Możliwość wykorzystania biomasy mikroglonów w procesie wzbogacania biogazu

• Autorzy: Krzemieniewski M. , Szwarc D. , Zieliński M. , Dębowski M. , Kupczyk K.

Warianty tytułu

EN

Possibility of microalgae biomass application for biogas enrichment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W warunkach laboratoryjnych badano skuteczność wzbogacania biogazu produkowanego w reaktorze beztlenowym z pełnym wymieszaniem (CSTR) z wykorzystaniem kultury mikroglonów. Określono także wpływ tego zabiegu technologicznego na wydajność produkcji biomasy mikroglonów w zamkniętym fotobioreaktorze. W eksperymencie zastosowano mieszaną kulturę mikroglonów, w skład której wchodziły Chlorella sp. (90%) i Scenedesmus sp. (10%) oraz wykorzystano biogaz pochodzący z procesu fermentacji ścieków mleczarskich. W pierwszym wariancie badań zastosowano surowy biogaz, natomiast w drugim biogaz wstępnie odsiarczony. Na podstawie przeprowadzonych prac eksperymentalnych stwierdzono, że biomasa mikroglonów zasilana odsiarczonym biogazem wykazywała większą skuteczność usuwania CO2 w porównaniu z układem technologicznym zasilanym surowym biogazem. Największą szybkość przyrostu biomasy mikroglonów oraz największą końcową zawartość biomasy stwierdzono w układzie zasilanym odsiarczonym biogazem. W tym wariancie technologicznym stwierdzono również najwydajniejsze wykorzystanie substancji biogennych z roztworu hodowlanego. Stwierdzono, że zastosowanie biomasy mikroglonów do biosekwestracji CO2 i wzbogacania biogazu wpływało także na zwiększenie zawartości tlenu w biogazie.

EN

Enrichment of biogas, generated in an anaerobic continuously stirred tank reactor (CSTR), achieved by carbon dioxide removal with cultivated microalgae was assessed in terms of the process efficacy. An impact of this technological measure on the efficiency of microalgae biomass proliferation in the closed photobioreactor was also determined. In the experiment, the mixed microalgae culture was used, including Chlorella spp. (90%) and Scenedesmus spp. (10%), as well as the biogas from dairy wastewater fermentation. Raw biogas was used in variant 1 of the research and the pre-desulfurized biogas was applied in variant 2. The experiments demonstrated higher CO2 removal efficiency by the microalgae biomass when desulfurized biogas was applied in comparison to the technological system fuelled with the raw biogas. The highest rate of microalgae biomass increase and the highest final biomass content was observed in the system fuelled with the desulfurized biogas. Also, most efficient use of nutrients from the culture medium was found in this technological variant. In addition, it was established that the use of microalgae biomass to CO2 biosequestration and biogas enrichment led to the increased oxygen concentration in the biogas.

Słowa kluczowe

PL

fermentacja metanowa; fotobioreaktor; dwutlenek węgla; metan

EN

methane fermentation; photobioreactor; carbon dioxide; methane

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 37, nr 2
• Strony: 33--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krzemieniewski M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Warszawska 117, 10-720 Olsztyn

autor

Szwarc D.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Warszawska 117, 10-720 Olsztyn

autor

Zieliński M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Warszawska 117, 10-720 Olsztyn

autor

Dębowski M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Warszawska 117, 10-720 Olsztyn

autor

Kupczyk K.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk o Środowisku, ul. Warszawska 117, 10-720 Olsztyn

Bibliografia

• 1. J.S. LEE, J.P. LEE: Review of advances in biological CO2 mitigation technology. Biotechnology and Bioprocess Engineering 2003, Vol. 8, No. 6, pp. 259–354.
• 2. T. van HARMELEN, H. OONK: Microalgae Biofixation Processes: Applications and Potential Contributions to Greenhouse Gas Mitigation Options. TNO, Apeldoom 2006.
• 3. E. JACOB-LOPES, C.H.G. SCOPARO, T.T. FRANCO: Rates of CO2 removal by Aphanothece microscopica Nageli in tubular photobioreactors. Chemical Engineering and Processing 2008, Vol. 47, No. 8, pp. 1371–1379.
• 4. S.-Y. CHIU, C.-Y. KAO, M.-T. TSAI, S.-C. ONG, C.-H. CHEN, C.-S. LIN: Lipid accumulation and CO2 utilization of Nanochloropsis oculata in response to CO2 aeration. Bioresource Technology 2009, Vol. 100, No. 2, pp. 833–841.
• 5. E. JACOB-LOPES, C.H.G. SCOPARO, M.I. QUEIROZ, T.T. FRANCO: Biotransformations of carbon dioxide in photobioreactors. Energy Conversion and Management 2010, Vol. 51, No. 5, pp. 894–900.
• 6. F. ZHANG, H. KABEYA, R. KITAGAWA, T. HIROTSU, M. YAMASHITA, T. OTSUKI: An exploratory research of PVC-Chlorella composite material (PCCM) as effective utilization of Chlorella biologically fixing CO2. Journal of Materials Science 2000, Vol. 35, pp. 2603–2609.
• 7. S.-Y. CHIU, C.-J. KAO, C.-H. CHEN, T.-C. KUAN, S.-C. ONG, C.-S. LIN: Reduction of CO2 by a high-density culture of Chlorella sp. in a semicontinuous photobioreactor. Bioresource Technology 2008, Vol. 99, No. 9, pp. 3389–3396.
• 8. K. ZHANG, N. KURANO, S. MIYACHI: Optimized aeration by carbon dioxide gas for microalgal production and mass transfer characterization in a vertical flat-plate photobioreactor. Bioprocess and Biosystems Engineering 2002, Vol. 25, No. 2, pp. 97–101.
• 9. R.M. MOHEIMANI: The culture of coccolithophorid algae for carbon dioxide remediation. PhD Thesis, Murdoch University, Perth 2005.
• 10. R. MÙNOZ, T. ALVAREZ, A. MÙNOZ, E. TERRAZAS, B. GUIEYSSE, B. MATTIASSON: Sequential removal of heavy metals ions and organic pollutants using an algal–bacterial consortium. Chemosphere 2006, Vol. 63, No. 6, pp. 903–911.
• 11. M.G. DE MORAIS, J.A.V. COSTA: Isolation and selection of microalgae from coal fired thermoelectric power plant for biofixation of carbon dioxide. Energy Conversion and Management 2007, Vol. 48, No. 7, pp. 2169–2173.
• 12. M.G. MORAIS, J.A.V. COSTA: Carbon dioxide fixation by Chlorella kessleri, C. vulgaris, Scenedesmus obliquus and Spirulina sp. Cultivated in flasks and vertical tubular photobioreactors. Biotechnology Letters 2007, Vol. 29, No. 9, pp. 1349–1352.
• 13. E. JACOB-LOPES, C.H.G. SCOPARO, M.I. QUEIROZ, T.T. FRANCO: Biotransformations of carbon dioxide in photobioreactors. Energy Conversion and Management 2010, Vol. 51, No. 5, pp. 894–900.
• 14. K. CHIEN-YA, C. SHENG-YI, H. TZU-TING, D. LE, W. GUAN-HUA, T. CHING-PING, C. CHIUN-HSUN, L. CHIH-SHENG: A mutant strain of microalga Chlorella sp. for the carbon dioxide capture from biogas. Biomass and Bioenergy 2012, Vol. 36, pp. 132–140.
• 15. L. MEIER, R. PÉREZ, L. AZÓCAR, M. RIVAS, D. JEISON: Photosynthetic CO2 uptake by microalgae: An attractive tool for biogas upgrading. Biomass and Bioenergy 2015, Vol. 73, pp. 102–109.
• 16. L. CHENG, L. ZHANG, H. CHEN, C. GAO: Carbon dioxide removal from air by microalgae cultured in a membrane-photobioreactor. Separation and Purification Technology 2006, Vol. 50, No. 3, pp. 324–32.