Laboratoryjny bioreaktor z systemem kontroli pH do badań nad wytwarzaniem wodoru w procesie ciemnej fermentacji

• Autorzy: Szulczyński Bartosz , Kucharska Karolina , Kamiński Marian

Warianty tytułu

EN

Laboratory bioreactor with pH control system for investigations of hydrogen production in the dark fermentation process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono konstrukcję niskokosztowego bioreaktora badawczego wyposażonego w system kontroli i regulacji pH. Zaprezentowano jego wykorzystanie do badania produkcji wodoru w procesie fermentacji ciemnej z zastosowaniem Enterobacter aerogenes ATCC 13048. W pracy porównano wyniki uzyskane przy prowadzeniu procesu bez i z regulacją pH dla różnych materiałów wsadowych: glukozy, hydrolizatów topoli energetycznej, serwatki kwaśnej i glicerolu. Wykazano, że wykorzystanie zaproponowanej konstrukcji bioreaktora do badania procesu fermentacji ciemnej jest w pełni zasadne i celowe. Zaobserwowano również, że zastosowanie regulacji pH powoduje wydłużenie fazy wzrostu wykładniczego o około 12 godzin, co pozwala na zwiększenie ilości wytworzonego wodoru.

EN

The work presents the construction of a low-cost research bioreactor equipped with a pH control system. Its use was presented for the study of hydrogen production in the dark fermentation process using Enterobacter aerogenes ATCC 13048. Presented paper compares the results obtained during the process without and with pH regulation for different fees materials: glucose, energetic poplar hydrolysates, acid whey and glycerol. It has been shown that the use of the proposed bioreactor design to study the dark fermentation process is fully justified and purposeful. It has also been observed that the use of pH regulation resulted in a longer log phase of about 12 hours, which increased the amount of hydrogen produced.

Słowa kluczowe

PL

wodór; bioreaktor; fermentacja ciemna; system regulacji pH; Enterobacter aerogenes ATCC 13048

EN

hydrogen; bioreactor; dark fermentation; pH control system; Enterobacter aerogenes ATCC 13048

• Wydawca: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Aparatury Badawczej i Dydaktycznej, COBRABiD sp. z.o.o
• Czasopismo: Aparatura Badawcza i Dydaktyczna
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 24, nr 1
• Strony: 38--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szulczyński Bartosz

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, Gdańsk, Polska

autor

Kucharska Karolina

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, Gdańsk, Polska

autor

Kamiński Marian

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, Gdańsk, Polska

Bibliografia

• [1] Rubio M. G. A., Jaojaruek K., Hydrogen – The Future Fuel, Adv Automob Eng, 4 (2015), 116.
• [2] Dincer I., Acar C., Review and evaluation of hydrogen production methods for better sustainability, Int J Hydrogen Energy, 40 (2015), 11094-11111.
• [3] Pakarinen O., Lehtomäki A., Rintala J., Batch dark fermentative hydrogen production from grass silage: The effect of inoculum, pH, temperature and VS ratio, Int J Hydrogen Energy, 33 (2008), 594-601.
• [4] Gadhe A., Sonawane S. S., Varma M. N., Enhanced biohydrogen production from dark fermentation of complex dairy wastewater by sonolysis, Int J Hydrogen Energy, 40 (2015), 9942-9951.
• [5] Hu C. C., Giannis A., Chen C. L., Qi W., Wang J. Y., Comparative study of biohydrogen production by four dark fermentative bacteria, Int J Hydrogen Energy, 38 (2013), 15686-15692.
• [6] Reilly M., Dinsdale R., Guwy A., Mesophilic biohydrogen production from calcium hydroxide treated wheat straw, Int J Hydrogen Energy, 39 (2014), 16891-16901.
• [7] Kucharska K., Łukajtis R., Słupek E., Cieśliński H., Rybarczyk P., Kamiński M., Hydrogen Production from Energy Poplar Preceded by MEA Pre-Treatment and Enzymatic Hydrolysis, Molecules, 23 (2018), 1-21.
• [8] Łukajtis R., Rybarczyk P., Kucharska K., Konopacka-Łyskawa D., Słupek E., Wychodnik K., Kamiński M., Optimization of saccharification conditions of lignocellulosic biomass under alkaline pretreatment and enzymatic hydrolysis, Energies, 11 (2018), 886.
• [9] Łukajtis R., Kucharska K., Hołowacz I., Rybarczyk P., Wychodnik K., Słupek E., Nowak P., Kamiński M., Comparison and optimization of saccharification conditions of alkaline pre-treated triticale straw for acid and enzymatic hydrolysis followed by ethanol fermentation, Energies, 11 (2018),639.
• [10] Krishnan S., Singh L., Sakinah M., Thakur S., Nasrul M., Otieno A., Wahid Z. A., An investigation of two-stage thermophilic and mesophilic fermentation process for the production of hydrogen and methane from palm oil mill effluent, Environ Prog Sustain Energy, 36 (2017), 1322-1336.
• [11] Kucharska K., Hołowacz I., Konopacka-Łyskawa D., Rybarczyk P., Kamiński M., Key issues in modeling and optimization of lignocellulosic biomass fermentative conversion to gaseous biofuels, Renew Energy, 129 (2018), 384-408.
• [12] Reungsang A., Sittijunda S., O-Thong S., Bio-hydrogen production from glycerol by immobilized Enterobacter aerogenes ATCC 13048 on heat-treated UASB granules as affected by organic loading rate, Int J Hydrogen Energy, 38 (2013), 6970-6979.
• [13] Nath K., Muthukumar M., Kumar A., Das D., Kinetics of two-stage fermentation process for the production of hydrogen, Int J Hydrogen Energy, 33 (2008), 1195-1203.
• [14] Chaganti S. R., Kim D. H., Lalman J. A., Dark fermentative hydrogen production by mixed anaerobic cultures: Effect of inoculum treatment methods on hydrogen yield, Renew Energy, 48 (2012), 117-121.
• [15] Slezak R., Grzelak J., Krzystek L., Ledakowicz S., The effect of initial organic load of the kitchen waste on the production of VFA and H2 in dark fermentation, Waste Manage, 68 (2017), 610-617.
• [16] Bundhoo M. A. Z., Mohee R., Inhibition of dark fermentative bio-hydrogen production: A review, Int J Hydrogen Energy, 41 (2016), 6713-6733.
• [17] Singh L., Wahid Z. A., Siddiqui M. F., Ahmad A., Rahim M. H. A., Sakinah M., Application of immobilized upflow anaerobic sludge blanket reactor using Clostridium LS2 for enhanced biohydrogen production and treatment efficiency of palm oil mill effluent, Int J Hydrogen Energy, 38 (2013), 2221-2229.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).