Dezintegracja ultradźwiękowa jako metoda kondycjonowania biomasy mikroglonów Chlorella vulgaris przed procesem fermentacji metanowej

• Autorzy: Kupczyk, K. , Zieliński, M. , Dębowski, M. , Szwarc, D. , Rokicka, M. , Hajduk, A.

Warianty tytułu

EN

Ultrasonic disintegration as a method of conditioning the biomass of microalgae Chlorella vulgaris before the process of methane fermentation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania nad możliwością wykorzystania dezintegracji ultradźwiękowej jako obróbki wstępnej biomasy glonów przed procesem fermentacji metanowej. Testowana biomasa mikroglonów Chlorella vulgaris charakteryzowała się zawartością suchej masy na poziomie 21,7 g/dm3, natomiast zawartość suchej masy organicznej wynosiła 7,15 g/dm3. W zależności od serii biomasa mikroalg poddana była ekspozycji na fale ultradźwiękowe w następujących czasach : 5, 15, 25 35, 45 i 55 s. Próby po wstępnej obróbce wprowadzane były do zestawów respirometrycznych w celu zbadania możliwości biodegradacji związków organicznych. Pomiary respirometryczne prowadzone były przez 20 dni. Prezentowane badania zmierzały do określenia możliwości wykorzystania biomasy mikroglonów pochodzących z hodowli własnej jako substratu w procesach fermentacji metanowej. Analizowano również wpływ dezintegracji ultradźwiękowej biomasy mikroglonów na efektywność produkcji biogazu. Skład oraz zawartość procentową poszczególnych komponentów biogazu analizowano za pomocą chromatografu gazowego GC Agillent 7890 A. Analizę statystyczną uzyskanych wyników wykonano w oparciu o pakiet STATISTICA. Najwyższą efektywnością produkcji biogazu charakteryzowała się seria 6, jeśli o współczynnik produkcji metanu to najwyższe efekty uzyskano w serii 5.

EN

Carried out studies on the use of ultrasound disintegration as algal biomass pre-treatment prior to anaerobic digestion. Tested biomass of microalgae Chlorella vulgaris characterized by a dry matter level of 21.7 g / dm3, while the content of organic dry matter was 7.15 g / dm3. Depending on a series of micro-algae biomass was subjected to exposure of ultrasonic waves in the following times: 5, 15, 25, 35, 45 and 55 seconds. The tests after pre-treatment are introduced to the respirometric sets to investigate the possibility of biodegradation of organic compounds. Rspirometric measurements were conducted for 20 days. The present study aimed to determine the possibilities of using biomass from microalgae own culture as a substrate in the process of anaerobic digestion. Also analyzed the impact of ultrasonic disintegration of microalgae biomass to biogas production efficiency. The composition and percentage of each component of biogas was analyzed using a gas chromatograph GC 7890 Agillent A. Statistical analysis of the results was based on the package STATISTICA. The highest efficiency of biogas production was characterized by a series of 6, if that ratio is the highest methane production results obtained in a series of 5.

Słowa kluczowe

PL

dezintegracja ultradźwiękowa; Chlorella vulgaris; fermentacja metanowa

EN

ultrasonic disintegration; Chlorella vulgaris; methane fermentation

• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 9373--9378, CD3
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kupczyk, K.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Inżynierii Środowiska, Olsztyn,

autor

Zieliński, M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Inżynierii Środowiska, Olsztyn,

autor

Dębowski, M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Inżynierii Środowiska, Olsztyn,

autor

Szwarc, D.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Inżynierii Środowiska, Olsztyn,

autor

Rokicka, M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Inżynierii Środowiska, Olsztyn,

autor

Hajduk, A.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Inżynierii Środowiska, Olsztyn,

Bibliografia

• [1] Bohutskyi P., Bouwer E.: Biogas production from algae and cyanobacteria through anaerobic digestion,” Biofuels and Bioproducts” 1/2013, pp. 873–975.
• [2] Golueke C., Oswald W., Gotaas H.: Anaerobic Digestion of Algae, “Appl. Environ. Microbiol.” 5(1)/ 1957, pp. 47-55.
• [3] González-Fernández C., Sialve B., Bernet N., Steyer J.P.” Comparison of ultrasound and thermal pretreatment of Scenedesmus biomass on methane production, “Bioresour. Technol.” 110/2012, pp. 610–616.
• [4] Hendriks a.T.W.M., Zeeman G.: Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass, ”Bioresour. Technol.” 100 (1)/2009, pp. 10–18.
• [5] Kopp J, Muller J, Dichtl N, Schwedes J.: Anaerobic digestion and dewatering characteristics of mechanically disintegrated excess sludge, “Water Sci. Technol.” 36(11)/1997, pp.129–36.
• [6] Li Y., Horsman M., Wu N., Lan C., Dubois-Calero N.: Biofuels from microalgae, “Biotechnology Progress” 24(4)/2008, pp. 815-820.
• [7] Mussgnug J.H., Klassen V., Schlüter A., Kruse O.: Microalgae as substrates for fermentative biogas production in a combined biorefinery concept, “Journal of Biotechnology, 150(1)/2010, pp. 51-56.
• [8] Neis U, Nickel K, Tiehm A.: Enhancement of anaerobic sludge digestion by ultrasonic disintegration, “Water Sci. Technol.” 42(9)/2000, pp. 73–80.
• [9] Patil V., Tran K.-Q., Giselra˜d H.R.: Towards sustainable production of biofuels from microalgae, “International Journal of Molecular Sciences”, 9(7)/2008, pp. 1188-1195.
• [10] Prajapati S.K., Bhattacharya A., Malik A., Vijay V.K.: Pretreatment of algal biomass using fungal crude enzymes, “Algal Res.” 8/2015, pp. 8–14.
• [11] Surendhiran D., Vija M.: Effect of various pretreatment for extracting intracellular lipid from Nannochloropsis oculata under nitrogen replete and depleted conditions, “Chem. Eng.”, 2014
• [12] Tanaka S, Kobayashi T, Kamiyama K, Bildan M.: Effect of thermochemical pretreatment on the anaerobic digestion of waste activated sludge, “Water Sci. Technol.” 35(8)/ 1997, pp. 209–15.
• [13] Thomas L, Jungschaffer G, Sprossler B.: Improved sludge dewatering by enzymatic treatment, “Water Sci. Technol” 28(1)/1993, pp. 189–92.
• [14] Tiehm A, Nickel K, Neis U.: The use of ultrasound to accelerate the anaerobic digestion of sewage sludge, “Water Sci. Technol.” 36(11)/1997, pp. 121–8.
• [15] Tiehm A, Nickel K, Zellhorn M, Neis U.: Ultrasonic waste activated sludge disintegration for improving anaerobic stabilization, “Water Res.” 35(8)/2001, pp. 2003–9.
• [16] Wang Q, Kuninobu M, Kakimoto K, Ogawa H, Kata Y.: Upgrading of anaerobic digestion of waste activated sludge by ultrasonic pretreatment, “Bioresource Technol.” 68/1999, pp. 309–13.
• [17] Zeng S.J., Yuan X.Z., Shi X.S., Qiu Y.L.: Effect of inoculum/substrate ratio on methane yield and orthophosphate release from anaerobic digestion of Microcystis spp.., “J. Hazard. Mater.” 178(1– 3)/2010, pp. 89-93.
• [18] Yuan X.Z., Shi X.S., Zhang D.L., Qiu Y.L., Guo R.B., Wang L.S.: Biogas production and microcystin biodegradation in anaerobic digestion of blue algae, “Energy Environ. Sci.” 4(4)/2011, pp. 1511-1515.