Ocena wydajności produkcji biomasy glonowej w reaktorze rurowym przy wykorzystaniu jako pożywki odcieków z bioreaktora fermentacji metanowej

• Autorzy: Zieliński M. , Dębowski M. , Krzemieniewski M.

Warianty tytułu

EN

Determination of algae biomass production efficiencyin a tubular reactor using effluent from the anaerobic bioreactor as a food

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zapotrzebowanie na odnawialne biopaliwa będące w stanie zastąpić obecnie wykorzystywane produkty powstałe z rektyfikacji ropy naftowej rośnie z roku na rok. Tradycyjne paliwa, oprócz pogłębiania efektu globalnego ocieplenia charakteryzują się także ograniczona dostępnością, a ich zasoby systematycznie maleją. Konieczne zatem wydaje się poszukiwanie pełnowartościowych zamienników paliw kopalnych. Taka alternatywę stanowią biopaliwa [2]. Jednakże paliwa te produkowane wyłącznie w oparciu o substraty pozyskiwane z tradycyjnego rolnictwa nie są w stanie w równomierny sposób zastąpić obecnie wykorzystywanych paliw kopalnych. Ciekawą i godną rozważenia alternatywa wydaje się produkcja biopaliw z substratów pochodzących od glonów. Glony są potencjalnymi mikrofabrykami, które w oparciu o światło i dwutlenek węgla są zdolne do wyprodukowania biopaliw, żywności, i wysokowartościowych substancji bioaktywnych. Ponadto, organizmy te są wykorzystywane do bioremediacji i jako bionawozy o wysokiej zawartości azotu [7]. Glony mogą być źródłem kilku rodzajów odnawialnych biopaliw. Poczynając od metanu powstającego w procesach beztlenowego rozkładu biomasy, poprzez biodiesel produkowany z oleju glonowego, aż do foto-biologicznej produkcji wodoru. Pomysł wykorzystania glonów do produkcji paliwa nie jest nowy, ale dopiero teraz jest on brany pod uwagę, ze względu na rosnące ceny paliw kopalnych tj. węgła i ropy naftowej oraz konieczności przeciwdziałania globalnemu ociepleniu, które jest związane ze spalaniem paliw kopalnych. Celem prezentowanych badań było określenie możliwości hodowli glonów w fotobioreaktorach z wykorzystaniem pożywki w postaci odcieku z reaktora fermentacji metanowej. Reaktor fermentacyjny zasilany był biomasą glonową, natomiast odciek z tego reaktora wykorzystywano do karmienia hodowli glonowej.

EN

Traditional fuels, in addition to deepening the effect of global warming are also characterized by limited availability and are steadily declining resources. Therefore, it seems necessary to seek full-fledged replacement of fossil fuels. Such an alternative are biofuels. Algae can be source of several types of renewable biofuels. Starting from the methane generated in the processes of anaerobic decomposition of biomass, by biodiesel made from algal oil, until photobiological hydrogen production. The idea of using algae to produce fuel is not new, but until now it is taken into account, due to the rising prices of fossil fuels such as coal and oil, and the need of reduction of global warming, which is associated with the burning of fossil fuels. The article presents the results of the efficiency of microalgae biomass production using effluent from the methane fermentation bioreactors as food. For the algal culture production tubular photo-bioreactors was used. The study was conducted simultaneously in two identical systems, of which one was fed with a synthetic food, and the other one used efluent from fermenters. In both systems, the amount of nutrients entering was identical. The study was conducted for 48 days, every three days, the compactness of dry matter and dry organic matter were determined in bioreactors. In filtrate remaining after the analysis of weight of dry matter content, organic compounds as COD, total nitrogen content (as total organic nitrogen, ammonium and nitrate and nitrite) and total phosphorus was determined. Every six days from each photo-bioreactor 0.5 l of the algae mixture was taken, and then the reactor was supplemented with an equal volume of synthetic food under option 1, or the effluent from the fermenter in option 2. Our results indicate the possibility of using effluent from the fermenter as food for algae culture production. The resulting biomass growth rates were similar in both systems. They amounted to 56.3 mgs.mo / l ? d for a variant with synthetic food and 54.3 mgs.mo / l ? d with application of effluent. Photo-bioreactors can be an effective solution for collecting and storing biomass collected from wild algae. They can be a source of substrate fermentation reactors to power in winter when the availability of algae from the environment is small. A considerable potential for application of the effluents from the reactors as a fermentation medium for the cultivation of algae.

Słowa kluczowe

PL

reaktor rurowy; fermentacja metanowa; biomasa glonowa

EN

tubular reactor; anaerobic digestion; algal biomass

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Tom 13
• Strony: 1577--1589
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Zieliński M.

autor

Dębowski M.

autor

Krzemieniewski M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

Bibliografia

• 1. Chen C. Y., Yeh K. L., Aisyah R., Lee D. J., Chang J. S.: Cultivation, photobioreactor design and harvesting of microalgae for biodiesel production: A critical review. Bioresource Technology, 102, 71÷81, 2011.
• 2. Chisti Y: Biodiesel from microalgae. Biotechnol. Adv., 25, 294÷306, 2007.
• 3. Chiu S.Y., Kao C.Y., Chen C.H., Kuan T.C., Ong S.C., Lin C.S.: Reduction of CO2 by a high-density culture of Chlorella sp. in a semicontinuous photobioreactor. Bioresource Technol. 99, 3389÷3396, 2008.
• 4. Chynoweth D. P.: Renewable biomethane from land and ocean energy crops and organic wastes. Hort Science., 40, 283, 2005.
• 5. Morand P, Briand X.: Anaerobic digestion of Ulva sp. 2. Study of Ulva degradation and methanisation of liquefaction juices. J Appl Phycol., 11, 165÷77, 1999.
• 6. Scragg A.H., Illman A.M., Carden A., Shales S.W.: Growth of microalgae with increased calorific values in a tubular bioreactor. Biomass Bioenerg. 23, 67÷73, 2002.
• 7. Shelef G., Soeder C. J.: Algae Biomass. Production and Use. Elsevier/North-Holland Biomedical Press, Amsterdam, The Netherlands, 852, 1980.
• 8. Singh J., Gu S.: Commercialization potential of microalgae for biofuels production. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 14, 2596÷2610, 2010.