The study of effectiveness of disintegration of biomass intended to methane fermentation process

• Autorzy: Owczuk M. , Matuszewska A. , Filip A. , Prachnio P.

Warianty tytułu

PL

Badanie efektywności dezintegracji biomasy przeznaczonej do procesu fermentacji metanowej

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Production of biogas in the methane fermentation process is complicated and requires optimisation, among others, with better use of biomass by bacteria. One of the applied solutions is an introduction to the process of the pre-treatment stage – disintegration, the aim of which is the fragmentation of the substrate's cellular structures before it goes to the digester. The result of the process is the increase of the raw material's susceptibility to biological degradation of the substrate, the increase of speed of the methane fermentation process and efficiency of the obtained biogas. This article presents an overview of the available methods of disintegration, and provides the results of the effectiveness of pre-treatment of biomass of the agricultural origin, conducted with the use of selected chemical, thermal and physical methods.

PL

Pozyskanie biogazu w procesie fermentacji metanowej jest skomplikowane i wymaga optymalizacji, m.in. poprzez lepsze wykorzystanie biomasy przez bakterie. Jednym ze stosowanych rozwiązań jest wprowadzenie do procesu etapu obróbki wstępnej - dezintegracji, której celem jest rozdrobnienie struktur komórkowych substratu zanim trafi on do komory fermentacyjnej. Efektem procesu jest wzrost podatności surowca na rozkład biologiczny substratu, zwiększenie szybkości procesu fermentacji metanowej oraz wydajności uzyskiwanego biogazu. W artykule przedstawiono przegląd dostępnych metod dezintegracji oraz zamieszczono wyniki badań skuteczności obróbki wstępnej biomasy pochodzenia rolniczego, przeprowadzonej z wykorzystaniem wybranych metod chemicznych, termicznych i fizycznych.

Słowa kluczowe

EN

disintegration; biomass; biogas

PL

dezintegracja; biomasa; biogaz

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 66, nr 4
• Strony: 33--41, 143--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., il.

Twórcy

autor

Owczuk M.

• Automotive Industry Institute, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warsaw, Poland

autor

Matuszewska A.

• Automotive Industry Institute, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warsaw, Poland

autor

Filip A.

• Automotive Industry Institute, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warsaw, Poland

autor

Prachnio P.

• Automotive Industry Institute, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] BALAT M.: Procduction of bioethanol from lignocellulosic materials via biochemical pathway: A review, Energy Conversion and Managment, 2011, Vol. 52, ss. 858-875.
• [2] BROOKS R.B.: 1970, Heat treatment of sewage, Water Pollut. Control, 69(2), ss 221-231.
• [3] CHANDRA R. at al.: Methane production from ligninocellulosic agricultural crop wastes: A review in context to second generation of biofiuel production, Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012), ss.1462 – 1476.
• [4] CHANDRA R., TAKEUCHI H., HAGESAWA T.: Hydrothermal pretreatment of rice straw biomass: a potential and promising method for enhanced methane production, Journal of Applied Energy 2012, submited for publication.
• [5] D.DEUBLEIN, A. STEINHAUSER: Biogas from waste and renewable resources, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2008.
• [6] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2001/77/WE z dnia 27 września 2001 r. w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych.
• [7] Dyrektywa 2003/30/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 8 maja 2003 r. w sprawie wspierania użycia w transporcie biopaliw lub innych paliw odnawialnych.
• [8] FRANCESCHINI O.: Dewatering of sludge by freezing, 2010:024 CIV, http://epubl.ltu.se/1402-1617/2010/024/LTU-EX-10024-SE.pdf
• [9] FUKAS-PŁONKA Ł., JANIK M., DUDEK K.: Homogenizacja osadów nadmiernych. Wodociągi Kanalizacja 2(60)/2009.
• [10] GIEMZA M.: Dezintegracja ultradźwiękowa w oczyszczalniach ścieków. Efekty zastosowania dezintegracji ultradźwiękowej w praktyce na przykładzie kilku oczyszczalni ścieków. Technologia wody 11/2013.
• [11] GIEMZA M.: Nowy sposób dezintegracji osadu ściekowego. Podsumowanie prób laboratoryjnych z zastosowaniem techniki mikrofalowej. Technologia wody. 10/2013
• [12] GRALA A., ZIELIŃSKI M., DUDEK M., DĘBOWSKI M., OSTROWSKA K.: Technologie kondycjonowania biomasy lignocelulozowej przed procesem fermentacji metanowej.
• [13] GRUBEL K., MECHNICKA A.: Oddziaływanie dezintegracji mikrofalowej na osad czynny, EC Opole, 2011.
• [14] GRUBEL K., MECHNICKA A., BINIAK W.: Wykorzystanie podczerwieni do potwierdzenia skuteczności dezintegracji kawitacyjnej osadu czynnego nadmiernego, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 8/2013.
• [15] GRUBEL K., MIROTA K., MACHNICKA A., SUSCHKA J.: Zmiana stopnia dezintegracji poprzez dobór dyszy kawitacyjnej ATH w Bielsku-Białej, poster dostępny na http://www.iois.ath.bielsko.pl/IOIS/zms/KG%20Poster.pdf
• [16] HATAKKA A.: Lignin-modifying enzymes from selected white-rot fungi: production and role from in lignin degradation. FEMS Microbiol Rev 1994;13, ss.125-35.
• [17] HARRIS L.W., GRIFFITHS J.B.: Relative effects of cooling and warming rates on mammalian cells during the freeze-thaw cycle., Nature 205:640-646/1977.
• [18] HENRICS A.T.W.M.: ZEEMAN G., Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass., Bioresour, Technol., 100, ss.10-18, 2009.
• [19] JORGENSEN H., KRISTENSEN J.B., FELBY C.: Enzymatic conversion of ligninocellulose into fermentable sugars: challenges and opportunities. Journal of Biofiuels, Bioproducts and Biorafinering 2007; 1(2), ss.119-34.
• [20] LEIBO, S. P., MAZUR P.: The role of cooling rates in low-temperature preservation, Cryobiology 8/1971.
• [21] NEYENS E., BAEYES J.: 2003, A review of thermal sludge pre-treatment processes to improve dewaterability, Journal of hazardous Materials, B98, ss. 51-67
• [22] SUN Y., CHENG J.: Hydrolysis of ligninocellulosic material for ethanol production: a rewiev. Bioresour. Technol., 83, ss. 1-11, 2002.
• [23] SUSCHKA J., GRUBEL K., MACHNICKA A.: Możliwość intensyfikacji procesu fermentacji beztlenowej osadów ściekowych poprzez dezintegrację osadu czynnego w procesie kawitacji mechanicznej. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 3/2007.
• [24] ZAWIEJA I., WODNY L.: Wpływ natężenia pola ultradźwiękowego na biodegradowalność osadów ściekowych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 1/2012.
• [25] ZIELEWICZ E.: Dezintegracja osadów nadmiernych do wspomagania procesu fermentacji metanowej - teoria a praktyka., Gaz, Woda, Technika Sanitarna. 4/2014.
• [26] ZHANG B., SHAHBAZI A.: Recent developments in pretreatment technologies for production of ligninocellulosib biofiuels, J. Pet. Environ. Biotechnol., 2(2), ss.1-8, 2011.
• [27] ZHANG Y, ZHANG P, MA B, WU H, ZHANG S, XU X.: Sewage sludge disintegration by high-pressure homogenization: a sludge disintegration model, J Environ Sci (China). 24(5)/2012.