Biologiczna produkcja wodoru z odpadów

• Autorzy: Janosz-Rajczyk M. , Piotrowska P.

Warianty tytułu

EN

Biological hydrogen production from waste

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaprezentowano wybrane sposoby pozyskiwania wodoru. Na obecnym poziomie wiedzy uważa się, że procesem, który w praktyce może być wykorzystany do likwidacji odpadów organicznych, jest fermentacja. W pracy przytoczono dane eksperymentalne, które wskazują, że możliwe jest uzyskanie nawet od 0,5 do 2,5 mola wodoru z organicznych substratów w przeliczeniu na mol glikozy. Wyższą wydajność produkcji (do około 4 mole H2/mol C6H12O6) uzyskuje się wówczas, gdy proces prowadzi się z udziałem czystych kultur drobnoustrojów oraz w zakresie temperatur termofilowych. W pracy przytoczono opinie wielu autorów, którzy podkreślają, że w rozwiązaniach technicznych, ze względu na łatwiejsze prowadzenie procesu korzystniejsze jest użycie mieszanej populacji drobnoustrojów niż czystych kultur. Specjaliści uważają, że do najważniejszych czynników warunkujących wysoką wydajność procesu należą: utrzymanie odpowiednio niskiego ciśnienia parcjalnego wodoru nad roztworem hodowlanym, niskiego stężenia tlenu oraz utrzymanie pH w zakresie od 5 do 6, a także odpowiednie dawkowanie żelaza.

EN

Nowadays, fossil fuels provide the most of world's energy demands. The great disadvantage of conventional fuels is that they all contain carbon what is the reason of carbon dioxide (CO2) emission and, what is more, of global warming. That is the reason why other alternative fuels are being investigated. One of the possible energy carrier is hydrogen. Hydrogen can be produced from a variety of sources, like oil, coal, natural gas, biomass, and water. This literature survey shows the main biological methods of hydrogen production. Biological hydrogen production can be classified into two groups: light driven processes and dark processes. All processes are controlled by enzymes such as hydrogenase or nitrogenase. One of the most promising hydrogen approaches is the conversion of organic wastes from sewage treatment plant. Biological dark fermentation is a promising hydrogen production method that can be also applied for organic wastes utilization purposes. Due to the fact that solar radiation is not a requirement, hydrogen production by dark fermentation does not demand much area and is not affected by the weather condition. Hence, the feasibility of the technology causes that commercial interest is growing. Experimental evidences, shown in that work, indicate that even 0.5 ÷ 2.5 mole of hydrogen can be produced from organic substrates such as glucose. Maximum hydrogen yields (to about 4 mol H2/mol C6H12O6) were achieved from organic material by pure cultures of microorganisms at thermophilic temperatures. However, pure cultures are less useful for industrial purposes because of an easier possibility of contamination. Dark fermentation can be control by following parameters: pH (between 5 and 6), temperature about 50°C. Other factor that influences on hydrogen production is Fe²+ concentration. Tests investigated by Ren and others showed that the iron adding every two days could improve the hydrogen yield. To obtain hydrogen production also conditions of low hydrogen partial pressure and low concentration of O2 should be assure.

Słowa kluczowe

PL

biowodór; pozyskanie wodoru w procesach biologicznych; hydrogenazy; nitrogenazy; fermentacja

EN

biohydrogen; dark fermentation; hydrogen production; organic wastes utilization

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 9, nr 3
• Strony: 301--314
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Janosz-Rajczyk M.

autor

Piotrowska P.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Lebner T. i in., Bio-hydrogen production by anaerobic fermentation of waste, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [2] Han S.K., Shin H.S., Development of an innovative two-stage process, a combination of acido-genic hydrogenesis and methanogenesis, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [3] Gavala H.N., Skiadas V., Ahring B.K., Mesophilic and thermophilic biological hydrogen production in conventional and high-rate anaerobic reactor systems, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [4] Logan B.E., Van Ginkel S., Oh S., Liu H., Min B., Bioenergy recovery through biological hydrogen production and electricity generation in microbial fuel cells, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [5] Chang J.-S. i in., Biohydrogen production with fixed-bed bioreactors, International Journal of Hydrogen Energy 2002, 27, 1167-1174.
• [6] Ni M. i in., An overview of hydrogen production from biomass, Fuel Processing Technology 2006,87 461-472.
• [7] Hallenbeck P.C., Benemann J.R., Biological hydrogen production; fundamentals and limiting processes, International Journal of Hydrogen Energy 2002, 27, 1185-1193.
• [8] Valdez-Vazquez I. i in., Semi-continuous production of hydrogen from fermentation of organie municipal solid wastes: influence of the temperaturę, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [9] Kunicki-Goldfmger W., Życie bakterii, WN PWN, Warszawa 1994.
• [10] Schlegel H.G., Mikrobiologia ogólna, WN PWN, Warszawa 2000.
• [11] Angenent L.T. i in., Production of bioenergy and biochemicals from industrial and agricultural wastewater", Trends in Biotechnology 2004, 22, 9, 477-485.
• [12] Hallenbeck P.C., Fundamentals of the fermentative production of hydrogen, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [13] Ren N.Q., Ding J., Wang A.J., Ding L., Wu Y.N., Effect of iron concentration on hydrogen-producing capacity of mixed culture in acidogenic-phase reactor, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [14] Bartacek J., Zabranska J., Biological hydrogen production from phytomass, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [15] Park W.S., Hwang M.H., Hyun S.H., Kim I.S., Suppression of hydrogen consuming bacteria in order to increase H2 production potential in anaerobic fermentation, Proceedings 10th World Congress on Anaerobic Digestion, Montreal, Canada 2004, Vol. 1-4.
• [16] Wiśniowska E., Janosz-Rajczyk M., Nowak I., Wąsińska J., The possibilities of volatile fatty acids generation during co-fermentation of high starch organie wastes and sewage sludge - mesophilic versus thermophilic conditions, 15th International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA, Praha2002, P7, 22.