, the air pollution rates are mostly created by the use of fuels, whereby in 2014, 48% of the air pollution was brought on by the electricity and heat production sector3.
In the last decade, more and more studies on the relationship between pollutants in the air and the increase in mortality rates have been proposed, arguing that there is a strong correlation between both datasets, particularly in children populations.
As a way to avoid the continuation of air pollution, several strategies have been proposed; one of these is the use of renewable energy sources, including wind turbines and photovoltaic cells, which diminish the CO2 release into the atmosphere4,5. Another renewable energy source comes from biogas, a byproduct of the anaerobic digestion of organic matter, produced along with a liquid organic digestate6. This gas is composed of a mixture of gasses, and their proportions depend on the source of organic matter used for anaerobic digestion (sewage sludge, cattle manure, or agro-industrial biowaste). Generally, these proportions are CH4 (53%-70%vol), CO2 (30%-47%vol), N2 (0%-3%vol), H2O (5%-10%vol), O2 (0%-1%vol), H2S (0-10,000 ppmv), NH3 (0-100 ppmv), hydrocarbons (0-200 mg/m3) and siloxanes (0-41 mg/m3)7,8,9, where the scientific community is interested in the methane gas since this is the renewable energetic component of the mixture.
However, biogas cannot be simply burned as obtained because the byproducts of the reaction can be harmful and contaminant; this raises the need to treat and purify the mixture to increase the percentage of methane and decrease the rest, essentially converting it into biomethane10. This process is also known as upgrading. Even though, currently, there are commercial technologies for this treatment, these technologies have several economic and environmental drawbacks11,12,13. For example, systems with activated carbon and water washing (ACF-WS), pressure water washing (PWS), gas permeation (GPHR), and pressure swing adsorption (PSA) present some economic or other drawbacks of environmental impact. A viable alternative (Figure 1) is the use of biological systems such as those that combine microalgae and bacteria grown in photobioreactors; some advantages include the simplicity of design and operation, the low operating costs, and its environmentally friendly operations and byproducts10,13,14. When biogas is purified to biomethane, the latter can be used as a substitute for natural gas, and the digestate can be implemented as a source of nutrients to support microalgae growth in the system10.
A method widely used in this upgrading procedure is the growth of microalgae in open raceway photoreactors coupled with an absorption column due to the lower operation costs and the minimal investment capital needed6. The most used type of raceway reactor for this application is the high-rate algal pond (HRAP), which is a shallow raceway pond where the circulation of the algal broth occurs via a low-power paddle wheel14. These reactors need large areas for their installation and are very susceptible to contamination if used in outdoor conditions; in biogas purification processes, it is advised to use alkaline conditions (pH &#62; 9.5) and the use of algal species that thrive in higher pH levels to enhance the removal of CO2 and H2S while avoiding contamination15,16.
This research aimed to determine the biogas treatment efficiencies and final production of biomethane using HRAP photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system and a microalgae consortium.

Author Spotlight: Scaling Microalgal Biotechnology for Enhanced Biomethane Production 

Purification du biogaz par l’utilisation d’un système microalgue-bactérien dans des étangs semi-industriels à haute teneur en algues

Conformément au protocole, le système a été construit, testé et inoculé. Les conditions ont été mesurées et stockées, et les échantillons ont été prélevés et analysés. Le protocole a été réalisé pendant un an, à partir d’octobre 2019 et jusqu’en octobre 2020. Il est important de mentionner qu’à partir de maintenant, les HRAP seront appelés RT3 et RT4.
Productivité du biométhane Afin de déterminer les conditions qui favorisent l’élimination...

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La pollution de l’air a un impact sur la qualité de vie de tous les organismes. Nous décrivons ici l’utilisation de la biotechnologie des microalgues pour le traitement du biogaz (élimination simultanée du dioxyde de carbone et du sulfure d’hydrogène) et la production de biométhane par le biais de bassins d’algues semi-industriels ouverts à haut débit et l’analyse ultérieure de l’efficacité du traitement, du pH, de l’oxygène dissous et de la croissance des microalgues.

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

Nos recherches se concentrent sur le développement d’une biotechnologie durable et viable des microalgues pour le biométhane Nous montrons qu’il était possible de mettre à l’échelle le filtre à biogaz jusqu’à une certaine échelle industrielle dans d’autres conditions. Le processus de mise à l’échelle vise à traiter des flux plus importants de biogaz dans des installations plus petites dans le but de le rendre plus économiquement viable. De plus, le procédé vise à promouvoir des conditions d’exploitation qui peuvent conduire à une plus grande production de valeur par des sous-produits extraits de la biomasse microalgue.Grâce à un processus à grande échelle exposé aux conditions extérieures, nous avons découvert diverses espèces de microalgues qui nous permettent de faire fonctionner efficacement le filtre à microalgues. Nous avons également identifié les conditions optimales de fonctionnement qui conduisent à une concentration volumétrique plus élevée de biométhane. Nous avons réussi à faire passer le filtre à microalgues à des opérations à grande échelle et à identifier les conditions de fonctionnement optimales pour les photobioréacteurs et le filtre à microalgues afin d’atteindre des concentrations de méthane allant jusqu’à 85 % en volume.L’utilisation d’autres espèces de microalgues dans les mêmes conditions de fonctionnement pourrait améliorer l’efficacité des performances du filtre à microalgues. Au printemps et en été, l’augmentation de la température contribuera à l’efficacité du système.