+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Биогаз для чайников, стр. №4

Вот и получается, что реально из 1 кг ОСВ можно выжать 0,3-0,5 куб.м биогаза.

Теперь разберем это все на примере. Допустим, что в Вашем хозяйстве есть 5 коров, которые стоят в стойле. Их навоз вместе с мочой собирается в отдельную канаву. Влажность такой смеси навоза с мочой обычно составляет около 85%. Суточный выход навоза без мочи у одной коровы доходит до 35 кг. Влажность навоза без мочи обычно составляет около 70%. Плотность навоза без мочи составляет около 950 кг/м3. Зольность сухой фракции коровьего навоза составляет от 2 до 20%, в зависимости от метода сбора навоза. То есть, все зависит от того, как много примесей песка и камней попадет в навоз. В данном случае зольность должна быть не выше 5 %. Влажность и зольность выбраны из статистических данных, а плотность можно измерить самостоятельно «методом Архимеда» с помощью пружинных весов и ведра.

Из 5 коров в сутки соберется 35*5=175 кг навоза. В этом навозе будет 175*(100-70)/100=52,5 кг сухого вещества.

В этом сухом веществе будет 52,5*(100-5)/100=49,875 кг органического сухого вещества. Используя статистически полученное значение удельного выхода биогаза из коровьего навоза 0,4 м3/кг, получим суточный выход биогаза 49,875*0,4=19,95 м3. Следует пояснить, почему мы из удельного выхода биогаза из 1 кг ОСВ за весь цикл брожения получаем суточный выход. Дело в том, что биогазовые установки практически всегда работают в непрерывном цикле. Это обозначает, что каждые сутки в них добавляется суточная доза субстрата, а получившийся излишек шлама сливается. Шлама сливается чуть меньше, чем заливается субстрата, потому что часть содержимого реактора вышла наружу в виде биогаза. Объем реактора выбирается такой, чтобы рабочее пространство реактора вмещало количество суточных доз субстрата, умноженных на длительность цикла в сутках. Так получится, что среднее время пребывания субстрата в реакторе и составит один цикл. Можно представить реактор, как конвейер, длина которого соответствует объему рабочей области реактора.
Суточная доза – это один объект на конвейере. Конвейер имеет длину, соответствующую количеству объектов, равному длине цикла в сутках. В сутки конвейер сдвигается на одну дозу. Получается, что скорость переработки составляет 1 дозу в сутки, но благодаря длине конвейера, эта доза находится на нем всю длительность цикла.

За все время цикла должно выделиться столько биогаза, сколько сырья находится внутри реактора. Например, рекомендованная длительность цикла брожения коровьего навоза в мезофильном режиме составляет 16 суток. Значит, внутри реактора всегда находится 16 суточных объемов субстрата. За 16 суток из реактора должно выделиться в 16 раз больше биогаза, чем из одной суточной порции субстрата. Но за одни сутки выделится 16/16=1 порция биогаза, как из суточной порции субстрата за полное время цикла.

Теперь рассмотрим, насколько точно мы сделали расчет суточного выхода биогаза. Если посмотреть накопленную в мире статистику по удельному выходу биогаза из навоза КРС, то величина выхода будет лежать в пределах 0,1-0,8 м3/кг ОСВ.

Значит, выход биогаза может соответственно колебаться от 5 до 40 м3. Замечу только, что мой опыт указывает мне в сторону величины 5 м3.

Есть еще одна статистическая величина, при помощи которой мы можем проверить наши расчеты. На больших биогазовых установках собрана статистика по удельному суточному выходу биогаза по отношению к объему реактора. Обычно для коровьего навоза это 0,8-0,9 м3 биогаза на 1 м3 полного объема реактора в сутки.

Посчитаем объем реактора для нашего примера. В сутки мы имеем эквивалент 175 кг навоза влажностью 70%. Мы добавим воду для получения субстрата влажностью 90% (для малой биогазовой установки трудно будет оперировать с субстратом меньшей влажности из-за высокой вязкости). Таким образом, мы получим в сутки 175*(100-70)/(100-90)=525 кг субстрата. Значит, мы добавили 525-175=350 кг (или л) воды. Объем исходного навоза составлял 175/950=0,184 м3, или 184 литра. Значит, общий объем суточной порции субстрата составляет 184+350=534 л. Объем рабочей части реактора должен составить 534*16=8544 л, или 8,544 м3.

Обычно, объем газового буфера реактора составляет 20% его общего объема, соответственно, объем рабочей области реактора составляет 80% его объема. Тогда полный объем реактора должен составить 8,544/80*100=10,68 м3.

Выход биогаза из такого реактора, работающего на коровьем навозе должен быть в пределах 8,5 – 9,6 м3. Это значит, что коэффициент 0,4 м3/кг ОСВ, который мы изначально взяли для расчетов, завышен в два раза. Нельзя утверждать, что он неверный, вполне возможен и такой случай, но чаще всего так не бывает.

Резюмируя все расчеты, показанные в этой главе по поводу получения биогаза, могу посоветовать только одно: «Будьте пессимистами!» Пока Вы не исследовали экспериментально конкретное сырье, для переработки которого вы собираетесь строить биогазовую установку, берите для расчетов нижнюю планку из статистических таблиц.

5.2. Тепловая энергия.

Биогазовая установка не вырабатывает тепловую энергию непосредственно, она ее потребляет. Температура самого распространенного режима работы биогазовых установок – мезофильного – составляет 37-380C, что выше, чем среднесуточная температура в европейских широтах, причем даже пиковые дневные температуры обычно ниже этой величины. Среди химических реакций, происходящих внутри биогазовой установки, есть как экзотермические, так и эндотермические. Но суммарный тепловой баланс реакций вместе с тепловым обменом с окружающей средой в наших широтах получается отрицательным. Поэтому в наших широтах подогревать субстрат в реакторе биогазовой установки приходится всегда.

Однако, биогаз, который выделяется в результате анаэробного брожения, содержит примерно 2/3 метана в своем составе. Поэтому самое первое применение для биогаза – сжигание для получения тепловой энергии. Сжигание такое производится в обычных газовых котлах или горелках, которые используются для сжигания природного газа или пропан-бутана. Но, как было сказано в первой главе, для оптимального сжигания биогаза желательно регулировать состав газово-воздушной смеси, если образование такой смеси перед сжиганием предусмотрено конструкцией горелки. Однако, если горелки рассчитаны и на природный газ и на пропан-бутан, это обозначает, что такая регулировка возможна, либо не нужна, поскольку для природного газа и пропан-бутана тоже нужна разная дозировка воздуха.

Теплотворную способность биогаза можно выразить в калориях или джоулях. Но, думаю, для обычного человека более понятным будет сравнение биогаза по теплотворной способности с природным газом. И там, и там сгорает метан, содержащийся в этих газах. Значит энергия, выделяемая при сгорании этих газов, пропорциональна количеству содержащегося в них метана. В природном газе содержится 92-98% метана, а в биогазе – 55-75%. Возьмем средние величины – 95% и 65%. Соотношение метана в этих газах получается 65/95=0,68. Это примерно две трети. Значит, для выполнения одной и той же тепловой работы (нагрева помещения, приготовления пищи) биогаза надо в полтора раза больше, чем природного газа.

КПД газовых котлов обычно составляет 90-95%. При работе газового котла на биогазе КПД может получиться меньшим из-за неточных настроек газо-воздушной смеси.

Еще одним способом получения тепла является когенерация. Когенераторы – устройства для получения из биогаза (и не только) одновременно нескольких видов энергии, обычно электрической и тепловой. Бывают поршневые и газотурбинные когенераторы. В первом случае работает классический двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, топливом для которого служит биогаз. Иногда это может быть дизельный двигатель, работающий на смеси солярки и биогаза. Тепловая энергия снимается с такого когенератора в виде горячей воды температурой около 750C, циркулирующей через теплообменник когенератора и нагревающейся там. А теплообменник, в свою очередь, может греться теплоносителем, охлаждающим рубашку двигателя, маслом картера и выхлопными газами. Тепловой КПД при этом может достигать 35-40%. Это неплохо, учитывая еще электрический КПД 30-33%.

Во втором случае работает газовая турбина на биогазе. Тепловая энергия снимается тоже в виде горячей воды, циркулирующей через теплообменник.

Таким образом, утилизация тепла, выработанного из биогаза, зависит от вида нагретого рабочего тела. Горячую воду направляют циркулировать по различным трубам и батареям отопления.

Горячими продуктами сгорания биогаза непосредственно греют емкости с водой, пищей, поверхности нагревателей и т. п. Попросту говоря, применение биогаза для получения тепловой энергии ничем кардинально не отличается от применения для этих же целей природного газа или сжиженного пропан-бутана.

5.3. Электроэнергия.

Самым широко распространенным способом получения электрической энергии из биогаза является использование газопоршневых генераторов на базе двигателей внутреннего сгорания. В данном случае топливом для такого двигателя служит биогаз. С выходным валом такого двигателя соединен электрический генератор. Чаще всего это генератор переменного тока. В большинстве случаев, а для генераторов мощностей от 10 кВт и выше — поголовно, генератор этот вырабатывает трехфазный переменный ток той частоты и напряжения, которые приняты в качестве стандартных в стране применения этого генератора. Так, например, для европейских стран, в т.ч. и стран бывшего СССР, это 50 Гц 400 В. Почему 400 В, а не 380 В? Потому что обычно такой генератор подсоединяют к общей электрической сети, соответственно, напряжение на выходе генератора должно быть немного больше (в холостом режиме), чем напряжение в этой сети, чтобы ток пошел из генератора в сеть, а не обратно.

Страницы:

Биогаз из жидкого и твердого навоза КРС, свиней, коней

Фермерские хозяйства стремятся к наращиванию мощностей, вместе с тем набирают обороты и процессы контроля за соблюдением экологических требований по утилизации отходов животноводства и птицеводства. При существующих предпосылках, именно технологии производства биогаза обеспечивают возможность эффективного использования навоза и навозной жижи.

Неважно, твердый навоз крупного рогатого скота, лошадей или навозная жижа свиней – эти побочные продукты жизнедеятельности животных имеют одну общую особенность: они подходят для сбраживания в биогазовой станции.

Отходы животноводства богаты питательными веществами, а значит содержат энергетический потенциал и является оптимальным сырьем для производства биогаза.

Что лучше — навоз или навозная жижа?

Следует отметить, что навоз значительно проще поддается обработке и хранению, чем навозная жижа. Не только соответствующее содержание питательных веществ, но и способность к перекачиванию, делают навоз КРС и навозную жижу свиней оптимальным сырьем для производства биогаза.

Кроме того, отходы животноводства хорошо смешиваются с любыми другими субстратами, поскольку данное сырье способствует поддержанию стабильности ферментационных процессов биогазового производства. А добавление силоса кукурузы или других субстратов повышает общий выход биогаза, и, соответственно, выход метана.

Выход навоза КРС, свиней, лошадей

Нормы загрузки навоза рассчитываются довольно просто, тогда как навозная жижа и помет требуют более претензионного подхода, расчетов и контроля. Корова производит от 7,5 до 21 м3 навоза в год, тогда как свиньи от 1,2 до 6 м³, а лошади — около 16 м³ навоза. Итак, производство одинакового количества субстрата требует содержания стада животных разных размеров.

Навозная жижа свиней или навоз КРС?

Биогаз образуется в процессе ферментации питательных веществ, таких как жиры, углеводы и протеины. Навоз крупного рогатого скота и навозная жижа свиней существенно отличаются по составу. Поэтому и выход биогаза данные виды сырья имеют разный.

Навоз КРС имеет высокое содержание углеводов, тогда как навозная жижа свиней — высокое содержание белков. Поскольку протеины производят более высокие концентрации метана в биогазе, то и выход биогаза в пересчете на сухое вещество заметно выше у навозной жижи свиней.

Навоз тоже разный!

Производство биогаза из навоза и навозной жижи приобретает соответствующее распространения, однако с учетом довольно существенного нюанса: выход метана при сбраживании жидкого навоза свиней в 14 раз ниже, чем при сбраживании энергетических культур.

Хотя выход биогаза из сухого вещества навозной жижи свиней несколько выше выхода биогаза из навоза КРС, однако имеющийся относительно низкий выход навоза единицы скота, нивелирует данное преимущество.

Чистый жидкий навоз свиней практически не используют для производства биогаза. Причина заключается в высоком содержании воды — почти 95%.

Поэтому оптимальным решением и является многокомпонентное сбраживания, то есть сбраживания нескольких видов субстратов, растительного и животного происхождения.

Выход биогаза из твердого и жидкого навоза КРС, свиней, лошадей

 

Данные выхода биогаза для предварительной оценки потенциала биогазового производства принимаются из расчета на тонну субстрата (FNR) и в среднем составляют:

— Жидкий навоз КРС — 25 Нм³ биогаза с содержанием метана на уровне 60%;

— Жидкий навоз свиней — 28 Нм³ биогаза с содержанием метана на уровне 65%;

— Жидкий навоз лошадей без соломы — 63 Нм³ биогаза.

 

Значение выхода биогаза из навоза КРС и свиней выше значение выхода биогаза из жидкого навоза, при практически одинаковом содержании метана. Так, выход биогаза из тонны навоза КРС составляет около 45 Нм3 и 60 Нм3 из тонны навоза свиней, что в среднем в 2 раза выше, чем в случае сбраживания жидкого навоза КРС и жидкого навоза свиней.

Однако на практике данные значения часто ниже, что объясняется значительной зависимостью от степени разведения навоза при удалении из мест содержания животных.

 

Кроме навозной жижи и навоза животных, биогаз можно производить из следующих групп сырья:

  • биогаз из возобновляемых ресурсов — энергетических культур;
  • биогаз из отходов и остатков агропромышленного комплекса;
  • биогаз из отходов газонной травы (компостированных трав).

Проектирование биогазовых установок | MCL – профессиональные услуги менеджмента, консалтинга и права в области экологии

Биогаз – популярный экологический возобновляемый источник энергии. Биогаз получают с органического сырья, обычно с органических отходов, в безопасный для окружающей среды способ, без увеличения концентрации CO2 в атмосфере.

Биогазовая установка — комплекс по переработке органических отходов, который выполняет следующие функции:

  • Производство биогаза как альтернатива природного газа;
  • Получение электроэнергии и тепла;
  • Утилизация или переработка отходов производства.

Следовательно, биогазовая установка решает задачи по утилизации органических отходов и получению качественного источника энергии.

Сырьем для получения биогаза могут служить отходы пищевой промышленности, птичий помет, навоз крупного рогатого скота, свиней и т.д. Кроме этого используют растительные отходы сельскохозяйственной деятельности: силос, солома, свекольный жом, стебли подсолнечника и кукурузы, садовые отходы.

Преимущества биогазовых установок:
  1. Обеспечивают электроэнергией, теплом, энергией для охлаждения, газом
  2. Биогаз можно получать и накапливать круглый год, независимо от времени суток
  3. Погодные условия не влияют на выход биогаза, его производительность регулируется
  4. Биогаз используется в автомобилях с газовым двигателем. Его можно закачивать в емкости, транспортировать в баллонах или газопроводах
  5. Независимость в сфере энергоносителей и энергообеспечения
  6. Улучшение экологии предприятия, на котором осуществляется реализация проекта, так как при добыче биогаза отсутствуют побочные выбросы CO2 в атмосферу
  7. Получение дополнительной прибыли и уменьшение уровня вредных выбросов в атмосферу
Стадии проектирования биогазовой станции:

     1. Разработка проекта

На первом этапе инженеры-проектировщики разрабатывают концепт биогазовой станции. При организации технического процесса и планировании сооружений, определяют:

  • Размеры биогазовой станции
  • Сроки строительства
  • Оборудование
  • Схему поставки сырья
  • Смету строительства
  • Дизайн станции

       2. Адаптация проекта в соответствии с требованиями законодательства

Для получения разрешения государственной строительной экспертизы на начало строительства, проектная документация должна соответствовать ДБН А.2.2-3-2014 “Состав и содержание проектной документации на строительство».

       3. Разработка рабочей документации

Рабочая документация – детальное описание объекта. Все строительно-монтажные работы выполняют в соответствии с рабочей документацией. В рабочей документации указывают:

  • Модели оборудования
  • Виды строительных материалов
  • Порядок выполнения строительных работ
  • Смету по участкам работы

Пройдя вышеперечисленные стадии, Ви получаете полностью готовый проект, отвечающий Вашим требованиям.

Для проектирования биогазовых установок необходим опыт и соответствующие знания. Наша проектная команда успешно разработала проекты биогазовых мощностей в юге Украины. Обратившись к нам, Вы будете уверенным в качестве проектируемого объекта.

Выставка технологий на ЦАКИК 2019: Биогаз

Биогаз – образуется в результате брожения органического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислотные и метанобразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, так как содержит большой процент метана. 

В качестве сырья для биогаза используют разнообразные отходы. Технологии шагнули так далеко, что дают возможность получать биогаз практически из любого сырья органического происхождения. Однако разные его виды имеют разную долю сухого вещества на килограмм, выход биогаза и содержание в нем метана. Именно поэтому вид отходов играет большую роль при расчете важных технических и экономических показателей. Очень важную роль играет соблюдение температурного режима. Образование биогаза в природе происходит при значениях температур от 0 до 90° С. Однако наибольшей эффективности процесса можно добиться при поддержании постоянной температуры и если биореактор производящий газ теплоизолирован.

Назначение технологии:  получении газа, тепла и электрической энергии из отходов сельхозпроизводства и навоза.

На  учебном видеоролике  показана биогазовая установка на экоферме Дениса Тена из Алма-атинскй области Казахстана.  Бытовая биогазовая установка объемом 10 м3 позволяет получать тепло и газ из сельскохозяйственных отходов, птичьего помета и  и навоза овец и коз. Фермер использует полученный газ для обогрева дома площадью около 100 м2, нагрева воды и приготовления пищи на кухне. Биогазовая установка для теплоизоляции накрыта сверху куполом, внутри которого установлены датчики позволяющие контролировать работу биореактора, часть помещения под куполом используется как теплица, там же размещен аквариум для аквапоники. Самый главный продукт, по мнению Дениса Тэна, это не только вырабатываемый биогазовой установкой -газ, метан, а остаток брожения органического субстрата, который является ценным органическим удобрением. Оно используется для жидкой подкормки овощей на огороде фермера и  является главным продуктом фермерского хозяйства для продажи садоводам и фермерам развивающим бизнес в органическом сельском хозяйстве.

Для стран, где развито животноводство и птицеводство проблема переработки навоза, птичьего помета и биологических отходов достаточно актуальна. Если отходы животноводства традиционно используются как удобрения на полях, то птичий помет в виду его токсичности ухудшает экологическую ситуацию и по этому, используется для получения газа на биогазовых установках, либо для изготовления топливных гранул. Многие сельскохозяйственные предприятия и фермерские хозяйства, особенно птицеводческие могут обеспечиваться электро и тепловой энергией исключительно за счет собственных ресурсов и получения биогаза.

В условиях изменения климата, одной из адаптационных стратегий в энергетическом секторе может стать развитие энергоснабжения и теплоснабжения домохозяйств с опорой на собственные силы. В этом случае диверсификация источников энергии, внедрение биогаза, будет служить более эффективному использованию сельскохозяйственных отходов и поможет смягчить уязвимость фермерских хозяйств перед неблагоприятными воздействием изменением климата.


 


ПОЛУЧЕНИЕ БИОГАЗА ПРИ ОЧИСТКЕ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СТОЧНЫХ ВОД СПИРТЗАВОДА | Голуб

1. Kaparaju, P. Optimization of biogas production from wheat straw stillage in UASB reactor / P. Kaparaju, M. Serrano, I. Angelidaki // Applied Energy. – 2010. – No. 87. – Р. 3779–3783.

2. Moraes, S.B. Anaerobic digestion of vinasse from sugarcane ethanol productionin Brazil: Challenges and perspectives [E-resource] / S.B. Moraes, M. Zaiat, A. Bonomi // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – No. 44. – Р. 888–903. Available on: DOI: 10.1016/j.rser.2015.01.023

3. Gupta, S.K. Biodegradation of distillery spent wash in anaerobic hybrid reactor / S.K. Gupta, G. Singh // Water research. – 2007. – No. 41. – Р. 721–730.

4. Pant, D. Biological approaches for treatment of distillery wastewater: A review / D. Pant, A. Adholeya // Bioresource Technology. – 2007. – No. 98. – Р. 2321– 2334.

5. Kumar, V. Bioremediation and decolorization of anaerobically digested distillery spentwash / V. Kumar [et al.] // Biotech. Lett. – 1997. – No. 19. – Р. 311– 313.

6. Маляренко, В.А. Перспективы использования биоэнергетических технологий в Украине / В.А. Маляренко, И.И. Капцов, И.Г. Жиганов // Интегрированные технологии и энергосбережение. – 2005. – № 2. – С. 22 – 28.

7. Желєзна, Т.А. Біоенергетика в Україні / Т.А. Желєзна, Г.Г. Гелетуха // Зелена енергетика. – 2004. – № 4. – С. 11 – 13.

8. Mao, Ch. Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion / Ch. Mao [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – No. 45. – Р. 540–555.

9. Дыганова, Р. Я. Разработка методики выбора технологий переработки отходов спиртовой промышленности как инструмента экологического менеджмента / Р.Я. Дыганова, Ю.С. Беляева // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2014. – Т. 16. – № 4 (2). – С. 1728–1736.

10. Кузнецов, И.Н. Анализ мирового опыта в технологии переработки послеспиртовой барды / И. Н. Кузнецов, Н.С. Ручай // Труды БГТУ. Серия 4: Химия, технология органических веществ и биотехнология. – 2010. – Т. 1. – № 4. – С. 294–301.

11. Krzywonos, M. Utilization and biodegradation of starch stillage (distillery wastewater) [Электронный ресурс] / M. Krzywonos, E. Cibis, T. Miśkiewicz, A. Ryznar-Luty // Electronic Journal of Biotechnology. – 2009. – No. 12. – Р. 1–9. – Режим доступа: http://www.ejbiotechnology.info/index.php/ejbiotechnology/article/view/v12n1-5/685.

12. Гладченко, М.А. Обзор современного состояния анаэробной очистки сточных вод бродильных производств / М.А. Гладченко [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2002. — № 1. — С. 22–23.

13. Pathe, P.P. Performance evaluation of a full scale effluent treatment plant for distillery spent wash / P.P. Pathe [et al.] // Intern. J. Environ. Studies. – 2002. – Vol. 59. – No. 4. – P. 415–437.

14. Дыганова, Р.Я. Экспериментальное определение оптимального состава комплексного субстрата для анаэробного сбраживания в спиртовой промышленности / Р.Я. Дыганова, Ю.С. Беляева // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2014. – Т. 16. – № 1(6). – С. 1737–1740.

15. Hutnan, M. Anaerobic Treatment of Wheat Stillage / M. Hutnan [et al. ] // Chem. Biochem. Eng. Q. – 2003. – Vol. 17. – No. 3. – Р. 233–241.

16. Wilkie, A.C. Stillage characterization and anaerobic treatment of ethanol stillage from conventional and cellulosic feedstocks / A.C. Wilkie [et al.] // Biomass and Bioenergy. – 2000. – No. 19. – Р. 63–102.

17. Mise, Sh.R. Treatment of distillery spent wash by anaerobic digestion process / Sh.R. Mise, R. Saranadgoudar, R. Lamkhade // International Journal of Research in Engineering and Technology. – 2013. – No. 11. – Р. 310–313.

18. Prakash, N.B. Anaerobic Digestion of Distillery Spent Wash / N.B. Prakash, V. Sockan, V.S. Raju // Journal of Science and Technology. – 2014. – Vol. 4. – No. 3. – Р. 134–140.

19. Venkatasamy, G. Treatment of Distillery Spentwash in Upflow Anaerobic Contact Filter / G. Venkatasamy, S. Aruna // Іndian journal of applied research. – 2013. – Vol. 3. – No. 7. – Р. 199–200.

20. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия производственных сточных вод / Ю.Ю. Лурье – М.: Химия, 1984. – 448 с.

21. Агеев, Л.М. Химико-технический контроль и учет гидролизного и сульфитно-спиртового производства / Л. M. Агеев, С. А. Корольков. – М., Л. : Гослесбумиздат, 1953. – 404 с.

22. Хроматограф лабораторный ЛХМ–8МД: техническое описание, инструкция по эксплуатации. Опытный завод «Хроматограф». Москва. 1992. – 50 с.

23. Степанов, Д. В. Оцінка можливостей отримання енергоносіїв з органічних відходів з урахуванням техногенного навантаження на навколишнє середовище / Д. В. Степанов, С. Й. Ткаченко, A. П. Ранський // Наукові праці ВНТУ. – 2012. – № 1. – С. 1–7.

24. Куріс, Ю. В. Способи утилізації біогазу / Ю. В. Куріс, С. І. Ткаченко, Н. В. Семененко // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. – 2010. – № 7(77). – С. 20–30.

25. Салюк, А.І. Виробництво біогазу з курячого посліду та його оптимізація / А.І. Салюк, С.О.Жадан, Є.Б. Шаповалов // Харчова промисловість. – 2012. – № 13. – С. 33.

26. Эдер, Б. Биогазовые установки. Практическое пособие / Б. Эдер, Х. Шульц. – Пер. с нем.: Zorg Biogas. – 2008. – С. 268.

27. Гюнтер, Л.И. Метантенки. / Л.И. Гюнтер – М.: Строй-издат, 1991. – 128 с.

28. Хенце, М. Очистка сточных вод. / М. Хенце – М.: Мир, 2009. – 480 с.

29. Rongzhong, Ye. pH controls over anaerobic carbon mineralization, the efficiency of methane production, and methanogenic pathways in peatlands across an ombrotrophic-minerotrophic gradient / Ye. Rongzhong [et al.] // Soil Biology & Biochemistry. – 2012. – No. 54. – Р. 36–47.

30. Zhang, Qu. Biogas from anaerobic digestion processes: Research updates / Qu. Zhang, J. Hu, Duu-J. Lee // Renewable Energy. – 2016. – No. 98. – Р. 1–12

Зорг Биогаз ГмбХ | Выходы биогаза

Субстрат

Выход, м³/т

Навоз КРС (природный 87% влажность)

46

Навоз КРС самосплавный (95% влажность)

22

Навоз КРС подстилочный (60% влажность)

100

Навоз свиной самосплавный (95% влажность)

25

Птичий помет клеточный (65% влажность)

150

Птичий помет подстилочный (50% влажность)

200

Силос кукурузный (65% влажность)

220

Молочная сыворотка, (94% влажность)

36

Зерно, мука, хлеб

538

Фруктовый и овощной жом (80% влажность)

108

Свекольный жом (75% влажность)

168

Барда зерновая (93% влажность)

40

Барда мелассная (90% влажность)

50

Пивная дробина (75% влажность)

138

Мезга кукурузная (80% влажность)

85

Мезга картофельная (91% влажность)

32

Жир (чистый, 0% влажность)

1300

Жир из жироловок (жировая пульпа)

250

Отходы бойни (кровь, каныга, мягкие ткани)

100-300

Корнеплодные овощи

100

Технический глицерин

500

Рыбные отходы

300

Твердые бытовые отходы

100

Установка, разработанная в ТПУ, ускоряет получение биогаза из отходов

Ученые Томского политехнического университета разработали технологию и создали опытную биоэнергетическую установку по переработке органических отходов в биогаз и биоудобрения. Система электроактивации позволяет ускорить процесс метаногенеза до пяти раз, повысить производительность процесса и объемы выхода биогаза.

Принцип действия опытной биогазовой станции основан на анаэробном процессе метанового брожения — превращения биомассы в энергию. Работать она может практически на любых органических отходах, за исключением тех, что содержат лигноцеллюлозу. В Европе такие технологии используются давно и достаточно широко, однако в России работают всего несколько установок: в Белгороде, Калуге, Татарстане.

«Отходы животноводства и птицеводства часто складируют рядом с фермами и предприятиями, это может вызвать появление неприятного запаха и биологическое заражение почвы. Наша технология позволяет не только бороться с этими проблемами, но и получать дополнительные ресурсы. Во-первых, биогаз, который с помощью биогенераторов можно преобразовывать в тепло и электричество, во-вторых, два вида удобрений: твердое — перегной и жидкое — рекультивант, восстанавливающий плодородность почв и соответствующий требованиям ГОСТа», — говорит директор Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Алексей Яковлев.

Экспериментальная установка состоит из реактора подготовки емкостью 450 литров, куда помещается отфильтрованное сырье, разбавленное водой, гидравлической системы, гомогенизирующей отходы и подогревающей их до +37,5 °С, основного реактора метанового брожения, оснащенного автоматизированной системой перемешивания, и накопителя. Работа установки максимально автоматизирована. Основное ноу-хау томских ученых — это система электроактивации.

«На данную технологию получен патент. Воздействие электрического тока на органику помогает стабилизировать и ускорить процесс, метаногены начинают работать активнее, поглощают больше органики, увеличивается выход биогаза. В классических установках такой системы нет, — поясняет один из разработчиков, инженер-технолог по биогазовым установкам Инженерной школы новых производственных технологий Алексей Коледов. — Метановое брожение в мезофильном режиме занимает от 20 до 60 суток, это зависит от типа сырья, его влажности и других факторов. Нам уже удалось ускорить процесс в пять раз. Самое длительное брожение занимает десять дней, а самое короткое — четыре».

Сейчас биоустановка ТПУ работает в формате эксперимента. Ученые загружают в реактор 100 литров подготовленного субстрата в сутки. Сырьем служат отходы жизнедеятельности крупного рогатого скота. Сейчас мощность работы установки составляет порядка 2,5 кубометра биогаза в сутки. Причем политехники планируют еще сильнее ускорить процесс метаногенеза.

«Мы работаем над подбором оптимальных режимов, ежедневно снимаем все параметры. Если в течение 7-10 дней все показатели будут в норме, то мы будем увеличивать нагрузку. В финале мы планируем уменьшить продолжительность процесса до двух суток», — отмечает Алексей Коледов.

По словам разработчиков, биогаз, получаемый в новой установке, имеет повышенное содержание метана (60-70 %) и по своим качествам очень близок к природному газу. Кроме того, ученые могут не просто собрать установку с нуля, но и усовершенствовать практически любую действующую биогазовую станцию, которая уже эксплуатируется или только создается. Сейчас научный коллектив находится в поисках инвесторов для дальнейшего развития проекта.

«По сути, фермерские хозяйства могут получать ресурсоэффективный продукт, окупающий их капиталовложения. Такая установка может стать альтернативным источником энергии в сложных климатических условиях Сибири. Уже сейчас в Томской области разрабатываются нормативные акты, регулирующие так называемый зеленый тариф (предназначается для привлечения инвестиций в технологии использования возобновляемых источников энергии). Мы планируем участвовать в этих проектах и в Томской области, и в других регионах», — сообщил Алексей Яковлев.

Сейчас разработчики ТПУ работают с партнерами, чтобы доказать эффективность технологии. Эксперименты, в частности, проводятся в сотрудничестве с первой в Томской области роботизированной малой фермой в селе Ягодном Асиновского района. Сейчас в хозяйстве 800 коров, что дает достаточно большой объем отходов. Прорабатывается вопрос постройки установки рядом с фермой и поиска инвестора, который мог бы вложить средства в строительство.

Пресс-служба Томского политехнического университета

Производство биогаза из пищевых отходов путем совместного переваривания и разложения — влияние на производительность и микробную экологию

Производительность биогазовых реакторов

Средние значения pH для MDi, McoDi, TDi и TcoDi составляли 7,7 ± 0,1, 7,9 ± 0,1, 7,8 ± 0,2 и 8,2 ± 0,1 соответственно. Как показано на рис. 1, средний pH McoDi и MDi был сопоставим, хотя и немного выше у McoDi. Примечательно, что в то время как pH TDi был подобен мезофильным процессам, повышенный pH был ясно виден для TcoDi.Это согласуется с более высокими концентрациями аммиака в системах совместного переваривания (McoDi и TcoDi), которые были на 16,5% и 13,7% выше, чем в варочных котлах MDi и TDi, соответственно (рис. 2). Кроме того, как показано на рис. 1, щелочность в совместных переваривающих установках также была выше, чем в системах переваривания. Скорее всего, это связано с добавлением навоза, поскольку навоз обычно имеет высокое содержание азотсодержащего материала 8 , который выделяется в виде аммиака в процессе ферментации и действует как буферная система.

Рис. 1

pH и щелочность в различных варочных котлах, представленные как среднее значение измерений за период. Для сравнения также представлены значения pH и щелочности в варочном котле, использующем только мезофильный навоз (MMD).

Рисунок 2

Концентрации общего и свободного аммиака в системах разложения и совместного разложения.

Разложение органического материала во всех варочных котлах измерялось по удалению TCOD (рис.3). Независимо от рабочей температуры, эффективность удаления была выше для систем разложения (MDi: 73,0% и TDi: 66,4%), чем для совместных варочных котлов (McoDi: 61,4% и TcoDi: 56,7%). Этого следовало ожидать из-за общей высокой разлагаемости пищевых отходов 13 . MDi имел самый высокий выход метана из всех четырех варочных котлов с 479,5 ± 33,9 мл CH 4 / г VS сырья , что было на 11,5%, 7,0% и 31,6% выше, чем у McoDi, TDi и TcoDi, соответственно (рис. ). Эти результаты согласуются с более ранними исследованиями, опубликованными в другом месте 8,14 .Кроме того, более низкое производство метана в термофильных реакторах может быть связано с присутствием более высоких концентраций свободного аммиака, которые в среднем составляли 198 мг / л для TDi и 431 мг / л для TcoDi (рис. 2), потенциально вызывая ингибирование процесс метаногенеза 15 .

Рис. 3

Концентрации TCOD во входящем (синий) и выходящий (красный) поток и среднее образование метана (серый) из каждого реактора.

Было замечено, что совместное сбраживание пищевых отходов и навоза может увеличить производство биогаза и привести к более стабильным процессам пищеварения 7,16,17,18 .Мы также наблюдали более высокое производство метана, когда сравнивали выход метана McoDi, подаваемого со смесью пищевых отходов и навоза, с мезофильным (37 ° C) варочным котлом, подаваемым только навозом. Выходы метана в варочном котле с навозом и McoDi составили 133 ± 18 и 430 ± 28 мл CH 4 / г VS сырья , соответственно. На основании измеренного удельного выхода метана из MDi и реактора, работающего только на навозе, ожидаемый выход метана для McoDi без каких-либо синергетических эффектов будет 341 мл CH 4 / г VS сырья .Однако наши результаты показали, что наблюдаемый выход метана McoDi составлял 430 мл CH 4 / г VS , корм , что означает, что совместное сбраживание пищевых отходов и навоза (McoDi) привело к образованию метана на 26% выше, чем сумма переваривания индивидуальных субстратов.

Значения солюбилизации, оцененные для MDi, McoDi, TDi и TcoDi, составили 56, 55, 63 и 48% соответственно (см. Уравнение 1). Наибольшая степень солюбилизации наблюдалась в TDi (63%), хотя в этой системе было образовано меньше метана по сравнению с MDi и McoDi (обсуждалось выше).Также было отмечено, что доля SCOD степени солюбилизации в TDi была довольно высокой (10%), и, таким образом, менее солюбилизированные соединения превращались в конечный продукт — метан. Такое накопление растворимого ХПК, вероятно, было вызвано более высокой способностью к разложению пищевых отходов по сравнению с навозом. На SCOD приходилось 1, 2 и 6% степени солюбилизации в MDi, McoDi и TcoDi, соответственно. Более того, TcoDi показал самую низкую степень солюбилизации (48%), что указывает на менее эффективную солюбилизацию смеси субстратов.Кроме того, когда результаты SCOD сравнивались между установками варочного котла (то есть MDi против TDi и McoDi против TcoDi), было выявлено, что SCOD был в 10 и 4 раза выше в стоках TDi и TcoDi, чем у MDi и McoDi. Однако концентрации SCOD в стоках были статистически сопоставимы в мезофильном варочном котле (932 ± 151) и совместном варочном котле (1537 ± 511) (значение p = 0,05).

В целом, оба мезофильных варочных котла имели низкие концентрации летучих жирных кислот (ЛЖК).Анализ измерений ЛЖК (рис. 4) показал, что ацетат является основной ЛЖК в мезофильных гидролизерах MDi и McoDi, который в среднем составлял 172 ± 61 и 93 ± 54 мг / л соответственно. Остальные ЛЖК, обнаруженные в мезофильных гидролизерах, пропионовой, изомасляной и масляной кислотах, были ниже 50 мг / л (рис. 4). Таким образом, оказалось, что ферментативный и метаногенный процессы находятся в равновесии, предотвращая накопление промежуточных продуктов в MDi и McoDi. Сообщалось о низких концентрациях ЛЖК в анаэробном варочном котле, работающем в мезофильных условиях для обработки пищевых отходов 19 .Анализ профилей VFA (рис. 4) показал совершенно различное поведение в термофильном варочном TDi и совместно варочный TcoDi. Ацетат и пропионат накапливались в TDi, составляя в среднем 2150 ± 208 и 833 ± 282 мг / л соответственно. Эти результаты согласуются с предыдущими работами, описанными в литературе, о том, что в термофильных условиях наблюдались повышенные концентрации ЛЖК, в то время как мезофильные гидролизеры были способны достигать более низких концентраций ЛЖК 19,20 . Как видно из рис.4, концентрации общих ЛЖК в TcoDi были менее 300 мг / л, в которых пропионат был основным ЛЖК со средней концентрацией 163 ± 27 мг / л. Это различие в профиле VFA в TDi и TcoDi может быть связано с улучшенными синергическими характеристиками ацетогенов и метаногенов в TcoDi, которые предотвращают накопление промежуточных продуктов и приводят к значительно более низким концентрациям VFA в TcoDi. Медленное разложение навоза, который составлял 40% (на основе VS) сырья в котлах, также может объяснить эту разницу.

Рисунок 4

Концентрации летучих жирных кислот в ( A ): MDi; ( B ) McoDi; ( C ): TDi; и ( D ): системы разложения TcoDi.

Микробный состав мезофильных реакторов

Статистический анализ показал, что анаэробный процесс совместного переваривания привел к значительному (значение p <0,005) более высокому микробному богатству по сравнению с переваривателями, питаемыми только пищевыми отходами (см. Дополнительный рис.S1). Основными бактериями в обоих мезофильных переваривателях были Firmicutes , Chloroflexi , Bacteroidetes и Actinobacteria (рис. 4). Однако распределение этих основных бактерий в варочных котлах было другим. Chloroflexi , который на заключительной фазе составлял 54% последовательностей, был доминирующим филумом в MDi, за ним следовали 25% Firmicutes и 15% Bacteroidetes . Firmicutes (60% последовательностей в конечной фазе) был доминирующим типом в McoDi, в то время как относительная численность Chloroflexi (22%) и Bacteroidetes (8%) была заметно ниже в McoDi, чем в MDi.Кроме того, тип-кандидат WWE1 был идентифицирован в McoDi и составлял 5% от относительной численности. Лимам и др. . 21 исследовал метаболическую функцию членов WWE1 и предположил, что члены этого подразделения участвовали в гидролизе целлюлозных материалов. WWE1 также был обнаружен в исследованиях мезофильного совместного переваривания навоза с различными сельскохозяйственными остатками 22,23 . Таким образом, добавление коровьего навоза в систему совместного пищеварения, по-видимому, стимулирует рост членов WWE1, вероятно, участвующих в разложении целлюлозы, содержащейся в навозе. Следует отметить, что в данном исследовании WWE1 не был обнаружен в коровьем навозе. Преобладание Chloroflexi в MDi (рис.5), которое в основном состоит из группы T78 семейства Anaerolinacea , вероятно, было связано с присутствием ферментируемых углеводов в предварительно обработанных пищевых отходах (пастеризованных при 70 ° C). ). Anaerolinacea в основном являются сахаролитическими анаэробами и используют ряд углеводов для роста 24,25 . Использование навоза в качестве сырья для систем совместного сбраживания привело к различной относительной численности бактериальных сообществ в McoDi и повлекло за собой преобладание Firmicutes , которые включают представителей с очень разнообразными метаболическими характеристиками и большим потенциалом для разложения стойкого навоза 26 , 27 . Firmicutes был отмечен как один из основных микробов, вносящих вклад в несколько исследований, проведенных на анаэробных варочных котлах, что указывает на то, что тип является общим как для мезофильных, так и для термофильных процессов 28,29 . Кроме того, доминирование Firmicutes также было связано с улучшением производительности реактора 20 . Более высокая относительная численность Bacteroidetes в MDi, который скармливали предварительно обработанным пищевым отходам, вероятно, указывает на участие их членов в деградации промежуточных продуктов деградации углеводов и белков.

Рисунок 5

Филогенетическое распределение последовательностей гена 16S рРНК в анаэробных переваривающих и совместных переваривающих устройствах, представленное на уровне филума. Эффект совместного переваривания тестировали при мезофильной (T37 ° C) и термофильной (T55 ° C) температуре.

Примечательно, что относительная численность Fimicutes увеличилась на заключительной фазе McoDi по сравнению с MDi. Это может быть связано с добавлением навоза, который является потенциальным источником Firmicutes , поскольку организмы, принадлежащие к этому типу, доминировали в микробном профиле навозного сырья с 78% всех последовательностей (рис. 5). Чтобы оценить это, было исследовано распределение последовательностей на уровне родов, и было замечено большое разнообразие в пределах Firmicutes -phylum (фиг. 6A). Неклассифицированный род семейства Tissierellaceae составлял 32% последовательностей, отнесенных к типу Firmicutes в заключительной фазе MDi, в то время как это значение было намного ниже в McoDi (11% типа), где основной род был Clostridium (42% филума). Соответственно, три OTU, назначенные для Clostridium , были значительно более распространены в McoDi по сравнению с MDi (дополнительный рис.S2, см. Также фиг. 7A). Таким образом, похоже, что Firmicutes в целом и Clostridium в частности играли важную роль в системе McoDi. Этот род также был представлен в образцах коровьего навоза, составляя 9% последовательностей, связанных с Firmicutes . Анализ основных компонентов (PCA) был использован для исследования возможных связей между микробиомом и производительностью. На основании этого анализа наблюдалась ассоциация Clostridium с концентрацией н-бутирата, хотя в обоих мезофильных варочных котлах были измерены только низкие уровни бутирата (рис.7Б). Примечательно, что наблюдалась корреляция между количеством Clostridium и коровьим навозом, используемым в исходной смеси системы совместного сбраживания. Поэтому разумно полагать, что увеличение относительной численности Clostridium в системе совместного переваривания произошло из-за коровьего навоза в качестве сырья. Тем не менее, следует упомянуть, что некоторые виды Clostridium могут образовывать эндоспоры, которые позволяют им переносить влажное тепло 30 и предварительную пастеризационную обработку пищевых отходов, собранных в центре обработки.Следовательно, пищевые отходы не могут быть устранены как источник Clostridium . Однако переход из использованного коровьего навоза представляется более вероятным из-за вышеупомянутого увеличения количества Clostridium на в McoDi. Это также было подтверждено корреляцией более высоких количеств Clostridium с добавлением коровьего навоза.

Рисунок 6

Филогенетическое распределение родов внутри ( A ) филума Firmicutes и ( B ) филума Euryarchaeota .Хотя все роды (> 0,005% от общего числа последовательностей) включены в круговую диаграмму для Firmicutes , только роды, представляющие ≥1% последовательностей по крайней мере в одном из образцов, включены в легенду для уменьшения размера. Наиболее доминирующие роды выделены жирным шрифтом для облегчения визуальной интерпретации.

Рисунок 7

Относительная численность OTU, классифицированных на уровне рода или наивысшем возможном ранжированном таксономическом уровне ( A ), и их связь с рабочими условиями и переменными процесса в мезофильном ( B ) и термофильном ( C) ) метантенки, оцененные с помощью анализа главных компонентов (PCA). Химические переменные, включенные в графики PCA, представляют собой значения NH 3 , CH 4 (мл / неделя) и ЛЖК (пропионат; «Pro», ацетат; «AC», н-бутират; «n-Bu. », И-бутират;« и-бу », и-валерат;« и-ва »). В гистограмме аннотированы только самые распространенные таксоны, чтобы упростить задачу. Полная таблица OTU представлена ​​в дополнительном электронном материале, Таблица S1.

Архей, принадлежащих к типу Euryarchaeota , среди MDi и McoDi преобладали Methanobacterium и Methanosaeta (рис.6Б). Распределение родов внутри этого типа было сходным для начальной и конечной фаз в MDi, где доминировал Methanosaeta , составляя 53% и 62% (в начальной и конечной фазах, соответственно) последовательностей архей. Methanosaeta также был заметен в McoDi (43% и 36% в начальной и конечной фазах соответственно), но значительно ниже по сравнению с MDi (дополнительный рисунок S2). Помимо Methanobacterium и Methanosaeta , заметная часть метаногенной популяции также была отнесена к роду Methanobrevibacter в McoDi, с увеличением относительной численности с течением времени (с 7% последовательностей архей на начальной фазе до 22% на заключительном этапе). Methanobrevibacter , скорее всего, произошел из навоза, использованного в этом исследовании, поскольку анализ образцов навоза показал, что Methanobrevibacter является единственной доминирующей архей (рис. 6B). В то время как Methanosaeta известен как метаноген, использующий ацетат, Methanobacterium и Methanobrevibacter содержат H 2 , использующий метаногены 31 , что указывает на смешанный путь производства метана в мезофильной системе совместного переваривания.Причина наличия утилизаторов с высоким содержанием водорода может частично быть связана с немного более высоким уровнем свободного аммиака, наблюдаемым в McoDi (81 мг / л по сравнению с 50 мг / л в MDi), а частично из-за постоянного добавления Methanobrevibacter через навоз. Это согласуется с предыдущими исследованиями, показывающими преобладание водорода с использованием метаногенов в варочных котлах навоза 32,33 .

Микробный состав термофильных дигестеров

Бактериальные сообщества в TDi и TcoDi в основном состояли из четырех типов (относительная численность> 1%) Thermotogae , Firmicutes , Synergistetes и Bacteroidetes (Fig. 5). Однако относительная численность этих типов заметно различалась в пределах TDi и TcoDi, за исключением Bacteroidetes , на долю которых приходилось 1-2% от общего числа последовательностей в обоих гидролизерах. Глубокое влияние совместного переваривания на бактериальное сообщество на заключительной фазе TcoDi отражалось в увеличении относительной численности Firmicutes (62% всех последовательностей) и снижении относительной численности Thermotogae (15% всех последовательностей). . Для сравнения, относительная численность Firmicutes и Thermotogae составляла 35% и 40% в TDi, соответственно.Примечательно, что распределение Synergistetes , представленных в основном родом Anaerobaculum , значительно различается в термофильных варочных котлах (дополнительный рис. S2), составляя 11% и 4% в конечной фазе TDi и TcoDi, соответственно. Члены этого таксона ферментативно превращают полипептиды и органические кислоты в ацетат, H 2 и CO 2 34 . По сравнению с начальной фазой относительное содержание Thermotogae увеличивалось с течением времени в обоих термофильных реакторах, тогда как относительное содержание Firmicutes уменьшалось только в TDi (рис.5). Как и в случае с мезофильными переваривающими агентами, совместное переваривание навоза и пищевых отходов, по-видимому, стимулировало рост и доминирование Firmicutes в TcoDi, в то время как переваривание пищевых отходов само по себе способствовало более равномерному распределению Thermotoga и Firmicutes и поддерживалось разработка более Synergistetes в TDi.

В то время как филотипы, отнесенные к роду Coprothermobacter , составляли более 50% последовательностей, отнесенных к Firmicutes в исходных образцах как TDi, так и TcoDi, эта доля была значительно снижена на заключительной фазе (15% и 8% от Firmicutes , в TDi и TcoDi соответственно).Вместо этого на заключительной фазе наблюдалось более равномерное распределение нескольких родов (рис. 6A) с преобладанием Syntrophomonas (16% и 11% от Firmicutes , в TDi и TcoDi соответственно), Thermactogenium (9 % и 10% в TDi и TcoDi соответственно) и неклассифицированные филотипы, отнесенные к подразделениям-кандидатам SHA-98 (17% и 9% в TDi и TcoDi соответственно) и MBA08 (8% и 28% в TDi и TcoDi соответственно). Coprothermobacter — протеолитическая бактерия, участвующая в синтрофной ферментации полипептидов, и высокое доминирование на начальной фазе, скорее всего, отражалось сильным доминированием популяции Coprothermobacter в посевной культуре биогазовой установки FREVAR, как сообщается в предыдущее исследование 35 .OTU, отнесенные к роду Thermacetogenium , по всей вероятности, были связаны с Thermacetogenium phaeum . 35 , бактерия, способная синтезировать ацетат и расти ацетогенно на органических кислотах и ​​спиртах 36,37 .

Филотип, связанный с порядком кандидатов MBA08, был заметно выше в TcoDi по сравнению с TDi. Это, вероятно, предполагает роль членов группы кандидатов MBA08 в совместном переваривании пищевых отходов и навоза.Li 38 также сообщил о кандидате MBA08 как об одной из основных бактериальных групп в термофильном реакторе ступенчатой ​​системы, используемой для совместного переваривания сыворотки и навоза. Однако ни одна из последовательностей, ассоциированных с Firmicutes , полученных из коровьего навоза, не была связана с MBA08 в текущем исследовании. Напротив, относительное количество кандидата порядка SHA-98 было больше в варочном котле, подаваемом пищевыми отходами (т.е. TDi). Практически ничего не известно о функциях членов неклассифицированного отряда SHA-98, и никакие роды не могут быть отнесены к этой группе.

Большинство филотипов, которые можно отнести к известному роду в порядке Clostridiales , вероятно, участвовали в деградации полисахаридов, ферментируемых углеводов и синтрофическом окислении насыщенных жирных кислот 26 . Считается, что члены Syntrophomonas окисляют анаэробно C 4 -C 18 насыщенные жирные кислоты 39 . Clostridium состоит из бактерий, обладающих метаболической универсальностью 26,40 .Семейства Ruminococccaceae , Caldicoprobacteriaceae и Lachnospiraceae были менее доминирующими семействами. Caldicoprobacter , который был представлен исключительно Caldicoprobacteriaceae в обоих гидролизерах, ферментирующих ксилан и простые сахара до лактата, ацетата, H 2 и CO 2 41 . Интересно, что семейство Lachnospiracea , хотя и менее многочисленное, различается по роду и в основном состоит из Butyrivibrio в TcoDi и из Coprococcus в TDi.Члены Butyrivibrio и Coprococcus оба используют ферментируемые углеводы, однако члены Butyrivibrio также участвуют в деградации растительных материалов и являются основным компонентом микробиоты 41 рубца. Члены Butyrivibrio , вероятно, произошли от коровьего навоза и смогли сохранить свою активность и рост в TcoDi.

В отличие от большого разнообразия, наблюдаемого в пределах Firmicutes , второго наиболее доминирующего типа, Thermotogae (рис.5), продемонстрировал очень низкое разнообразие, так как почти все последовательности были отнесены к разделению-кандидату Thermotoga S1. Примечательно, что четкое различие было обнаружено в относительной численности этого типа в конечной фазе TDi (40% всех последовательностей) и TcoDi (15% всех последовательностей). Как описано ранее 42 , члены Thermotoga способны расти на различных простых (например, глюкоза) и сложных (например, ксилан и крахмал) полисахаридах. Более низкая численность видов Thermotoga может объяснить более низкий выход метана в TcoDi (на 23% меньше), чем в TDi, особенно с учетом более высокого количества ХПК в виде твердых частиц (на 44% выше), которое оставило TcoDi по сравнению с TDi. .Наличие более высокого ХПК твердых частиц может быть связано с неэффективным преобразованием сложных углеводов в корме, в частности, в труднокальцитируемом навозе. Кроме того, анализ основных компонентов (рис. 7C) показал корреляцию между относительным содержанием S1 и концентрациями ЛЖК, указывая на то, что повышенные концентрации ЛЖК в TDi могут быть причиной повышенной деградации полисахаридов под действием Thermotoga S1. Кроме того, измеренный свободный аммиак составил 2.В 2 раза больше TcoDi (431 мг / л), чем TDi (198 мг / л), что позволяет предположить, что аммоний может влиять на численность видов Thermotoga 43 .

В целом, кажется, что обнаружение более высокого относительного количества генов 16S рРНК, относящихся к родам Anaerobaculum , Coprothermobacter , Thermotoga и Syntrophomonas в TDi, может косвенно подразумевать усиленный гидролиз и ацидогенез пищевых продуктов. отходы по сравнению с совместным перевариванием пищевых отходов и навоза.Это может дополнительно подтверждаться наличием значительно большего количества ЛЖК (ацетата, пропионата и бутирата) в TDi, чем в TcoDi (рис. 4).

Анализ последовательностей архей (рис. 6) показал, что конфигурация процесса (переваривание по сравнению с совместным перевариванием) мало влияла на состав метаногенов и что почти полностью преобладал род Methanothermobacter , который содержит утилизаторы водорода. в TDi и TcoDi. Наблюдалась корреляция между Methanothermobacter и Coprothermobacter , а также связь с образованием метана (рис.7C). О таком сосуществовании часто сообщалось в литературе, где описывается сценарий синергической взаимосвязи, когда Coprothermobacter поставляет Methanothermobacter водородом 44 . Преобладание Methanothermobacter согласуется с предыдущим исследованием структуры сообщества на термофильной биогазовой установке (FREVAR), откуда был взят инокулят для запуска термофильных варочных котлов, используемых в этом исследовании 35 . Отсутствие видов Methanosaetaceae отражает неблагоприятную окружающую среду (например,g. , высокое содержание свободного аммиака) за их активность в TDi и TcoDi, что позволяет предположить преобладание гидрогенотрофного пути метаногенеза в обоих варочных котлах. Помимо неблагоприятной окружающей среды, преобладание представителей Methanothermobacter может быть связано с улучшенным гидролизом и ферментацией при повышенной температуре, что потребовало синтрофических реакций для эффективного преобразования промежуточных продуктов, таких как H 2 и карбоновые органические кислоты.

Границы | Производство метана на установках полномасштабного анаэробного сбраживания, рассчитанное на основе биометанового потенциала субстрата, хорошо сопоставимо с производством, измеренным на месте

Введение

Биогаз из биомассы — одна из возможностей производства возобновляемой энергии для сокращения выбросов парниковых газов.В Швейцарии 0,29% от общего национального потребления энергии в 2014 году было покрыто за счет биогаза, а биогаз составлял около 8% от общего производства возобновляемой энергии, за исключением гидроэнергетики. На очистных сооружениях (КОС) производство биогаза внедряется на протяжении десятилетий, но скорее для стабилизации осадка отходов путем анаэробного сбраживания (AD), чем для производства энергии. Недавний обзор показывает, что в Соединенных Штатах Америки небольшое количество биогаза используется для производства тепла и электроэнергии на месте, и большая его часть сжигается на факелах (Shen et al., 2015). Иная ситуация в Европе (Bodík et al., 2011; Bachmann, 2015). Примером является станция очистки сточных вод Берна, которая была частью представленного здесь исследования и производит в два раза больше энергии в виде биометана, чем энергии, потребляемой из сети (https://www.arabern.ch/). Столь высокое производство биогаза на очистных сооружениях может быть достигнуто только за счет совместного сбраживания, т. Е. AD сбросного ила вместе с другими субстратами с более высокой органической нагрузкой (Shen et al., 2015). Совместное пищеварение стало горячей темой в исследованиях БА, о чем свидетельствует резкое увеличение количества публикаций по этой теме и обзоров, обобщающих результаты этой огромной работы (Mata-Alvarez et al. , 2011, 2014). Совместное переваривание имеет преимущество не только в увеличении общего производства биогаза в растении AD, но также позволяет использовать субстраты, которые трудно переваривать, в качестве единственного субстрата из-за несбалансированного содержания питательных веществ, слишком быстрой перевариваемости, приводящей к подкислению, и наличия ингибиторов. соединения. Хотя в определенных случаях могут возникать синергические эффекты, совместное переваривание чаще всего следует принципу аддитивности, что означает, что производится столько метана, сколько сумма производства метана с отдельными субстратами (Astals et al., 2014; Эбнер и др., 2016). Однако совместное сбраживание может улучшить кинетику процесса, что позволяет более эффективно строить заводы AD с меньшими метантенками или использовать слишком большие метантенки с неиспользуемой производительностью (Astals et al., 2014).

Чтобы оценить количество метана, которое может быть произведено с конкретным субстратом, можно применить так называемый тест биометанового потенциала (BMP) (Angelidaki et al. , 2009). Этот тест проводится в лабораторном масштабе и основан на периодических анализах, в которых аликвота субстрата переваривается подходящим посевным материалом (Raposo et al., 2012). BMP выражается как объем сухого газообразного метана при стандартных условиях (273,15 K и 101,33 кПа) на массу летучих твердых веществ (VS) добавленного субстрата, с единицей измерения NL Ch5 кг VS -1 . Международный межлабораторный тест показал, что тесты BMP еще недостаточно стандартизированы для получения согласованных результатов для одного и того же субстрата (Raposo et al., 2011). Мы надеемся, что недавно опубликованное руководство по итогам международного семинара, проведенного в июне 2015 года в Лейзине, Швейцария, поможет получить более надежные и последовательные результаты в будущем (Holliger et al., 2016).

Технико-экономические оценки заводов AD зависят от множества различных параметров, причем производство метана из органических материалов, которые будут перевариваться, является одним из наиболее важных (Zamalloa et al. , 2011; Dave et al., 2013). Количество произведенного метана также оказывает значительное влияние на схему последующей обработки произведенного биогаза. Это влияет, например, на выбор когенераторов для производства электроэнергии и тепла, их количество и мощность. Но также системы хранения и очистки газа будут рассчитаны и спроектированы в зависимости от количества произведенного метана.В принципе, промышленность использует три способа оценки добычи метана на полномасштабных установках. Они либо берут данные о производстве метана, опубликованные для аналогичных растений, в случае растений AD, которые обрабатывают один субстрат и для которых можно ожидать, что его состав почти такой же. Хорошим примером являются растения, переваривающие кукурузный силос. Для заводов совместного сбраживания проводятся либо пилотные исследования в лабораторном масштабе с непрерывными или полунепрерывными системами, вариант, который редко применяется из-за высоких затрат, либо берутся BMP субстратов и на их основании рассчитывается производство метана.Для последнего BMP либо определяются специализированными лабораториями на образцах субстратов, которые нужно переваривать, либо они берутся из литературных данных для аналогичных субстратов. Затем рассчитывается производство метана на полномасштабной установке путем умножения BMP на органические нагрузки конкретных субстратов. Кроме того, часто учитывается коэффициент экстраполяции 0,8–1,0, не зная, оправдан ли применяемый коэффициент или, возможно, слишком высокий или слишком низкий.Коэффициент применяется для учета различий между партиями и непрерывным процессом, а также эффектов масштабирования.

Однако существует очень мало исследований, изучающих эффект масштабирования производства метана на конкретных субстратах. BMP обычно определяются в лабораторных условиях в реакторах периодического действия, тогда как полномасштабные установки работают непрерывно или полунепрерывно. Кроме того, твердые субстраты часто гомогенизируют для лабораторных испытаний BMP, но при полномасштабном сбраживании размер частиц может достигать сантиметров.Сравнение производства метана из лабораторных и субпилотных анаэробных варочных котлов показало, что BMP смесей совместного сбраживания сырья точно оценили диапазон метана, производимого из трех 100-литровых реакторов с поршневым потоком (Sell et al., 2011). Производство метана в 300-литровом реакторе полунепрерывного действия составляло примерно 75–80% от уровня, определенного в 6-литровых реакторах периодического действия с подпиткой (Ruffino et al., 2015). Сравнение результатов ЛМУ в лабораторных условиях с полномасштабным производством биогаза еще не проводилось.

Таким образом, цель настоящего исследования состояла в том, чтобы сравнить производство метана, рассчитанное по BMP отдельных субстратов, с метаном, произведенным на полномасштабной установке, осуществляющей совместное сбраживание. Особое внимание было уделено отбору репрезентативных образцов субстратов, которые совместно перевариваются на двух исследованных полномасштабных установках. Кроме того, производство метана на полномасштабной установке было определено с использованием наиболее надежного параметра, измеренного в полном объеме, либо электричества, либо очищенного газа, закачанного в соответствующую сеть.Это также позволило предложить коэффициент экстраполяции, который следует использовать при расчете полномасштабного производства метана на заводе с BMP.

Материалы и методы

Полномасштабные заводы AD

Две полномасштабные установки AD были выбраны для сравнения производства метана, рассчитанного на основе BMP субстратов, совместно переработанных на заводе, и производства метана, измеренного на установке AD, одна с сухим, а другая с жидким процессом AD. .

Установка сухого AD принадлежит группе SATOM, Монте, Швейцария, расположена в Вильневе, Швейцария, и основана на процессе Kompogas (Axpo Kompogas AG, Баден, Швейцария).Он обрабатывает зеленые отходы, собранные в домашних условиях, и пищевые отходы из ресторанов и супермаркетов. Эти два отхода перед переработкой обрабатываются отдельно. Зеленые отходы измельчают на куски размером не более 10 см. Пищевые отходы разбавляются, измельчаются, отделяются от пластиковых упаковочных материалов и хранятся в резервуаре. AD происходит в реакторе с горизонтальным поршневым потоком при высоком содержании твердых веществ 25–35% в термофильных условиях (приблизительно 55 ° C), а среднее время удерживания подаваемого материала обычно составляет не менее 15 дней.Биогаз используется для комбинированного производства электроэнергии и тепла.

Установка жидкого AD является частью очистных сооружений города Берн (Араберн, Херреншванден, Швейцария). Он занимается переработкой осадка отходов первичного осветления и обратной промывки биофильтров, а также семи дополнительных органических отходов различного происхождения для увеличения производства биогаза. Дополнительными субстратами были пищевые отходы, сточные воды от производства кофе, сыворотка, шлам для удаления масел и жиров, промышленные пищевые отходы, отходы скотобойни и технический спирт.Пищевые отходы кондиционируются на установке за пределами площадки и предварительно обрабатываются для удаления оставшихся нежелательных материалов. Косубстраты хранятся в нескольких различных резервуарах, в одном из которых поддерживается температура 50 ° C для обеспечения хорошей текучести жиросодержащих отходов. БА происходит в мезофильных условиях (приблизительно 35 ° C), а среднее время удерживания в двухэтапном процессе составляет 18–20 дней. Произведенный биогаз очищается и закачивается в сеть природного газа.

Инокулят и субстраты

Посевной материал был собран на станции очистки сточных вод (ERM, Морж, Швейцария), которая обрабатывает отходы отстоя с помощью AD в мезофильных условиях (приблизительно 35 ° C).Отходы ила первичной и вторичной очистки — единственный субстрат этой полномасштабной установки; следовательно, совместное переваривание не происходит. Посевной материал был взят из первой полностью перемешанной стадии процесса AD за несколько дней до начала испытаний BMP. Он имел общее содержание твердых веществ (TS) 38,9 ± 2,6 г л −1 и содержание VS 22,5 ± 1,2 г л −1 (n = 26), и производился в среднем 1,612 ± 180 нмл Ch5 L –1 Инокулят во время различных тестов BMP, которые длились 23–49 дней.Посевной материал хранился в среднем 2–3 дня при комнатной температуре в полностью заполненном и закрытом пластиковом контейнере в период от отбора проб до установления в тестах BMP, в течение которых TS, VS и, возможно, другие параметры (pH, NH 4 , и концентрация ЛЖК).

Как уже упоминалось ранее, на заводе по производству сухих веществ AD в Вильневе перевариваются только два вида субстратов. Зеленые отходы были очень неоднородными, поэтому была применена особая процедура отбора проб.Каждый месяц отбора проб (декабрь 2013 г., март, апрель, май, июнь и июль 2014 г.) образцы отбирались на полномасштабной установке в течение четырех 4 дней (с понедельника по четверг). Каждый будний день образец весом примерно 1 кг собирали с конвейерной ленты, транспортирующей измельченные зеленые отходы, и это повторялось восемь раз в течение дня с интервалом примерно в 1 час. Из 8 кг зеленых отходов, собранных в течение 1 дня, примерно 1 кг был измельчен до частиц размером 10 мм с помощью режущей мельницы SM 200 (Rentsch GmbH, Хаан, Германия) и хранился в морозильной камере при -20 ° C до использования для испытаний BMP. и др. Анализ.Как и при отборе проб зеленых отходов, 1 л разбавленных пищевых отходов также отбирали один раз в час и все восемь проб смешивали. Из этих 8 л пищевых отходов 1 л хранился в морозильной камере до использования. В результате каждый месяц брали 4 образца зеленых отходов и 4 образца пищевых отходов, всего 24 образца для каждого субстрата.

На очистных сооружениях Берна отработанный ил был переработан совместно с семью дополнительными субстратами. Поскольку субстраты доставлялись нерегулярно, отбор проб проводился персоналом станции очистки сточных вод, и образцы хранились в морозильной камере при -20 ° C.Замороженные образцы регулярно доставлялись в лабораторию и в дальнейшем хранились замороженными до использования в тестах и ​​анализе BMP. Количество проанализированных образцов на субстрат указано в разделе «Результаты».

Микрокристаллическую целлюлозу, закупленную у Sigma-Aldrich, использовали в качестве положительного контроля во всех тестах BMP. Он имел содержание TS – VS 95,1%.

Испытания BMP, анализ и представление данных, а также химические аналитические методы

Испытания BMP проводились с использованием системы AMPTS II от Bioprocess Control (Лунд, Швеция) с некоторыми модификациями стандартной процедуры, предложенной поставщиком.Перед настройкой тестов BMP, TS и VS посевного материала и субстратов были определены в соответствии со стандартными методиками (APHA 1998). Нерегулярно определяли pH, концентрацию аммония и летучих жирных кислот в посевном материале, а в зависимости от субстрата также и для последнего. Концентрация аммония измерялась с помощью тестового набора Merck Ammonium Spectroquant ® 114739 (диапазон 10–2000 мг Nh5-N L -1 ), тогда как летучие жирные кислоты определялись с помощью ВЭЖХ, как описано ранее (Gonzalez-Gil and Holliger , 2011).

Флаконы емкостью 500 мл были заполнены либо 450 г инокулята для заготовок, либо 450 г инокулята плюс субстрат для других тестовых бутылок. Соотношение посевной материал-субстрат (ISR) на основе VS было в целом 4, только для зеленых отходов применялось ISR, равное 1, из-за низкого BMP этого субстрата. Свободное пространство над продуктом промывали смесью N 2 и CO 2 (60% / 40%; об. / Об.), И бутылки закрывали специальными пробками системы AMPTS II с включенным смесительным устройством. Тестовые флаконы инкубировали при 37 ± 1 ° C с периодическим перемешиванием (1 мин каждые 15 мин при 80% максимальной скорости).Автоматическое удаление завышенного количества газа было отключено, поскольку промывочный газ представлял собой не только N 2 , а смесь N 2 и CO 2 . Холостые образцы были выполнены в двух экземплярах, субстраты были проанализированы в трех экземплярах, а для положительного контроля был проведен только один анализ для каждого теста BMP. BMP целлюлозы составлял 383 ± 18 нмл Ch5 г VS -1 , добавленных для 23 определенных BMP для одной бутылки, и все 23 измеренные BMP для целлюлозы находились в диапазоне 85–100% от теоретического. BMP, позволяющий проверить результаты испытаний BMP (Holliger et al., 2016). Испытания были прекращены, когда суточная добыча метана составила <1% от общего накопленного объема произведенного метана.

Объем накопленного метана в заготовках и подложках, который уже нормализован для сухого газа при стандартных условиях (273,15 K и 101,33 кПа) с помощью AMPTS II, используется для расчета BMP подложки. Среднее значение двух заготовок вычитается из объема газообразного метана, определенного для трех партий субстрата, чтобы удалить фоновое образование метана из-за посевного материала.Оставшийся объем газообразного метана делили на массу VS субстрата, добавляемого за партию. Среднее значение трех повторов представляет BMP субстрата, который выражается как NmL Ch5 g VS -1 . Чтобы учесть вариабельность повторов, BMP субстрата рассчитывали следующим образом:

BMPsubstrate = BMPaverage, subtrate ± (SDblank) 2+ (SDsubstrate) 22

Расчет производства метана крупномасштабными установками АД с БМП

Еженедельное производство метана было рассчитано путем умножения массы индивидуального субстрата, подаваемого в полномасштабные варочные котлы на еженедельной основе, на свойства различных субстратов, определенные в лаборатории.Полученное образование метана субстратов было суммировано, предполагая аддитивность без синергетических или ингибирующих эффектов. Добыча метана рассчитывалась следующим образом:

P = ∑Qi × TSi × VSi × BMPi [NmCh53 неделя − 1]

, где Q — масса субстрата, подаваемого в варочные котлы в неделю [тонны], TS — общее содержание твердых веществ в субстрате [%], VS — содержание летучих твердых частиц в субстрате [%], а BMP — биометановый потенциал субстрата [Нм 3 Ch5 t VS -1 ].Данные о массе субстратов, подаваемых в неделю, были предоставлены операторами двух полномасштабных установок AD.

Расчет производства метана на промышленных установках AD

Производство метана за период отбора проб продолжительностью приблизительно 6 месяцев рассчитывалось на еженедельной основе. Хотя производство биогаза измеряется онлайн на полномасштабных установках, а содержание метана либо онлайн, либо вручную, оно не использовалось напрямую для расчета производства метана из-за неточности приборов полномасштабной установки.Измеренное производство метана сравнивалось с измеренными эквивалентами энергии, подаваемой в сети, в виде электричества или природного газа за исследуемые периоды, поскольку они очень точно измеряются компаниями, управляющими сетевыми системами. Эквиваленты энергии, закачанные в сеть, были преобразованы в метан, произведенный путем применения выхода 40% для когенерационной установки и 99% для системы очистки газа, выходы, которые гарантированы поставщиками оборудования для производства электроэнергии и биометана и подтверждены операторы заводов.К этому объему метана, рассчитанному на основе данных оператора сети, был добавлен объем сожженного метана, который был небольшим, но не пренебрежимо малым. Последний был рассчитан путем умножения часов работы в течение 6 месяцев на номинальный расход факела. Наконец, два объема метана, один измеренный с помощью приборов на месте, а второй рассчитанный по продажам энергии и сжиганию, были сопоставлены и дали поправочный коэффициент, который затем был применен к измеренному суточному производству метана.Производство метана и количество субстрата, подаваемого в варочные котлы, учитывались еженедельно. Поскольку две установки AD питаются непрерывно и работают в стабильных условиях (насколько это возможно на полномасштабных установках), предполагалось, что еженедельный период позволяет получить средние репрезентативные данные.

Результаты и обсуждение

Аддитивность образования метана при совместном сбраживании

Подход, который был выбран для сравнения лабораторного и полномасштабного производства метана, заключался в изучении двух заводов AD, осуществляющих совместное сбраживание, и их различных субстратов.Поскольку аддитивность производства метана из двух или более субстратов является предметом разногласий в области исследований AD (Astals et al., 2014; Ebner et al., 2016), и поскольку испытания BMP основаны на аддитивности производства метана из посевной материал и субстрат, были проведены испытания BMP с различными смесями субстратов из двух растений AD. Таблица 1 показывает, что 10 экспериментов по совместному перевариванию привели к очень схожему производству метана по сравнению с рассчитанным на основе BMP отдельных субстратов.Тест Стьюдента t подтвердил, что результаты не имеют статистически значимых различий. На основании этих результатов в данном исследовании были определены и использованы только BMP отдельных субстратов.

Таблица 1 . Измеренные и рассчитанные биометановые потенциалы (BMP) смесей двух субстратов.

Сравнение измеренного и расчетного производства метана на установке жидкого АЦ

Отходы ила очистных сооружений Берна показали очень стабильный состав, что отражено в его содержании TS и VS и BMP (Таблица 2).Отходы ила с точки зрения VS, подаваемого в варочный котел, были наиболее важным субстратом, в среднем 63,8 ± 2,6% от общего количества VS, подаваемого в неделю. BMP 407 ± 22 NL Ch5 кг VS −1 , определенное для осадка отходов, было аналогично BMP, о котором сообщалось в другом исследовании (Zhu et al., 2011), и примерно на треть выше, чем указанные BMP. в другом месте (Davidsson et al., 2008; Luostarinen et al., 2009).

Таблица 2 . Характеристики субстратов, которые подвергались совместной переработке на очистных сооружениях Берна.

Пищевые отходы, отходы скотобоен и технический спирт были наиболее часто используемыми косубстратами на очистных сооружениях Берна и составляли 22,8 ± 2,1, 5,2 ± 0,8 и 4,4 ± 1,5% от общего количества ПС, скармливаемых в неделю, соответственно (Таблица 2) . Состав этих косубстратов был аналогичен сточному шламу и также был достаточно стабильным. BMP пищевых отходов были в порядке величины других исследований (Davidsson et al., 2007; Zhang et al., 2007; Browne and Murphy, 2013), в то время как BMP пищевых отходов были довольно низкими для субстрата, который должны преобладать липиды (Davidsson et al., 2008; Чжу и др., 2011). BMP технического спирта был очень близок к теоретическому значению для этанола, которое составляет 832 NL Ch5 кг VS -1 .

Остальные четыре косубстрата подавались в меньших количествах и для некоторых из них имели весьма различный состав, отраженный в их содержании TS, но также и в их BMP, как это было в случае шлама для удаления масла и жира (Таблица 2). BMP шлама обезжиривающего средства было ниже по сравнению с другими исследованиями, в которых сообщалось, что BMP для отходов жироуловителя составляли от 850 до 1000 NL Ch5 g VS -1 (Davidsson et al., 2008; Zhu et al., 2011), тогда как BMP сыворотки был выше (Ergüder et al., 2001).

Общая масса субстрата, подаваемого в варочные котлы очистных сооружений, составляла в среднем 5 253 ± 279 т в неделю в течение 29-недельного периода исследования. Это привело к продолжительности пребывания 18–20 дней, что довольно мало для AD на очистных сооружениях. Косубстраты составляли 11,6 ± 1,7% от общей массы, подаваемой за неделю. Общая масса ВС, подаваемого в неделю, составляла 200,3 ± 10,8 т, а количество косубстратов составляло 36.3 ± 2,2% загруженного ВС. Производство метана, рассчитанное на основе массы, подаваемой за неделю, и BMP отдельных субстратов показано на рисунке 1A. Добыча метана варьировалась от 82 067 до 104 576 м 3 в неделю и составляла в среднем 92 860 м 3 в неделю. Всего за 29 недель исследования было произведено 2 750 886 м 9 0005 3 9 0006 метана. На косубстраты приходилось 44% произведенного метана, и в среднем было произведено 463,5 ± 5,3 NL Ch5 кг VS -1 .

Рисунок 1 . Еженедельное производство метана на установке влажного анаэробного сбраживания в течение 29 недель. (A) Еженедельное производство метана рассчитано на основе биометанового потенциала субстратов и еженедельных органических нагрузок (светло- и темно-серые поверхности) и измерено на заводе (черная линия). (B) Относительная разница между измеренной и рассчитанной добычей метана.

Как описано выше, производство метана метантенками очистных сооружений было рассчитано на основе измеренного на месте объема произведенного биогаза, биометана, закачанного в сеть, и сожженного избыточного биогаза.Факел использовался в течение 38 дней, и в целом было сожжено 2,3% произведенного метана. Измеренная добыча метана колебалась от 69 721 до 100 930 м 3 3 в неделю (рис. 1A) и составляла в среднем 87 247 м 3 в неделю. Общая добыча метана за 29 недель составила 2 569 907 м 3 и в среднем было произведено 435,7 ± 31,9 NL Ch5 кг VS -1 .

Все эти числа указывают на то, что производство метана, рассчитанное на основе BMP отдельных субстратов, немного завышает производство метана, произведенное на полномасштабной установке.На долю последнего приходилось 93,1% расчетной добычи метана с учетом общей добычи за 29 недель. Рисунок 1B показывает, что для 26 из 29 недель расчетная добыча метана была завышена измеренной, которая составляла в среднем 94,0 ± 6,8% расчетной добычи метана.

Сравнение измеренного и расчетного производства метана на установке сухого АД

Зеленые отходы были основным субстратом для сухой установки AD. Содержание TS в отходах, собранных с декабря по июль, снизилось, что указывает на то, что зеленые отходы были более влажными весной и летом (Таблица 3).Содержание VS было достаточно стабильным на протяжении всего периода обучения. Различный сезонный состав согласуется с другим исследованием, в котором изучалось компостирование биоотходов, собранных весной, летом, осенью и зимой (Hanc et al., 2016). Разница в составе зеленых отходов, по-видимому, также приводит к тому, что органическая фракция лучше поддается анаэробному разложению, поскольку BMP постоянно увеличивается и более чем в два раза для отходов июня и июля по сравнению с зимними отходами (Таблица 3).

Таблица 3 .Характеристики субстратов, которые подвергались совместному перевариванию на установке для сухого анаэробного сбраживания Villeneuve.

Пищевые отходы поступили из ресторанов и супермаркетов. Сначала он был обработан для удаления не поддающихся биологическому разложению материалов (в основном пластмасс), что подразумевало разбавление довольно неопределенными объемами воды, что приводило к изменению содержания TS от одного образца к другому. Для дальнейших расчетов было решено учитывать среднее TS. Пищевые отходы имели высокое содержание VS, а BMP было в среднем примерно в три раза выше, чем BMP зеленых отходов (Таблица 3).Зеленые отходы и пищевые отходы составили 76,3 ± 5,7 и 23,7 ± 5,7% от общего количества коров, скармливаемых еженедельно, соответственно.

Общая масса субстрата, подаваемого в полномасштабные варочные котлы сухого растения AD, составила 4810 т VS в течение 39 недель исследования. Однако, в отличие от установки с жидким AD, еженедельная нагрузка органических веществ значительно варьировалась из-за сезонного производства зеленых отходов. Он увеличился с 66,5 т VS в неделю в течение первых 12 недель до 110,7 т в течение последних 12 недель для зеленых отходов. Пищевых отходов пришлось 22.3% от общей массы скармливались и не имели сезонного характера. Масса VS, происходящего из жидкости для центрифугирования, значительно варьировалась и составляла от 0,3 до 10,7% VS, подаваемого в неделю, в среднем 4,2 ± 2,8%. Производство метана, рассчитанное на основе массы, подаваемой за неделю, и BMP отдельных субстратов показано на рисунке 2A. Производство метана варьировалось от 21 572 до 43 975 м 3 в неделю и составляло в среднем 24 846 м 3 в неделю с декабря по февраль, 34 447 м 3 в неделю с марта по май и 37 371 м 3 в неделю с июня по август.Всего за 39 недель исследований было произведено 1 234 193 м 3 метана. Пищевые отходы составляли 50% произведенного метана, и в среднем 259,7 ± 22,3 NL Ch5 кг VS -1 было произведено на смеси двух основных субстратов.

Рисунок 2 . Еженедельное производство метана на установке для сухого анаэробного сбраживания в течение 39 недель. (A) Еженедельное производство метана рассчитано на основе биометанового потенциала субстратов и еженедельных органических нагрузок (светло- и темно-серые поверхности) и измерено на заводе (черная линия). (B) Относительная разница между измеренной и рассчитанной добычей метана.

Для сухой установки AD производство метана рассчитывалось на основе электроэнергии, подаваемой в сеть, и сжигаемого избыточного газа. Факел использовался очень регулярно, и в целом было сожжено 16,8% произведенного метана. Измеренное производство метана варьировалось от 18 509 до 34 126 м 3 3 в неделю (Рисунок 2A) и составляло в среднем 22 756 м 3 в неделю с декабря по февраль, 29 321 м 3 в неделю с марта по май и 30 273 м 3 в неделю с июня по август.Общая добыча метана за 39 недель составила 1 070 549 м 3 и в среднем 224,2 ± 24,5 NL Ch5 кг было произведено VS -1 .

Как и в случае с данными установки жидкого AD, все эти числа указывают на то, что производство метана, рассчитанное на основе BMP отдельных субстратов, завышает количество метана, произведенного в полномасштабной установке сухого AD. На долю последнего приходилось 86,7% расчетной добычи метана с учетом общей добычи за 39 недель.Рисунок 2B показывает, что для 37 из 39 недель расчетная добыча метана завышала измеренную добычу метана, которая составляла в среднем 86,3 ± 8,1% от расчетной. Однако органические нагрузки, применяемые в течение недель 16–18 и 29–33, указывали на перегрузку варочных котлов, что привело к неполной деградации подаваемых субстратов. Следовательно, завышенная оценка потенциального производства метана на основе BMP была еще выше в эти периоды и обусловлена ​​неполной деградацией из-за перегрузки системы.Если не учитывать данные этих периодов, то измеренная добыча метана составила 89,3 ± 5,7% от расчетной. За недели с перегрузкой измеренная выработка метана составила всего 74,6 ± 4,9% от расчетной.

Масштабный эффект AD субстратов, используемых при совместном переваривании

В нескольких исследованиях рассматривался вопрос о масштабных эффектах AD путем сравнения периодических экспериментов в масштабе 1 л с пилотными реакторами, работающими в полунепрерывном и полунепрерывном режимах.При изучении взаимосвязи между результатами, полученными с помощью испытаний BMP и субпилотных реакторов (100 л), был сделан вывод, что BMP смесей совместного сбраживания сырья могут достаточно точно оценить диапазон метана, произведенного тремя 100-литровыми поршневыми потоками. реакторы (Sell et al., 2011). В этом исследовании BMP смеси субстратов значительно варьировалось, и BMP использовались для определения максимального и минимального прогнозируемого BMP суточного производства метана, которое составляло примерно 80 и 40 л Ch5 день -1 .Ежедневная выработка метана в трех поршневых реакторах объемом 100 л оставалась в этих пределах. Это означает, однако, что суточную добычу метана невозможно спрогнозировать более точно, чем в диапазоне коэффициента 2. В других исследованиях были получены результаты, аналогичные результатам настоящего исследования. Сравнение BMP различных типов отходов кожевенного производства (мякоти, обрезки кожи и осадка сточных вод) с производством метана в реакторах, работающих полунепрерывно, показало, что последние производили 79–93% метана, рассчитанного из BMP отдельных субстратов (Zupančič and Jemec, 2010).Смешивание твердых и жидких пищевых отходов привело к выходу метана, полученному в реакторах полунепрерывного действия, который составлял от 60 до 80% от выхода, полученного в периодических испытаниях (Zhang et al., 2013). Выходы метана, полученные в пилотном реакторе емкостью 300 л, составили примерно 80% от выхода метана, полученного в ходе испытаний меньшего масштаба (Ruffino et al., 2015). Небольшие различия между BMP и выходами метана, полученными с помощью ферментера на 1700 л, наблюдались для отходов из макроводорослей, перерабатываемых для биотоплива, фармацевтической или пищевой промышленности (Barbot et al., 2015). В целом эти различные исследования показывают, что периодические испытания дают хорошую оценку выхода метана, который может быть получен в более крупном масштабе, однако в целом с небольшим завышением.

В настоящем исследовании сравниваются BMP, определенные в лабораторных условиях в реакторах периодического действия объемом 500 мл, с производством метана, полученным на полномасштабных установках. Для обеих установок с влажным или сухим AD недельная выработка метана в целом была завышена примерно на 10%. Для мокрой установки AD завышение в среднем составило 6.0 ± 6,8%, для сухого процесса AD — 10,6 ± 5,8% без учета периодов с органической перегрузкой. Следовательно, это согласуется с результатами исследований по сравнению БМП с выходами метана пилотных реакторов.

Несколько более высокая оценка для сухого процесса AD, вероятно, связана с его совершенно другими условиями по сравнению с испытаниями в партии. Полномасштабный варочный котел представляет собой реактор поршневого типа, работающий с содержанием TS около 25% и размером частиц субстрата в несколько сантиметров.Парковые испытания проводят с приблизительно 5% TS в полностью перемешанном сосуде с размером частиц субстрата менее 10 мм.

Заключение

Это исследование показало, что производство метана, рассчитанное на основе BMP расщепленных субстратов и их удельных органических нагрузок, хорошо сравнивается с производством метана, измеренным на месте, однако с явной тенденцией к завышению последнего. Для двух заводов AD измеренное еженедельное производство метана было значительно ниже, чем расчетное производство метана для 26 из 29 и 37 из 39 недель, соответственно, и составило 94.0 ± 6,8 и 89,3 ± 5,7% от расчетной добычи метана. Основываясь на этих результатах, мы пришли к выводу, что BMP можно использовать для уверенной оценки производства метана для проектирования и эксплуатации полномасштабных установок, если субстраты хорошо охарактеризованы и не испытывают недостатка в питательных веществах, и если рабочие параметры адаптированы к субстраты и процесс AD. Однако следует применять коэффициент экстраполяции не менее 0,8–0,9, чтобы избежать переоценки производства метана и соответствующего технико-экономического потенциала планируемой установки AD.

Авторские взносы

CH задумал и спроектировал исследование, руководил экспериментальной работой и написал рукопись, GH выполнил экспериментальную работу, HFL задумал и разработал исследование, рассчитал производство метана растениями и отредактировал рукопись.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Это исследование финансировалось Швейцарским федеральным управлением энергетики в рамках проекта No. 154365/103311. Авторы благодарны операторам Андреасу Шиллеру (AraBern) и Жюльену Довату (SATOM Villeneuve) двух полномасштабных установок AD за приятное сотрудничество, помощь с отбором проб и предоставление данных о производстве биогаза и метана / энергии в полном объеме. шкала.

Список литературы

Ангелидаки, И., Алвес, М., Бользонелла, Д., Borzacconi, L., Campos, J. L., Guwy, A.J. и др. (2009). Определение биометанового потенциала (BMP) твердых органических отходов и энергетических культур: предлагаемый протокол для периодических анализов. Water Sci. Technol. 59, 927–934. DOI: 10.2166 / wst.2009.040

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Асталс, С., Батстон, Д. Дж., Мата-Альварес, Дж., И Дженсен, П. Д. (2014). Выявление синергетического воздействия при анаэробном совместном сбраживании органических отходов. Биоресурсы.Technol. 169, 421–427. DOI: 10.1016 / j.biortech.2014.07.024

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бахманн, Н., Янсен, Дж., Бохманн, Г., и Монпарт, Н. (2015). «Устойчивое производство биогаза на городских очистных сооружениях», под ред. Д. Бакстер, МЭА Биоэнергетика.

Google Scholar

Барбот, Ю. Н., Томсен, К., Томсен, Л., и Бенц, Р. (2015). Анаэробное сбраживание отходов ламинарии японской из остатков промышленного производства в лабораторных и экспериментальных масштабах. Mar. Drugs 13, 5947–5975. DOI: 10.3390 / md13095947

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бодик И., Седлачек С., Кубаска М. и Хутнян М. (2011). Производство биогаза на муниципальных очистных сооружениях — текущий статус в ЕС с акцентом на Словацкую Республику. Chem. Bioch. Англ. Q. 25, 335–340.

Google Scholar

Браун, Дж. Д., и Мерфи, Дж. Д. (2013). Оценка ресурса, связанного с биометаном из пищевых отходов. Прил. Энергия 104, 170–177. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2012.11.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэйв А., Хуанг Ю., Резвани С., Макилвин-Райт Д., Новаес М. и Хьюитт Н. (2013). Технико-экономическая оценка разработки биотоплива путем анаэробного переваривания европейских морских холодноводных водорослей. Биоресурсы. Technol. 135, 120–127. DOI: 10.1016 / j.biortech.2013.01.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Davidsson, Å, Gruvberger, C., Кристенсен, Т. Х., Хансен, Т. Л., и Янсен, Дж. Л. С. (2007). Выход метана в отсортированной по источникам органической фракции твердых бытовых отходов. Управление отходами. 27, 406–414. DOI: 10.1016 / j.wasman.2006.02.013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Давидссон, А., Левстедт, К., Ла Кур Янсен, Дж., Грувбергер, К., и Аспегрен, Х. (2008). Совместное сбраживание осадка жироуловителя и осадка сточных вод. Управление отходами. 28, 986–992. DOI: 10.1016 / j.wasman.2007.03.024

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эбнер, Дж. Х., Лабатут, Р. А., Лодж, Дж. С., Уильямсон, А. А., и Трабольд, Т. А. (2016). Совместное анаэробное переваривание коммерческих пищевых отходов и молочного навоза: характеристика биохимических параметров и синергетических эффектов. Управление отходами. 52, 286–294. DOI: 10.1016 / j.wasman.2016.03.046

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эргюдер Т. Х., Тезель У., Гювен Э.и Демирер Г. Н. (2001). Анаэробная биотрансформация и потенциал образования метана сырной сыворотки в реакторах периодического действия и UASB. Управление отходами. 21, 643–650. DOI: 10.1016 / S0956-053X (00) 00114-8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Gonzalez-Gil, G., and Holliger, C. (2011). Динамика структуры микробного сообщества и усиление биологического удаления фосфора аэробными гранулами, выращенными на пропионате или ацетате. Прил. Environ. Microbiol. 77, 8041–8051. DOI: 10.1128 / AEM.05738-11

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hanc, A., Ochecova, P., and Vasak, F. (2016). Изменение параметров при компостировании биоотходов, собранных за четыре сезона. Environ. Technol. 1–14. DOI: 10.1080 / 095.2016.1246611

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холлигер, К., Алвес, М., Андраде, Д., Ангелидаки, И., Асталс, С., Байер, У. и др. (2016). На пути к стандартизации тестов на биометановый потенциал. Water Sci. Technol. 74, 2515–2522. DOI: 10.2166 / wst.2016.336

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Луостаринен, С., Лусте, С., и Силланпяя, М. (2009). Увеличение производства биогаза на очистных сооружениях за счет совместного сбраживания осадка сточных вод с осадком жироуловителя мясоперерабатывающего завода. Биоресурсы. Technol. 100, 79–85. DOI: 10.1016 / j.biortech.2008.06.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мата-Альварес, Дж., Dosta, J., Macé, S., and Astals, S. (2011). Переваривание твердых отходов: обзор его использования и перспектив, включая моделирование. Крит. Rev. Biotechnol. 31, 99–111. DOI: 10.3109 / 07388551.2010.525496

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мата-Альварес, Дж., Доста, Дж., Ромеро-Гуиза, М. С., Фонолл, X., Печес, М., и Асталс, С. (2014). Критический обзор достижений анаэробного совместного пищеварения за период с 2010 по 2013 год. Renew. Поддерживать. Energ.Ред. 36, 412–427. DOI: 10.1016 / j.rser.2014.04.039

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рапосо, Ф., Де Ла Рубиа, М.А., Фернандес-Сегри, В., и Борха, Р. (2012). Анаэробное разложение твердых органических субстратов в периодическом режиме: обзор выхода метана и экспериментальных процедур. Обновить. Поддерживать. Energ. Ред. 16, 861–877. DOI: 10.1016 / j.rser.2011.09.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рапосо, Ф., Фернандес-Сегри, В., Де Ла Рубиа, М.А., Борха, Р., Белин, Ф., Кавинато, К. и др. (2011). Биохимический метановый потенциал (BMP) твердых органических субстратов: оценка анаэробной биоразлагаемости с использованием данных международного межлабораторного исследования. J. Chem. Technol. Biotechnol. 86, 1088–1098. DOI: 10.1002 / jctb.2622

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Руффино, Б., Фиоре, С., Роати, К., Кампо, Г., Новарино, Д., и Занетти, М. (2015). Масштабный эффект тестов анаэробного сбраживания в периодическом и полунепрерывном режимах для технической и экономической осуществимости полномасштабного варочного котла. Биоресурсы. Technol. 182, 302–313. DOI: 10.1016 / j.biortech.2015.02.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Селл, С. Т., Бернс, Р. Т., Муди, Л. Б., и Раман, Д. Р. (2011). Сравнение производства метана лабораторными и субпилотными анаэробными метантенками. Прил. Англ. Agric. 27, 821–825. DOI: 10.13031 / 2013.39570

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шен, Ю., Линвилл, Дж. Л., Ургун-Демиртас, М., Минц, М.М., Снайдер С. В. (2015). Обзор производства и использования биогаза на полномасштабных очистных сооружениях (СОСВ) в США: проблемы и возможности для энергонейтральных очистных сооружений. Обновить. Поддерживать. Energ. Ред. 50, 346–362. DOI: 10.1016 / j.rser.2015.04.129

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zamalloa, C., Vulsteke, E., Albrecht, J., and Verstraete, W. (2011). Технико-экономический потенциал возобновляемых источников энергии за счет анаэробного переваривания микроводорослей. Биоресурсы. Technol. 102, 1149–1158. DOI: 10.1016 / j.biortech.2010.09.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан К., Су, Х. и Тан, Т. (2013). Периодическое и полунепрерывное анаэробное сбраживание пищевых отходов в двойной твердожидкостной системе. Биоресурсы. Technol. 145, 10–16. DOI: 10.1016 / j.biortech.2013.03.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, Р., Эль-Машад, Х. М., Хартман, К., Ван, Ф., Лю, Г., Choate, C., et al. (2007). Характеристика пищевых отходов как сырья для анаэробного сбраживания. Биоресурсы. Technol. 98, 929–935. DOI: 10.1016 / j.biortech.2006.02.039

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжу, З., Сюэ, М. К., и Хе, К. (2011). Улучшение биометанирования осадка бытовых отходов с помощью отходов жироуловителя в качестве вспомогательного субстрата. Обновить. Энергия 36, 1802–1807. DOI: 10.1016 / j.renene.2010.11.014

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зупанчич, Г.Д., и Джемек А. (2010). Анаэробное сбраживание отходов кожевенного производства: полунепрерывные и анаэробные процессы в реакторе периодического действия. Биоресурсы. Technol. 101, 26–33. DOI: 10.1016 / j.biortech.2009.07.028

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оптимизация выхода биогаза из лигноцеллюлозных материалов с помощью различных методов предварительной обработки: обзор | Биотехнология для производства биотоплива

  • 1.

    Michaelides EE. Альтернативные источники энергии. Green Energy Technol.2012; 20.

  • 2.

    Ли П., Сакураги К., Макино Х. Методы экстракции в устойчивом производстве биотоплива: краткий обзор. Fuel Process Technol. 2019; 193: 295–303.

    CAS Статья Google ученый

  • 3.

    Alalwan HA, Alminshid AH, Aljaafari HAS. Перспективная эволюция поколений биотоплива. Тематический обзор. Renew Energy Focus. 2019; 28: 127–39.

    Артикул Google ученый

  • 4.

    Scaramuzzino C, Garegnani G, Zambelli P. Комплексный подход к идентификации пространственных закономерностей, связанных с потенциалом возобновляемых источников энергии на европейских территориях. Renew Sustain Energy Rev.2019; 1 (101): 1–13.

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Патхак Х., Джайн Н., Бхатия А., Моханти С., Гупта Н. Потенциал биогазовых установок в Индии по смягчению последствий глобального потепления. Оценка состояния окружающей среды. 2009. 157 (1–4): 407–18. https://doi.org/10.1007 / s10661-008-0545-6.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 6.

    Бекчанов М., Мондал М.А., де Альвис А., Мирзабаев А. Почему внедрение идет медленно, несмотря на многообещающий потенциал биогазовых технологий для повышения энергетической безопасности и смягчения последствий изменения климата в Шри-Ланке? Renew Sustain Energy Rev.2019; 1 (105): 378–90.

    Артикул Google ученый

  • 7.

    Талегани Г., Kia AS.Технико-экономический анализ биогазовой электростанции Савех. Возобновляемая энергия. 2005. 30 (3): 441–6.

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Балат М., Балат Х. Биогаз как возобновляемый источник энергииa обзор. Источники энергии Часть A Recov Util Environ Effects. 2009; 31: 1280–93. https://doi.org/10.1080/15567030802089565.

    CAS Статья Google ученый

  • 9.

    Бреннан Л., Оуэнде П.Биотопливо из микроводорослей — обзор технологий производства, обработки и извлечения биотоплива и побочных продуктов. Renew Sustain Energy Rev.2010; 14: 557–77.

    CAS Статья Google ученый

  • 10.

    Ibarra-Gonzalez P, Rong BG. Обзор текущего состояния производства биотоплива из лигноцеллюлозной биомассы с использованием путей термохимической конверсии. Chin J Chem Eng. 2019; 27: 1523–35.

    CAS Статья Google ученый

  • 11.

    Pu Y, Hu F, Huang F, Davison BH, Ragauskas AJ. Оценка молекулярной структуры основы устойчивости биомассы во время предварительной обработки разбавленной кислотой и гидротермальной обработки. Биотехнология Биотопливо. 2013; 6 (1): 1–13.

    Артикул CAS Google ученый

  • 12.

    Хагиги Муд С., Хоссейн Голфешан А., Табатабаи М., Салехи Джузани Г., Наджафи Г. Х., Голами М. и др. Превращение лигноцеллюлозной биомассы в биоэтанол: всесторонний обзор с акцентом на предварительную обработку.Renew Sustain Energy Ред. 2013; 27: 77–93.

    CAS Статья Google ученый

  • 13.

    Мозье Н., Вайман С., Дейл Б., Эландер Р., Ли Й.Й., Хольтзаппл М. и др. Особенности перспективных технологий предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы. Биоресур Технол. 2005. 96 (6): 673–86.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 14.

    Amin FR, Khalid H, Zhang H, Rahman S, Zhang R, Liu G, et al.Методы предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы для анаэробного сбраживания. AMB Express. 2017; 7: 72. https://doi.org/10.1186/s13568-017-0375-4.

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 15.

    Шарма А., Пэрик В., Чжан Д. Пиролиз биомассы — обзор моделирования, параметров процесса и каталитических исследований. Renew Sustain Energy Rev.2015; 50: 1081–96.

    CAS Статья Google ученый

  • 16.

    Хасан СС, Уильямс Джорджия, Джайсвал AK. Новые технологии предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы. Биоресур Технол. 2018; 262: 310–8.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 17.

    Sun S, Sun S, Cao X, Sun R. Роль предварительной обработки в улучшении ферментативного гидролиза лигноцеллюлозных материалов. Биоресур Технол. 2016; 199: 49–58.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 18.

    Ravindran R, Jaiswal S, Abu-Ghannam N, Jaiswal AK. Сравнительный анализ стратегий предварительной обработки свойств и гидролиза отработанного зерна пивоварен. Биоресур Технол. 2018; 248: 272–9.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 19.

    Ангелидаки И., Треу Л., Цапекос П., Луо Дж., Кампанаро С., Венцель Х. и др. Модернизация и использование биогаза: текущее состояние и перспективы. Biotechnol Adv. 2018; 36: 452–66.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 20.

    Муньос Р., Мейер Л., Диас И., Джейсон Д. Обзор современного состояния физических / химических и биологических технологий для повышения качества биогаза. Rev Environ Sci Biotechnol. 2015; 14: 727–59. https://doi.org/10.1007/s11157-015-9379-1.

    CAS Статья Google ученый

  • 21.

    Вейланд П. Переваривание биомассы в сельском хозяйстве: успешный путь для производства энергии и обработки отходов в Германии.Eng Life Sci. 2006; 6: 302–9. https://doi.org/10.1002/elsc.200620128.

    CAS Статья Google ученый

  • 22.

    WBA GLOBAL BIOENERGY STATISTICS 2017. www.worldbioenergy.org. По состоянию на 18 мая 2021 г.

  • 23.

    Информационный бюллетень | Биогаз: преобразование отходов в энергию | Официальные документы | EESI. https://www.eesi.org/papers/view/fact-sheet-biogasconverting-waste-to-energy. По состоянию на 18 мая 2021 г.

  • 24.

    Viancelli A, Michelon W, ElMahdy EM.Текущие усилия по производству и использованию биогаза во всем мире. Чам: Спрингер; 2019. стр. 277–87. https://doi.org/10.1007/978-3-030-10516-7_13.

    Забронировать Google ученый

  • 25.

    Ghasemi Ghodrat A, Tabatabaei M, Aghbashlo M, Mussatto SI. Стратегии обращения с отходами; современное состояние. Чам: Спрингер; 2018. с. 1–33.

    Google ученый

  • 26.

    Всемирная ассоциация биогаза | Создание биогаза.https://www.worldbiogasassociation.org/. Доступ 18 мая 2021 г.

  • 27.

    Раджа И.А., Вазир С. Производство биогаза: основные процессы. Univ J Eng Sci. 2017; 5 (2): 29–37.

    Артикул Google ученый

  • 28.

    Джекаинфа С.О., Адебайо А.О., Ония О.О., Олатунджи К.О. Сравнительный анализ выхода биогаза и метана из скорлупы арахиса разного размера в реакторе периодического действия при мезофильной температуре. J Energy Res Rev.2020; 5 (1): 34–44.

    Артикул Google ученый

  • 29.

    Мата-Альварес Дж. Биометанизация органической фракции твердых бытовых отходов. Воды. 2002: 59–61.

  • 30.

    Zhao R, Zhang Z, Zhang R, Li M, Lei Z, Utsumi M, et al. Производство метана из рисовой соломы, предварительно обработанной смесью уксусно-пропионовой кислоты. Биоресур Технол. 2010. 101 (3): 990–4.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 31.

    Ramakrishna TRB, Nalder TD, Yang W, Marshall SN, Barrow CJ. Управление функцией фермента посредством иммобилизации на графене, производных графена и других двумерных наноматериалах. J Mater Chem B R Soc Chem. 2018; 6: 3200–18.

    CAS Статья Google ученый

  • 32.

    Адебайо А.О., Джекаинфа С.О., Линке Б. Совместное анаэробное переваривание навозной жижи со стеблями кукурузы при мезофильной температуре. Am J Eng Res. 2014; 3: 80–8.

    Google ученый

  • 33.

    Ogunkunle O, Ahmed NA, Olatunji KO. Биогаз отличается от анаэробного совместного переваривания коровьего навоза с жмыхом ятрофы при мезофильных температурах. J Phys Conf Ser. 2019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1378/3/032060.

    Артикул Google ученый

  • 34.

    Ogunkunle O, Olatunji KO, Amos JA. Сравнительный анализ совместного переваривания коровьего навоза и жмыха ятрофы при температуре окружающей среды. J Fundam Renewable Energy Appl. 2018; 8 (271): 1–5.

  • 35.

    Элайяраджу П. Производство биогаза путем совместного сбраживания отходов апельсиновой корки и обезжиренного кека из ятрофы в анаэробном реакторе периодического действия. Afr J Biotechnol. 2012. 11 (14): 3339–45.

    CAS Google ученый

  • 36.

    Ху З., Вен З. Повышение ферментативной перевариваемости проса просеивания путем предварительной обработки щелочью с помощью микроволнового излучения. Биохим Энг Дж. 2008; 38 (3): 369–78.

    CAS Статья Google ученый

  • 37.

    Мартин-Риалс А., Шидеман Л., Ли П., Уилкинсон Х., Вагнер Р. Улучшение анаэробного переваривания целлюлозных отходов с помощью рутинной биоаугментации с помощью целлюлолитических микроорганизмов. Биоресур Технол. 2015; 189: 62–70.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 38.

    Ács N, Bagi Z, Rákhely G, Minárovics J, Nagy K, Kovács KL. Биоаугментация производства биогаза водородпродуцирующей бактерией. Биоресур Технол. 2015; 1 (186): 286–93.

    Артикул CAS Google ученый

  • 39.

    Лю З., Чжан Ц., Лу И, Ву Х, Ван Л., Ван Л. и др. Состояния и проблемы производства ценного биогитана из отходов биомассы с помощью технологии темного брожения. Биоресур Технол. 2013; 1 (135): 292–303.

    Артикул CAS Google ученый

  • 40.

    Monlau F, Barakat A, Trably E, Dumas C, Steyer JP, Carrère H.Лигноцеллюлозные материалы на биоводород и биометан: влияние структурных особенностей и предварительная обработка. Crit Rev Environ Sci Technol. 2013. 43 (3): 260–322. https://doi.org/10.1080/10643389.2011.604258.

    CAS Статья Google ученый

  • 41.

    Si BC, Li JM, Zhu ZB, Zhang YH, Lu JW, Shen RX и др. Непрерывное производство биогитана из гидротермальной сжиженной биомассы кукурузного стебля с помощью двухступенчатых высокопроизводительных анаэробных реакторов.Биотехнология Биотопливо. 2016; 9 (1): 254. https://doi.org/10.1186/s13068-016-0666-z.

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 42.

    Адебайо А.О., Джекаинфа С.О., Ахмед Н.А., Огункунле О. Влияние скорости загрузки органических веществ на выход биогаза в суспензии свиней в реакторе с непрерывным перемешиванием при мезофильной температуре. Methodia Manuf. 2019; 35: 337–42.

    Артикул Google ученый

  • 43.

    Matsakas L, Nitsos C, Vörös D, Rova U, Christakopoulos P. Высокотитровый метан из ели и березы, предварительно обработанных органосольвом. Энергии. 2017; 10 (3): 263.

  • 44.

    Бунтиан Н. Условия анаэробного сбраживания биомассы. Int J Environ Eco Eng. 2014; 8 (9): 1036–40.

  • 45.

    Эбунило П., Алиу С., Орхоро К. Сравнительный анализ выхода биогаза из бытовых отходов разного состава из Бенин-Сити, Нигерия. J Adv Appl Sci. 2015; 27 (04): 169–77.

    Google ученый

  • 46.

    Sun Y, Cheng J. Гидролиз лигноцеллюлозных материалов для производства этанола: обзор. Биоресур Технол. 2002; 83 (1): 1–11.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 47.

    Тахерзаде М.Дж., Карими К. Предварительная обработка лигноцеллюлозных отходов для улучшения производства этанола и биогаза: обзор. Int J Mol Sci. 2008; 9: 1621–51.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 48.

    Баракат А., Майер-Лайгл С., Солхи А., Аранкон РАД, Де Врис Х., Люк Р. Механическая предварительная обработка лигноцеллюлозной биомассы: к простым и экологически безопасным технологиям производства биотоплива. RSC Adv. 2014; 4: 48109–27.

    CAS Статья Google ученый

  • 49.

    Чанг В.С., Берр Б, Хольцаппле МТ. Предварительная обработка проса проса известью. Appl Biochem Biotechnol, часть A Enzym Eng Biotechnol. 1997. 63–65 (1): 3–19. https: // doi.org / 10.1007 / BF02

  • 8.

    Артикул Google ученый

  • 50.

    Palmowski L, Muller J. Влияние уменьшения размера органических отходов на их анаэробное переваривание. В: 2-й международный симпозиум по анаэробному сбраживанию твердых отходов. Барселона. С. 137–44.

  • 51.

    Гальбе М., Закки Г. Предварительная обработка лигноцеллюлозных материалов для эффективного производства биоэтанола. Adv Biochem Eng Biotechnol. 2007; 108: 41–65.

    CAS PubMed Google ученый

  • 52.

    Zhu JY, Wang GS, Pan XJ, Gleisner R. Удельная поверхность для оценки эффективности измельчения и предварительной обработки древесины для ферментативного осахаривания. Chem Eng Sci. 2009. 64 (3): 474–85.

    CAS Статья Google ученый

  • 53.

    Чжан Р., Чжан З. Биогазификация рисовой соломы с помощью анаэробной системы варочного котла для твердых веществ.Биоресур Технол. 1999. 68 (3): 235–45.

    CAS Статья Google ученый

  • 54.

    Финк Х.П., Вейгель П., Пурц Х.Дж., Ганстер Дж. Формирование структуры регенерированных целлюлозных материалов из растворов NMMO. Progr Polymer Sci. 2001; 26: 1473–524.

    CAS Статья Google ученый

  • 55.

    Johnson DK, Elander RT. Предварительная обработка для повышения усвояемости исходного сырья.В: Химмель М.Э., редактор. Устойчивость биомассы: разрушение клеточной стенки растений для получения биоэнергии. Оксфорд: Blackwell Publishing Ltd .; 2009. с. 436–53.

    Google ученый

  • 56.

    Zheng Y, Zhao J, Xu F, Li Y. Предварительная обработка лигноцеллюлозной биомассы для увеличения производства биогаза. Prog Energy Combust Sci. 2014; 42: 35–53.

    Артикул Google ученый

  • 57.

    Марушек Я.Нахождение оптимальных параметров процесса парового взрыва сена. Преподобный Técnica la Fac Ing Univ del Zulia. 2012; 1 (35): 170–8.

    Google ученый

  • 58.

    Novarino D, Zanetti MC. Анаэробное сбраживание экструдированных OFMSW. Биоресур Технол. 2012; 1 (104): 44–50.

    Артикул CAS Google ученый

  • 59.

    Ячменев В., Кондон Б., Классон К., Ламберт А. Ускорение ферментативного гидролиза целлюлозы кукурузной соломы и жома сахарного тростника с помощью однородного ультразвука низкой интенсивности.J Biobased Mater Bioenergy. 2009; 1: 3.

    Google ученый

  • 60.

    Саиф Ур Рехман М., Ким И., Чисти Й, Хан Дж-И.. Использование ультразвука в производстве биоэтанола из лигноцеллюлозной биомассы. Energy Educ Sci Technol. 2013; 30: 1391–410.

    Google ученый

  • 61.

    Gogate PR, Sutkar VS, Pandit AB. Сонохимические реакторы: важные соображения по проектированию и расширению масштабов с особым акцентом на гетерогенные системы.Chem Eng J. 2011; 166 (3): 1066–82.

    CAS Статья Google ученый

  • 62.

    Зейнали Р., Ходжастехпур М., Эбрахими-Ник М. Влияние предварительной обработки ультразвуком на выход биогаза и удельную энергию при анаэробном сбраживании отходов оптового рынка фруктов и овощей. Sustain Environ Res. 2017; 27 (6): 259–64.

    CAS Статья Google ученый

  • 63.

    Альзате М.Э., Муньос Р., Рогалла Ф., Фдз-Поланко Ф., Перес-Эльвира С.И.Биохимический метановый потенциал микроводорослей: влияние соотношения субстрата и инокулята, концентрации биомассы и предварительной обработки. Биоресур Технол. 2012; 1 (123): 488–94.

    Артикул CAS Google ученый

  • 64.

    Йеу С.К., Пэн В.Л. Применение предварительной ультразвуковой обработки для сбраживания ила. В: Mudhoo A, редактор. Производство биогаза: методы предварительной обработки при анаэробном сбраживании. Хобокен: Уайли; 2012. с. 91–136. https://doi.org/10.1002 / 9781118404089.ch5.

    Глава Google ученый

  • 65.

    Park ND, Helle SS, Thring RW. Комбинированная щелочная и ультразвуковая предварительная обработка сгущенного активного ила отходов целлюлозного завода для улучшения анаэробного сбраживания. Биомасса Биоэнергетика. 2012. 1 (46): 750–6.

    Артикул CAS Google ученый

  • 66.

    Eisenmenger MJ, Reyes-De-Corcuera JI. Повышение давления ферментов: обзор.Enzyme Microb Technol. 2009. 45: 331–47.

    CAS Статья Google ученый

  • 67.

    Oliveira SCT, Figueiredo AB, Evtuguin DV, Saraiva JA. Обработка под высоким давлением как инструмент инженерии ферментативных реакций в целлюлозных волокнах. Биоресур Технол. 2012; 1 (107): 530–4.

    Артикул CAS Google ученый

  • 68.

    Castañón-Rodríguez JF, Torrestiana-Sánchez B, Montero-Lagunes M, Portilla-Arias J, De León JAR, Aguilar-Uscanga MG.Использование обработки под высоким давлением (HPP) для предварительной обработки жома сахарного тростника. Carbohydr Polym. 2013; 98 (1): 1018–24.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 69.

    Альбукерке Э.Д., Торрес ФАГ, Фернандес ААР, Фернандес PMB. Комбинированное воздействие высокого гидростатического давления и специфической грибковой целлюлазы улучшает гидролиз кокосовой шелухи. Process Biochem. 2016; 51 (11): 1767–75.

    CAS Статья Google ученый

  • 70.

    Murao S, Nomura Y, Yoshikawa M, Shin T, Oyama H, Arai M. NII-электронная библиотека для повышения активности целлюлаз при высоком гидростатическом давлении. Biosci Biotechnol Biochem. 1992; 56: 1366–7.

    CAS Статья Google ученый

  • 71.

    Хён Хонг С., Тэк Ли Дж., Ли С., Гон Ви С., Джу Чо И, Сингх С. и др. Улучшенный ферментативный гидролиз пшеничной соломы за счет комбинированного использования гамма-излучения и разбавленной кислоты для производства биоэтанола.Radiat Phys Chem. 2014; 94 (1): 231–5.

    CAS Статья Google ученый

  • 72.

    Liu Y, Zhou H, Wang S, Wang K, Su X. Сравнение гамма-облучения с другими предварительными обработками с одновременным осахариванием и ферментацией при биоконверсии микрокристаллической целлюлозы для производства биоэтанола. Биоресур Технол. 2015; 1 (182): 289–95.

    Артикул CAS Google ученый

  • 73.

    Li QM, Li XJ, Jiang YL, Xiong XY, Hu QL, Tan XH и др. Анализ продуктов разложения и структурная характеристика тростника гигантского и серебряного сарая, предварительно обработанного облучением 60Co-γ. Ind Crops Prod. 2016; 83: 307–15.

    CAS Статья Google ученый

  • 74.

    Yun L, Zhou H, Wang L, Wang S, Fan L. Улучшение роста Saccharomyces cerevisiae по сравнению с ингибиторами, производными лигноцеллюлозы, а также максимальное производство этанола за счет комбинированного предложения предварительной обработки γ-облучением с детоксикацией in situ.Chem Eng J. 2015; 1: 287.

    Google ученый

  • 75.

    Zhou H, Zhang R, Zhan W., Wang L, Guo L, Liu Y. Высокие загрузки биомассы 40 мас.% Для эффективного фракционирования в биоперерабатывающих заводах с водной системой растворителей без добавления прилипшего катализатора. Green Chem. 2016; 18 (22): 6108–14.

    CAS Статья Google ученый

  • 76.

    Лю Ю., Го Л., Ван Л., Чжань В., Чжоу Х.Предварительная обработка облучением способствует достижению высокой концентрации общих сахаров из биомассы лигноцеллюлозы. Биоресур Технол. 2017; 1 (232): 270–7.

    Артикул CAS Google ученый

  • 77.

    Zhang CY, Su XJ, Xiong XY, Hu QL, Amartey S, Tan XH, et al. Изменения физических и химических свойств рапсовой соломы, вызванные излучением 60Co-γ. Биомасса Биоэнергетика. 2016; 1 (85): 207–14.

    Артикул CAS Google ученый

  • 78.

    Фанг С., Пинг Л., Ян З., Мао Дж. Обзор различных методов предварительной обработки для увеличения производства биогаза. В: Международная конференция по материалам для возобновляемых источников энергии и окружающей среды, (ICMREE) Proceedings. Шанхай; 2011. С. 263–6.

  • 79.

    Грабовски С. Влияние предварительной обработки электронным лучом на ферментацию древесных сахаров. Колледж экологических наук и лесного хозяйства SUNY, диплом с отличием; paper 63.

  • 80.

    Mante OD, Amidon TE, Stipanovic A, Babu SP.Интеграция предварительной обработки биомассы с быстрым пиролизом: оценка облучения электронным пучком (ЭП) и экстракции горячей водой (HWE). J Anal Appl Пиролиз. 2014; 110 (1): 44–54.

    CAS Статья Google ученый

  • 81.

    Ян SJ, Yoo HY, Choi HS, Lee JH, Park C, Kim SW. Повышение ферментативной усвояемости мискантуса облучением электронным пучком и комбинированной химической обработкой для производства биоэтанола. Chem Eng J.2015; 1 (275): 227–34.

    Артикул CAS Google ученый

  • 82.

    Лескинен Т., Келли С.С., Аргиропулос Д.С. Электронно-лучевое облучение и паровой взрыв как предварительная обработка биомассы и сложная роль лигнина в устойчивости субстрата. Биомасса Биоэнергетика. 2017; 1 (103): 21–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 83.

    Xiang Y, Xiang Y, Wang L. Облучение электронным пучком для усиления ферментативного осахаривания пропитанной щелочью Artemisia ordosica, используемой для производства биотоплива.J Environ Chem Eng. 2017; 5 (4): 4093–100.

    CAS Статья Google ученый

  • 84.

    Хуанг YF, Te CP, Kuan WH, Lo SL. Микроволновый пиролиз лигноцеллюлозной биомассы: производительность нагрева и кинетика реакции. Энергия. 2016; 1 (100): 137–44.

    Google ученый

  • 85.

    Gedye R, Smith F, Westaway K, Ali H, Baldisera L, Laberge L, et al. Использование микроволновых печей для быстрого органического синтеза.Tetrahedron Lett. 1986. 27 (3): 279–82.

    CAS Статья Google ученый

  • 86.

    Li H, Qu Y, Yang Y, Chang S, Xu J. Микроволновое облучение — экологичный и эффективный способ предварительной обработки биомассы. Биоресур Технол. 2016; 199: 34–41.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 87.

    Dai L, He C, Wang Y, Liu Y, Yu Z, Zhou Y, et al. Сравнительное исследование микроволновой и традиционной гидротермальной предварительной обработки бамбуковых опилок: свойства гидрокарбоната и его поведение при пиролизе.Energy Convers Manag. 2017; 15 (146): 1–7.

    Артикул CAS Google ученый

  • 88.

    Салема А.А., Ани Ф.Н., Моурис Дж., Хатчеон Р. Диэлектрические свойства малазийского пальмового масла, а также биомассы и биоугля в микроволновой печи в процессе пиролиза. Fuel Process Technol. 2017; 1 (166): 164–73.

    Артикул CAS Google ученый

  • 89.

    Диас А.Б., Моретти MMdS, Безерра-Буссоли С., Каррейра Нуньес CdC, Бландино А., да Силва Р. и др.Оценка предварительной обработки с помощью микроволн лигноцеллюлозной биомассы, погруженной в щелочной глицерин для производства сбраживаемых сахаров. Биоресур Технол. 2015; 185: 316–23.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 90.

    Chen W, Chen Y, Yang H, Xia M, Li K, Chen X и др. Копиролиз лигноцеллюлозной биомассы и микроводорослей: характеристики продуктов и эффект взаимодействия. Биоресур Технол. 2017; 1 (245): 860–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 91.

    Чен В., Ю Х, Лю И, Чен П., Чжан М., Хай Й. Индивидуализация целлюлозных нановолокон из дерева с использованием высокоинтенсивной обработки ультразвуком в сочетании с химической предварительной обработкой. Carbohydr Polym. 2011; 83 (4): 1804–11.

    CAS Статья Google ученый

  • 92.

    Chen WH, Tu YJ, Sheen HK. Нарушение лигноцеллюлозной структуры жома сахарного тростника путем предварительной обработки разбавленной серной кислотой с помощью микроволнового нагрева. Appl Energy.2011. 88 (8): 2726–34.

    CAS Статья Google ученый

  • 93.

    Li J, Dai J, Liu G, Zhang H, Gao Z, Fu J, et al. Биочар из микроволнового пиролиза биомассы: обзор. Биомасса Биоэнергетика. 2016; 94: 228–44.

    CAS Статья Google ученый

  • 94.

    Choudhary R, ​​Umagiliyage AL, Liang Y, Siddaramu T., Haddock J, Markevicius G. Предварительная обработка в микроволновой печи для ферментативного осахаривания жома сладкого сорго.Биомасса Биоэнергетика. 2012; 1 (39): 218–26.

    Артикул CAS Google ученый

  • 95.

    Лу Х, Си Б, Чжан И, Ангелидаки И. Предварительная обработка рапсовой соломы в микроволновой печи для производства биоэтанола: акцент на энергоэффективности. Биоресур Технол. 2011. 102 (17): 7937–40.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 96.

    Keshwani DR, Cheng JJ. Предварительная щелочная обработка просеянного проса и прибрежная микроволновая предварительная щелочная обработка проса проса и прибрежных бермудских трав для производства биоэтанола.Biotechnol Prog. 2011; 3: 644–52.

  • 97.

    Zhu Z, Rezende CA, Simister R, McQueen-Mason SJ, Macquarrie DJ, Polikarpov I, et al. Эффективное производство сахара из жома сахарного тростника путем предварительной обработки кислотой и щелочью с помощью микроволн. Биомасса Биоэнергетика. 2016; 1 (93): 269–78.

    Артикул CAS Google ученый

  • 98.

    Zhu Z, Macquarrie DJ, Simister R, Gomez LD, McQueen-Mason SJ. Предварительная химическая обработка мискантуса с помощью микроволновой печи при различных температурных режимах.Поддерживать химический процесс. 2015; 3 (1): 15. https://doi.org/10.1186/s40508-015-0041-6.

    CAS Статья Google ученый

  • 99.

    Zhu Z, Simister R, Bird S, McQueen-Mason JS, Gomez DL, Macquarrie JD. Предварительная кислотная и щелочная обработка в микроволновой печи биом мискантуса s для биоперерабатывающих заводов. AIMS Bioeng. 2015; 2 (4): 449–68. https://doi.org/10.3934/bioeng.2015.4.449.

    CAS Статья Google ученый

  • 100.

    Костас Е.Т., Бенерозо Д., Робинсон Дж. П. Применение микроволнового нагрева в биоэнергетике: обзор технологий микроволновой предварительной обработки и модернизации биомассы. Renew Sustain Energy Rev.2017; 77: 12–27.

    CAS Статья Google ученый

  • 101.

    Кумар П., Барретт Д.М., Делвиче М.Дж., Стров П. Методы предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы для эффективного гидролиза и производства биотоплива. Ind Eng Chem Res. 2009. 48: 3713–29.https://doi.org/10.1021/ie801542g.

    CAS Статья Google ученый

  • 102.

    Луенго Е., Мартинес Дж. М., Кустетс М., Альварес И., Тейсье Дж., Рольс М. П. и др. Сравнительное исследование влияния обработки миллисекундным и микросекундным импульсным электрическим полем на проницаемость и экстракцию пигментов из Chlorella vulgaris . J Membr Biol. 2015; 248 (5): 883–91. https://doi.org/10.1007/s00232-015-9796-7.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 103.

    Салерно М.Б., Ли Х.С., Парамесваран П., Риттманн Б.Е. Использование импульсного электрического поля в качестве предварительной обработки для улучшения переваривания твердых биологических веществ и метаногенеза. Water Environ Res. 2009. 81 (8): 831–9.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 104.

    Jin S, Zhang G, Zhang P, Fan S, Li F. Предварительная гомогенизация под высоким давлением четырех различных лигноцеллюлозных биомассов для повышения ферментативной перевариваемости.Биоресур Технол. 2015; 1 (181): 270–4.

    Артикул CAS Google ученый

  • 105.

    Chen D, Guo Y, Huang R, Lu Q, Huang J. Предварительная обработка взрывом сверхвысокого давления с гомогенизатором облегчает расщепление целлюлазой мешков сахарного тростника. Биоресур Технол. 2010. 101 (14): 5592–600.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 106.

    Saelee K, Yingkamhaeng N, Nimchua T, Sukyai P.Экологически безопасная предварительная обработка с использованием ксиланазы для выделения нанофибрилл целлюлозы из жмыха сахарного тростника путем гомогенизации под высоким давлением. Ind Crops Prod. 2016; 1 (82): 149–60.

    Артикул CAS Google ученый

  • 107.

    Налинга Ю., Легонда И. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ НА ПРОИЗВОДСТВО БИОГАЗА. Int J Innov Res Technol Sci. 2016; 30 (4): 9–13.

    Google ученый

  • 108.

    Dell’Omo P, Froscia S. Повышение анаэробного переваривания соломы пшеницы посредством многоступенчатого измельчения. Модель Meas Control C. 2018; 1 (79): 127–32.

    Артикул Google ученый

  • 109.

    Чандра Р., Такеучи Х., Хасегава Т. Гидротермальная предварительная обработка биомассы рисовой соломы: потенциальный и многообещающий метод увеличения производства метана. Appl Energy. 2012. 1 (94): 129–40.

    Артикул CAS Google ученый

  • 110.

    Патил П.Н., Гогате П.Р., Чока Л., Дрегели-Кисс А., Хорват М. Интенсификация производства биогаза с помощью предварительной обработки на основе гидродинамической кавитации. Ультразвуковая Соночем. 2016; 1 (30): 79–86.

    Артикул CAS Google ученый

  • 111.

    Цапекос П., Кугиас П.Г., Ангелидаки И. Механическая предварительная обработка для увеличения производства биогаза из лигноцеллюлозной биомассы; прогнозирование выхода метана из структурных компонентов растений. Waste Manag.2018; 1 (78): 903–10.

    Артикул CAS Google ученый

  • 112.

    Menardo S, Airoldi G, Balsari P. Влияние размера частиц и предварительной термической обработки на выход метана из четырех побочных сельскохозяйственных продуктов. Биоресур Технол. 2012; 1 (104): 708–14.

    Артикул CAS Google ученый

  • 113.

    Апул О.Г., Санинский ФО. Предварительная ультразвуковая обработка и последующее анаэробное разложение в различных рабочих условиях.Биоресур Технол. 2010. 101 (23): 8984–92.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 114.

    Zhao BH, Chen J, Yu HQ, Hu ZH, Yue ZB, Li J. Оптимизация предварительной микроволновой обработки лигноцеллюлозных отходов для увеличения производства метана: гиацинт в качестве примера. Front Environ Sci Eng. 2017; 11 (6): 1–9. https://doi.org/10.1007/s11783-017-0965-z.

    CAS Статья Google ученый

  • 115.

    Zhou S, Zhang Y, Dong Y. Предварительная обработка для производства биогаза путем анаэробной ферментации смешанной кукурузной соломы и коровьего навоза. Энергия. 2012. 46 (1): 644–8.

    CAS Статья Google ученый

  • 116.

    Bondesson PM, Galbe M, Zacchi G. Производство этанола и биогаза после предварительной обработки паром кукурузной соломы с добавлением серной кислоты или без нее. Биотехнология Биотопливо. 2013; 6 (1): 1–11.

    Артикул CAS Google ученый

  • 117.

    Санчес ÓJ, Кардона CA. Тенденции биотехнологического производства топливного этанола из разного сырья. Биоресур Технол. 2008; 99: 5270–95.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 118.

    Saha BC, Iten LB, Cotta MA, Wu YV. Предварительная обработка разбавленной кислотой, ферментативное осахаривание и ферментация рисовой шелухи до этанола. Biotechnol Prog. 2005. 21 (3): 816–22.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 119.

    Ким Дж. У., Ким К. С., Ли Дж. С., Пак С. М., Чо Х.Й., Парк Дж. К. и др. Двухступенчатая предварительная обработка рисовой соломы с использованием водного раствора аммиака и разбавленной кислоты. Биоресур Технол. 2011. 102 (19): 8992–9.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 120.

    Ким Й, Ю А., Хан М., Чой Г.В., Чунг Б. Усиленное ферментативное осахаривание ячменной соломы, предварительно обработанной с помощью этаносольв. Appl Biochem Biotechnol. 2011. 163 (1): 143–52. https://doi.org/10.1007 / s12010-010-9023-z.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 121.

    Марциалетти Т., Валенсуэла Оларте М.Б., Сиверс К., Хоскинс ТДК, Агравал П.К., Джонс К.В. Разбавленный кислотный гидролиз сосны лоблоловой: комплексный подход. Ind Eng Chem Res. 2008. 47 (19): 7131–40.

    CAS Статья Google ученый

  • 122.

    Сяо В., Кларксон В. Кислотная солюбилизация лигнина и биоконверсия обработанной газетной бумаги в метан.Биоразложение. 1997. 8 (1): 61–6. https://doi.org/10.1023/A:1008297211954.

    CAS Статья Google ученый

  • 123.

    He Y, Pang Y, Liu Y, Li X, Wang K. Физико-химические характеристики рисовой соломы, предварительно обработанной гидроксидом натрия в твердом состоянии для увеличения производства биогаза. Энергетическое топливо. 2008. 22 (4): 2775–81. https://doi.org/10.1021/ef8000967.

    CAS Статья Google ученый

  • 124.

    Павлостатис С.Г., Госсет Дж. М.. Щелочная обработка пшеничной соломы для повышения анаэробной биоразлагаемости. Biotechnol Bioeng. 1985. 27 (3): 334–44.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 125.

    Фокс М.Х., Нойке Т., Оки Т. Щелочная обработка воды в субкритическом состоянии и щелочная термическая обработка для повышения биоразлагаемости отходов газетной бумаги. Water Sci Technol. 2003. 48 (4): 77–84.

  • 126.

    He Y, Pang Y, Li X, Liu Y, Li R, Zheng M.Исследование изменений основного состава и экстрактивных веществ рисовой соломы, предварительно обработанной гидроксидом натрия для производства биогаза. Энергетическое топливо. 2009. 23 (4): 2220–4. https://doi.org/10.1021/ef8007486.

    CAS Статья Google ученый

  • 127.

    Чандра Р., Такеучи Х., Хасегава Т. Производство метана из лигноцеллюлозных отходов сельскохозяйственных культур: обзор в контексте производства биотоплива второго поколения. Renew Sustain Energy Rev.2012; 16: 1462–76.

    CAS Статья Google ученый

  • 128.

    López Torres M, Espinosa Lloréns MDC. Влияние предварительной щелочной обработки на анаэробное сбраживание твердых отходов. Waste Manag. 2008. 28 (11): 2229–34.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 129.

    Дахунси С.О., Адесулу-Дахунси А.Т., Осуэке Колорадо, Лавал А.И., Олайянджу ТМА, Охедиран Дж.О. и др. Производство биогаза из стеблей сорго двухцветного: влияние методов предварительной обработки и экономическая целесообразность.Энергетический отчет 2019; 1 (5): 584–93.

    Артикул Google ученый

  • 130.

    Кояма М., Ямамото С., Исикава К., Бан С., Тода Т. Ингибирование анаэробного пищеварения растворенным лигнином, полученным в результате предварительной щелочной обработки водных макрофитов. Chem Eng J. 2017; 1 (311): 55–62.

    Артикул CAS Google ученый

  • 131.

    Накамура Ю., Дайдай М., Кобаяши Ф. Механизм озонолиза модельных соединений лигнина и микробная обработка полученных органических кислот.Water Sci Technol. 2004. 50 (3): 167–72.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 132.

    Saha BC, Cotta MA. Производство этанола из соломы пшеницы, предварительно обработанной щелочной перекисью, ферментативно осахаренной. Biotechnol Prog. 2006. 22 (2): 449–53.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 133.

    Cao W, Sun C, Liu R, Yin R, Wu X. Сравнение эффектов пяти методов предварительной обработки на повышение ферментативной усвояемости и производства этанола из жмыха сладкого сорго.Биоресур Технол. 2012; 1 (111): 215–21.

    Артикул CAS Google ученый

  • 134.

    Alvira P, Tomás-Pejó E, Ballesteros M, Negro MJ. Технологии предварительной обработки для эффективного процесса производства биоэтанола на основе ферментативного гидролиза: обзор. Биоресур Технол. 2010. 101 (13): 4851–61.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 135.

    Лукас М., Хансон С.К., Вагнер Г.Л., Кимбалл Д.Б., ректор К.Д.Доказательства делигнификации древесины при комнатной температуре с использованием перекиси водорода и ацетата марганца в качестве катализатора. Биоресур Технол. 2012; 1 (119): 174–80.

    Артикул CAS Google ученый

  • 136.

    Кесада Дж., Рубио М., Гомес Д. Озонирование твердых фракций, богатых лигнином, из стеблей кукурузы. J. Wood Chem Technol. 1999. 19 (1): 115–37. https://doi.org/10.1080/02773819

  • 9603.

    CAS Статья Google ученый

  • 137.

    Видаль П.Ф., Молинье Дж. Озонолиз лигнина — улучшение усвояемости опилок тополя in vitro. Биомасса. 1988. 16 (1): 1–17.

    CAS Статья Google ученый

  • 138.

    Кардена Р., Морено Дж., Баконьи П., Буитрон Г. Повышение выработки метана из различных культур микроводорослей с помощью новой предварительной обработки озонированием. Chem Eng J. 2017; 1 (307): 948–54.

    Артикул CAS Google ученый

  • 139.

    Xu H, Li B, Mu X. Обзор предварительной обработки на основе щелочи для усиления ферментативного осахаривания для преобразования лигноцеллюлозной биомассы. Ind Eng Chem Res. 2016; 55: 8691–705. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b01907.

    CAS Статья Google ученый

  • 140.

    Zhu JY, Pan XJ, Wang GS, Gleisner R. Предварительная обработка сульфитом (SPORL) для надежного ферментативного осахаривания ели и красной сосны. Биоресур Технол. 2009. 100 (8): 2411–8.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 141.

    Чжан Д.С., Ян Ц., Чжу Дж.Й., Пан XJ. Сульфитная (SPORL) предварительная обработка проса для ферментативного осахаривания. Биоресур Технол. 2013; 129: 127–34. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.11.031.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 142.

    Идрис М., Аднан А., Куреши Ф.А. Оптимизация сульфидной / сульфитной предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы для производства молочной кислоты.Biomed Res Int. 2013. https://doi.org/10.1155/2013/1.

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 143.

    Баджпай П. Предварительная обработка лигноцеллюлозной биомассы для производства биотоплива. SpringerBriefs по молекулярной науке. Сингапур: Springer Singapore; 2016.

    Книга. Google ученый

  • 144.

    Остоварех С., Карими К., Замани А. Эффективное преобразование стеблей сладкого сорго в биогаз и этанол с использованием предварительной обработки органических растворов.Ind Crops Prod. 2015; 66 (1): 170–7.

    CAS Статья Google ученый

  • 145.

    Алриолс М.Г., Техадо А., Бланко М., Мондрагон И., Лабиди Дж. Остатки сельскохозяйственного пальмового масла в качестве сырья для производства целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы с помощью процесса варки этиленгликоля. Chem Eng J. 2009; 148 (1): 106–14.

    CAS Статья Google ученый

  • 146.

    Ичван М., Вон Сон Т.Изучение методов органосольвенной варки биомассы масличной пальмы. В кн .: Международный семинар по химии. 2011. С. 24–5, 364–70.

  • 147.

    Park JY, Shiroma R, Al-Haq MI, Zhang Y, Ike M, Arai-Sanoh Y, et al. Новая предварительная обработка известью для последующего производства биоэтанола из рисовой соломы — улавливание кальция путем карбонизации (CaCCO). Биоресур Технол. 2010. 101 (17): 6805–11.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 148.

    Park N, Kim HY, Koo BW, Yeo H, Choi IG. Предварительная обработка органосольв различными катализаторами для усиления ферментативного гидролиза смолы сосновой ( Pinus rigida ). Биоресур Технол. 2010. 101 (18): 7046–53.

    CAS Статья Google ученый

  • 149.

    Agbor VB, Cicek N, Sparling R, Berlin A, Levin DB. Предварительная обработка биомассы: основы применения. Biotechnol Adv. 2011; 29: 675–85.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 150.

    Huijgen W, Laan RR, Reith H. Модифицированный органозольв как процесс фракционирования лигноцеллюлозной биомассы для совместного производства топлива и химикатов. 2008.

  • 151.

    Aslanzadeh S, Taherzadeh M, Sárvári HI. Предварительная обработка соломенной фракции навоза для улучшения производства биогаза. Биоресурсы. 2011; 1 (6): 5193–205.

    Google ученый

  • 152.

    Джейханипур А., Карими К., Тахерзаде М.Дж. Увеличение производства этанола и биогаза из высококристаллической целлюлозы с помощью различных режимов предварительной обработки NMO.Biotechnol Bioeng. 2010. 105 (3): 469–76.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 153.

    Purwandari FA, Sanjaya AP, Millati R, Cahyanto MN, Horváth IS, Niklasson C, et al. Предварительная обработка пустой грозди плодов масличной пальмы (OPEFB) N-метилморфолин-N-оксидом (NMMO) для производства биогаза: структурные изменения и улучшение пищеварения. Биоресур Технол. 2013; 1 (128): 461–6.

    Артикул CAS Google ученый

  • 154.

    Hideno A, Kawashima A, Endo T, Honda K, Morita M. Обработка органосольвом на основе этанола следами соляной кислоты улучшает ферментативную усвояемость японского кипариса ( Chamaecyparis obtusa ) за счет обнажения нановолокон на поверхности. Биоресур Технол. 2013; 1 (132): 64–70.

    Артикул CAS Google ученый

  • 155.

    Панагиотопулос И.А., Чандра Р.П., Сэддлер Дж. Двухэтапный подход к предварительной обработке для максимального увеличения выхода сахара и повышения извлечения реактивного лигнина из древесной щепы тополя.Биоресур Технол. 2013; 1 (130): 570–7.

    Артикул CAS Google ученый

  • 156.

    Ким К.Х., Хонг Дж. Предварительная обработка лигноцеллюлозы сверхкритическим CO2 усиливает ферментативный гидролиз целлюлозы. Биоресур Технол. 2001. 77 (2): 139–44.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 157.

    Чжэн И, Линь Х.М., Вэнь Дж, Цао Н, Ю Х, Цао ГТ. Взрыв сверхкритического диоксида углерода как предварительная обработка гидролиза целлюлозы.Biotechnol Lett. 1995. 17 (8): 845–50. https://doi.org/10.1007/BF00129015.

    CAS Статья Google ученый

  • 158.

    Бехера С., Арора Р., Нандхагопал Н., Кумар С. Важность предварительной химической обработки для биоконверсии лигноцеллюлозной биомассы. Renew Sustain Energy Rev.2014; 36: 91–106.

    CAS Статья Google ученый

  • 159.

    Zavrel M, Bross D, Funke M, Büchs J, Spiess AC.Высокопроизводительный скрининг ионных жидкостей, растворяющих (лигно-) целлюлозу. Биоресур Технол. 2009. 100 (9): 2580–7.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 160.

    Moulthrop JS, Swatloski RP, Moyna G, Rogers RD. Исследования методом ЯМР 13С высокого разрешения целлюлозы и олигомеров целлюлозы в растворах ионных жидкостей. Chem Commun. 2005; 12: 1557–9.

    Артикул CAS Google ученый

  • 161.

    Li L, Yu S-T, Liu F-S, Xie C-X, Xu C-Z. Эффективное ферментативное осахаривание целлюлозы in situ в водно-ионных жидких средах путем предварительной обработки микроволнами. Биоресурсы. 2011; 14: 6.

    Google ученый

  • 162.

    Dadi AP, Varanasi S, Schall CA. Улучшение кинетики осахаривания целлюлозы с помощью стадии предварительной обработки ионной жидкостью. Biotechnol Bioeng. 2006. 95 (5): 904–10.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 163.

    Лю Л., Чен Х. Ферментативный гидролиз целлюлозных материалов, обработанных ионной жидкостью [BMIM] Cl. Chin Sci Bull. 2006. 51 (20): 2432–6. https://doi.org/10.1007/s11434-006-2134-9.

    CAS Статья Google ученый

  • 164.

    Lazuka A, Roland C, Barakat A, Guillon F, O’Donohue M, Hernandez-Raquet G. Экологичная предварительная обработка лигноцеллюлозы для увеличения производства карбоксилатов консорциумом микробов, полученных из рубца. Биоресур Технол.2017; 1 (236): 225–33.

    Артикул CAS Google ученый

  • 165.

    Танигучи М., Сузуки Х., Ватанабе Д., Сакаи К., Хосино К., Танака Т. Оценка предварительной обработки Pleurotus ostreatus для ферментативного гидролиза рисовой соломы. J Biosci Bioeng. 2005. 100 (6): 637–43.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 166.

    Monlau F, Latrille E, Da Costa AC, Steyer JP, Carrère H.Увеличение производства метана из жмыхов подсолнечника путем предварительной обработки разбавленной кислотой. Appl Energy. 2013. 1 (102): 1105–13.

    Артикул CAS Google ученый

  • 167.

    Хюн Ким Т., Нгием Н.П., Хикс КБ, Нгием Н.П., Хикс КБ, Ким Т.Х. Предварительная обработка и фракционирование кукурузной соломы замачиванием в этаноле и водном аммиаке. Appl Biochem Biotechnol. 2009; 153: 171–9.

    Артикул CAS Google ученый

  • 168.

    Ализаде Х., Теймури Ф., Гилберт Т.И., Дейл Б.Э. Предварительная обработка проса проса аммиачным волокном (AFEX). Appl Biochem Biotechnol, часть A Enzyme Eng Biotechnol. 2005; 124: 1133–41. https://doi.org/10.1385/ABAB:124:1-3:1133.

    Артикул Google ученый

  • 169.

    Uppugundla N, Da Costa SL, Chundawat SPS, Yu X, Simmons B., Singh S, et al. Сравнительное исследование производства этанола с использованием разбавленной кислоты, ионной жидкости и предварительно обработанной кукурузной соломы AFEX TM .Биотехнология Биотопливо. 2014; 7 (1): 1–14.

    Артикул CAS Google ученый

  • 170.

    Ким Дж. С., Ким Х., Ли Дж. С., Ли Дж. П., Парк СК. Характеристики предварительной обработки древесных отходов дуба перколяцией аммиака. Appl Biochem Biotechnol. 2008. 148 (1–3): 15–22. https://doi.org/10.1007/s12010-008-8179-2.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 171.

    Чжан К., Де Оливейра В.К., Ройер С., Жером Ф.Глубокие эвтектические растворители: синтез, свойства и применение. Chem Soc Rev.2012; 41 (21): 7108–46.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 172.

    Smith EL, Abbott AP, Ryder KS. Глубокие эвтектические растворители (DES) и их применение. Chem Rev.2014; 114: 11060–82.

  • 173.

    Дай Й., ван Спронсен Дж., Виткамп Дж. Дж., Верпоорте Р., Чой Й. Природные глубокие эвтектические растворители как новые потенциальные среды для экологически чистых технологий.Анальный Чим Акта. 2013; 5 (766): 61–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 174.

    Paiva A, Craveiro R, Aroso I, Martins M, Reis RL, Duarte ARC. Природные глубокие эвтектические растворители — растворители 21 века. ACS Sustain Chem Eng. 2014; 2: 1063–71. https://doi.org/10.1021/sc500096j.

    CAS Статья Google ученый

  • 175.

    Кумар А.К., Парих Б.С., Правакар М.Предварительная обработка рисовой соломы с помощью природного глубокого эвтектического растворителя: биоаналитическая характеристика экстракта лигнина и ферментативный гидролиз предварительно обработанного остатка биомассы. Environ Sci Pollut Res. 2016; 23 (10): 9265–75. https://doi.org/10.1007/s11356-015-4780-4.

    CAS Статья Google ученый

  • 176.

    Song Z, Yang G, Liu X, Yan Z, Yuan Y, Liao Y. Сравнение семи предварительных химических обработок кукурузной соломы для повышения выхода метана путем анаэробного сбраживания.PLoS ONE. 2014; 9 (4):

    .

  • 177.

    Arreola-Vargas J, Ojeda-Castillo V, Snell-Castro R, Corona-González RI, Alatriste-Mondragón F, Méndez-Acosta HO. Производство метана из кислотных гидролизатов жома Agave tequilana: оценка условий гидролиза и выхода метана. Биоресур Технол. 2015; 1 (181): 191–9.

    Артикул CAS Google ученый

  • 178.

    Мирмохамадсадеги С., Карими К., Замани А., Амири Х., Хорват И.С.Повышенное производство твердотельного биогаза из лигноцеллюлозной биомассы путем предварительной обработки органосольв. Biomed Res Int. 2014. https://doi.org/10.1155/2014/350414.

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 179.

    Bolado-Rodríguez S, Toquero C, Martín-Juárez J, Travaini R, García-Encina PA. Влияние термической, кислотной, щелочной и щелочно-пероксидной предварительной обработки на биохимический метановый потенциал и кинетику анаэробного переваривания соломы пшеницы и жома сахарного тростника.Биоресур Технол. 2016; 1 (201): 182–90.

    Артикул CAS Google ученый

  • 180.

    Яо Й, Бержерон А.Д., Даваритучаи М. Извлечение метана в результате анаэробного сбраживания соломы пшеницы, предварительно обработанной мочевиной. Возобновляемая энергия. 2018; 1 (115): 139–48.

    Артикул CAS Google ученый

  • 181.

    Пеллера Ф.М., Гидаракос Э. Химическая предварительная обработка лигноцеллюлозных отходов агропромышленного комплекса для производства метана.Waste Manag. 2018; 1 (71): 689–703.

    Артикул CAS Google ученый

  • 182.

    Здарта Дж., Мейер А.С., Йесионовски Т., Пинело М. Общий обзор поддерживающих материалов для иммобилизации ферментов: характеристики, свойства, практическое применение. Катализаторы. 2018; 8: 92.

  • 183.

    Song J, Lei T, Yang Y, Wu N, Su P, Yang Y. Присоединение ферментов к гидрофильным магнитным наночастицам посредством иммобилизации под ДНК с повышенной стабильностью и каталитической активностью.New J Chem. 2018; 42 (11): 8458–68.

    CAS Статья Google ученый

  • 184.

    Basso A, Braiuca P, Cantone S, Ebert C, Linda P, Spizzo P, et al. In silico анализ поверхности ферментов и эффекта гликозилирования как инструмент для эффективной ковалентной иммобилизации CalB и PGA на sepabeads. Adv Synth Catal. 2007. 349 (6): 877–86. https://doi.org/10.1002/adsc.200600337.

    CAS Статья Google ученый

  • 185.

    Grewal J, Ahmad R, Khare SK. Разработка наноконъюгатов целлюлаза с повышенной ионной жидкостью и термической стабильностью для осахаривания лигноцеллюлозы in situ. Биоресур Технол. 2017; 1 (242): 236–43.

    Артикул CAS Google ученый

  • 186.

    Первез М., Ахмад Р., Сардар М. Многоразовый магнитный нанобиокатализатор для промышленного применения. Int J Biol Macromol. 2017; 103: 16–24.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 187.

    Теран Хиларес Р., де Алмейда Г.Ф., Ахмед М.А., Антунес ФАФ, да Силва С.С., Хан Джи и др. Гидродинамическая кавитация как эффективный метод предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы Параметрическое исследование. Биоресур Технол. 2017; 1 (235): 301–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 188.

    Zhang D, Chen Y, Zhao Y, Zhu X. Новый метод предварительной обработки ила для повышения производства метана при сбраживании отработанного активного ила. Environ Sci Technol.2010. 44 (12): 4802–8. https://doi.org/10.1021/es1000209.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 189.

    Ma J, Quan X, Si X, Wu Y. Ответы анаэробных гранул и хлопьевидного осадка на наночастицы церия и токсические механизмы. Биоресур Технол. 2013; 1 (149): 346–52.

    Артикул CAS Google ученый

  • 190.

    Kaweeteerawat C, Ivask A, Liu R, Zhang H, Chang CH, Low-Kam C, et al.Токсичность наночастиц оксида металла в Escherichia coli коррелирует с зоной проводимости и энергиями гидратации. Environ Sci Technol. 2015; 49 (2): 1105–12. https://doi.org/10.1021/es504259s.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 191.

    Choi O, Deng KK, Kim NJ, Ross L, Surampalli RY, Hu Z. Подавляющее действие наночастиц серебра, ионов серебра и коллоидов хлорида серебра на рост микробов.Water Res. 2008. 42 (12): 3066–74.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 192.

    Су Л., Ши Х, Го Г, Чжао А., Чжао Ю. Стабилизация осадка сточных вод в присутствии нуль-валентного железа в нанометровом масштабе (nZVI): уменьшение запаха и улучшение производства биогаза. J Mater Cycles Waste Manag. 2013; 15 (4): 461–8. https://doi.org/10.1007/s10163-013-0150-9.

    CAS Статья Google ученый

  • 193.

    Luna-delRisco M, Orupõld K, Dubourguier HC. Влияние размера частиц CuO и ZnO на производство биогаза и метана во время анаэробного сбраживания. J Hazard Mater. 2011. 189 (1–2): 603–8.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 194.

    Гарсия А., Дельгадо Л., Тора Х.А., Казальс Е., Гонсалес Е., Пунтес В. и др. Влияние наночастиц диоксида церия, диоксида титана, серебра и золота на активность микробных сообществ, предназначенных для очистки сточных вод.J Hazard Mater. 2012; 15 (199–200): 64–72.

    Артикул CAS Google ученый

  • 195.

    Нагараджан Х., Эмбри М., Ротару А.Е., Шреста П.М., Фейст А.М., Палссон Б. и др. Характеристика и моделирование механизмов межвидового переноса электронов и динамики микробного сообщества синтрофной ассоциации. Nat Commun. 2013; 4 (1): 1–10.

  • 196.

    Като С., Хашимото К., Ватанабе К. Микробный межвидовой перенос электронов через электрические токи через проводящие минералы.Proc Natl Acad Sci USA. 2012. 109 (25): 10042–6.

    CAS PubMed PubMed Central Статья Google ученый

  • 197.

    Gao L, Zhuang J, Nie L, Zhang J, Zhang Y, Gu N и др. Внутренняя пероксидазоподобная активность ферромагнитных наночастиц. Nat Nanotechnol. 2007. 2 (9): 577–83.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 198.

    Казальс Е., Баррена Р., Гарсия А., Гонсалес Е., Дельгадо Л., Бускетс-Фите М. и др.Запрограммированный распад наночастиц оксида железа в анаэробных варочных котлах увеличивает производство биогаза. Небольшой. 2014; 10 (14): 2801–8.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 199.

    Cheng S, Li Z, Mang HP, Huba EM, Gao R, Wang X. Разработка и применение сборных биогазовых варочных котлов в развивающихся странах. Renew Sustain Energy Rev.2014; 34: 387–400.

    Артикул Google ученый

  • 200.

    Дулетт С.Л., Маклафлин М.Дж., Кирби Дж.К., Батстон DJ, Харрис Х.Х., Ге Х. и др. Трансформация наночастиц серебра, покрытых ПВП, в смоделированном процессе очистки сточных вод и влияние на микробные сообщества. Chem Cent J. 2013; 7 (1): 46.

    PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

  • 201.

    Ван Т., Чжан Д., Дай Л., Чен Ю., Дай Х. Влияние металлических наночастиц на производство метана из отходов активного ила и перемещение сообщества микроорганизмов в анаэробный гранулированный ил.Научный доклад 2016; 6 (1): 1–10.

  • 202.

    Му Х, Чжэн Х, Чен Й, Чен Х, Лю К. Реакция анаэробного гранулированного ила на ударную нагрузку наночастиц оксида цинка во время биологической очистки сточных вод. Environ Sci Technol. 2012. 46 (11): 5997–6003.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 203.

    Duc N. I Влияние наночастиц CeO 2 и ZnO на анаэробное сбраживание и токсичность сброженного осадка.Магистерская работа, Азиатский технологический институт, Клонг Нуенг, Таиланд. 2013.

  • 204.

    Abdelsalam E, Samer M, Attia YA, Abdel-Hadi MA, Hassan HE, Badr Y. Сравнение влияния наночастиц на производство биогаза и метана в результате анаэробного сбраживания жидкого навоза крупного рогатого скота. Возобновляемая энергия. 2016; 1 (87): 592–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 205.

    Отеро-Гонсалес Л., Филд Дж. А., Сьерра-Альварес Р. Ингибирование анаэробной очистки сточных вод после длительного воздействия низких уровней наночастиц CuO.Water Res. 2014; 1 (58): 160–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 206.

    Ян Б., Вайман, CE. Предварительная обработка: ключ к открытию доступа к недорогому целлюлозному этанолу. Биотопливо Bioprod Biorefin. 2008; 2: 26–40. https://doi.org/10.1002/bbb.49.

    CAS Статья Google ученый

  • 207.

    Лопес Гонсалес Л.М., Переда Рейес И., Девульф Дж., Бадде Дж., Хейерманн М., Верверен Х.Влияние предварительной обработки жидкой горячей воды на выход метана из бурового раствора сахарного тростника. Биоресур Технол. 2014; 1 (169): 284–90.

    Артикул CAS Google ученый

  • 208.

    Огура М., Пайбоонсилпа Н., Ямаути К., Сака С. Двухступенчатое разложение рисовой соломы после обработки полутоком горячей сжатой воды. J Jpn Inst Energy. 2013. 92 (4): 319–26.

    CAS Статья Google ученый

  • 209.

    Phaiboonsilpa N. Химическая конверсия лигноцеллюлозных материалов, обработанных двухступенчатым полупотоком горячей сжатой воды. В: Высшая школа энергетики, докторская диссертация, Киотский университет. 2010.

  • 210.

    Рабеманолонцоа Х., Сака С. Различные виды предварительной обработки лигноцеллюлозных материалов. Биоресур Технол. 2016; 199: 83–91.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 211.

    Гарсия-Апарисио М.П., ​​Баллестерос I, Гонсалес А., Олива Дж. М., Баллестерос М., негр М.Дж.Влияние ингибиторов, высвобождаемых при предварительной обработке ячменной соломы паровым взрывом, на ферментативный гидролиз. Appl Biochem Biotechnol. 2006. 129: 278–88. https://doi.org/10.1385/ABAB:129:1:278.

    Артикул PubMed Google ученый

  • 212.

    Бауэр А., Беш П., Фридл А., Амон Т. Анализ метановых потенциалов паровой взрыва пшеничной соломы и оценка выхода энергии при комбинированном производстве этанола и метана. J Biotechnol. 2009. 142 (1): 50–5.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 213.

    Бруни Э., Дженсен А.П., Ангелидаки И. Обработка паром расщепленных биоволокон для увеличения производства биогаза. Биоресур Технол. 2010. 101 (19): 7668–71.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 214.

    Ван Дж, Юэ З.Б., Чен ТХ, Пэн СК, Ю Штаб, Чен ХЗ. Анаэробная перевариваемость и состав клетчатки камыша в ответ на паровой взрыв.Биоресур Технол. 2010. 101 (17): 6610–4.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 215.

    Хорн С.Дж., Эстевес М.М., Нильсен Х.К., Линьордет Р., Эйсинк В.Г. Производство биогаза и осахаривание Salix, предварительно обработанного в различных условиях парового взрыва. Биоресур Технол. 2011. 102 (17): 7932–6.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 216.

    Srisang N, Chavalparit O.Увеличение производства биогаза из жома сахарного тростника с помощью парового взрыва в соответствии с предварительной обработкой уксусной кислотой. Adv Mater Res. 2014: 321–6.

  • 217.

    Varga E, Schmidt AS, Réczey K, Thomsen AB. Предварительная обработка кукурузной соломы с использованием влажного окисления для повышения ферментативной усвояемости. Appl Biochem Biotechnol, часть A Enzym Eng Biotechnol. 2003. 104 (1): 37–50. https://doi.org/10.1385/ABAB:104:1:37.

    CAS Статья Google ученый

  • 218.

    Чатурведи В., Верма П. Обзор основных процессов предварительной обработки, используемых для биоконверсии лигноцеллюлозной биомассы в биотопливо и продукты с добавленной стоимостью. 3 Biotech. 2013. 3 (5): 415–31. https://doi.org/10.1007/s13205-013-0167-8.

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 219.

    Банерджи С., Сен Р., Мудлиар С., Пандей Р.А., Чакрабарти Т., Сатпуте Д. Щелочная перекись при помощи метода предварительной обработки влажным окислением воздухом для повышения ферментативной конвертируемости рисовой шелухи.Biotechnol Prog. 2011; 27 (3): 691–7.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 220.

    Szijártó N, Kádár Z, Varga E, Thomsen AB, Costa-Ferreira M, Réczey K. Предварительная обработка тростника мокрым окислением и последующее использование предварительно обработанных волокон для производства этанола. Appl Biochem Biotechnol. 2009. 155: 386–96. https://doi.org/10.1007/s12010-009-8549-4.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 221.

    Банерджи С., Сен Р., Пандей Р.А., Чакрабарти Т., Сатпуте Д., Гири Б.С. и др. Оценка окисления влажного воздуха как стратегии предварительной обработки для производства биоэтанола из рисовой шелухи и оптимизации процесса. Биомасса Биоэнергетика. 2009. 33 (12): 1680–6.

    CAS Статья Google ученый

  • 222.

    Ван Д., Шен Ф, Ян Дж, Чжан И, Дэн С., Чжан Дж. И др. Может ли предварительная гидротермальная обработка улучшить анаэробное сбраживание биогаза из лигноцеллюлозной биомассы? Биоресур Технол.2018; 1 (249): 117–24.

    Артикул CAS Google ученый

  • 223.

    Zhou X, Li Q, Zhang Y, Gu Y. Влияние предварительной гидротермальной обработки на анаэробное переваривание мискантуса. Биоресур Технол. 2017; 1 (224): 721–6.

    Артикул CAS Google ученый

  • 224.

    Mancini G, Papirio S, Lens PNL, Esposito G. Увеличение производства биогаза из пшеничной соломы путем предварительной химической обработки.Возобновляемая энергия. 2018; 1 (119): 608–14.

    Артикул CAS Google ученый

  • 225.

    Phuttaro C, Sawatdeenarunat C, Surendra KC, Boonsawang P, Chaiprapat S, Khanal SK. Анаэробное разложение предварительно обработанной гидротермально лигноцеллюлозной биомассы: влияние температуры предварительной обработки, ингибиторов и растворимых органических веществ на выход метана. Биоресур Технол. 2019; 284: 128–38.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 226.

    Раджпут А.А., Зешан, Висванатан С. Влияние предварительной термической обработки на химический состав, физическую структуру и кинетику производства биогаза из пшеничной соломы. J Environ Manage. 2018; 221: 45–52.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 227.

    Хашеми С.С., Карими К., Мирмохамадсадеги С. Гидротермальная предварительная обработка сафлоровой соломы для увеличения производства биогаза. Энергия. 2019; 1 (172): 545–54.

    Артикул CAS Google ученый

  • 228.

    Луо Т., Хуанг Х, Мэй З, Шен Ф, Ге Й, Ху Г и др. Гидротермальная предварительная обработка рисовой соломы при относительно более низкой температуре для улучшения производства биогаза за счет анаэробного сбраживания. Chin Chem Lett. 2019; 30 (6): 1219–23.

    CAS Статья Google ученый

  • 229.

    Антви Э., Энглер Н., Неллес М., Шюх А. Анаэробное сбраживание и влияние предварительной гидротермальной обработки на выход биогаза из остатков стручков какао. Waste Manag. 2019; 1 (88): 131–40.

    Артикул CAS Google ученый

  • 230.

    Lizasoain J, Rincón M, Theuretzbacher F, Enguídanos R, Nielsen PJ, Potthast A, et al. Производство биогаза из тростниковой биомассы: эффект предварительной обработки с использованием различных условий парового взрыва. Биомасса Биоэнергетика. 2016; 1 (95): 84–91.

    Артикул CAS Google ученый

  • 231.

    Сиддху МА, Ли Дж., Чжан Дж., Хуанг Й., Ван В., Чен С. и др.Повышение анаэробной способности к биоразложению за счет совместной обработки термической щелочью и парового взрыва лигноцеллюлозных отходов. Biomed Res Int. 2016. https://doi.org/10.1155/2016/2786598.

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 232.

    Jiang D, Ge X, Zhang Q, Li Y. Сравнение жидкой горячей воды и щелочной предварительной обработки гигантского тростника для улучшения ферментативной усвояемости и производства энергии биогаза. Биоресур Технол.2016; 1 (216): 60–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 233.

    Чана С., Маурья Д., Шаймун М., Агарвал А., Неги С. Разработка микробного консорциума для производства смеси ферментов для гидролиза сельскохозяйственных отходов до сахара. J Sci Ind Res (Индия). 2013. 29 (72): 585–90.

    Google ученый

  • 234.

    Санчес С. Лигноцеллюлозные остатки: биоразложение и биоконверсия грибами.Biotechnol Adv. 2009. 27: 185–94.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 235.

    Миллати Р., Шямсайя С., Никлассон С., Нур Кахьянто М., Лундквист К., Тахерзаде М.Дж. Биологическая предварительная обработка лигноцеллюлоз грибами белой гнили и ее применение: обзор. Биоресурсы. 2011: 6 (4): 5224–59.

  • 236.

    Ghosh A, Bhattacharyya BC. Биометанирование белой и коричневой гнилой рисовой соломы. Bioprocess Eng.1999. 20 (4): 297–302. https://doi.org/10.1007/s0044594.

    CAS Статья Google ученый

  • 237.

    Фунтулакис М.С., Докианакис С.Н., Корнарос М.Э., Аггелис Г.Г., Либератос Г. Удаление фенольных соединений из сточных вод оливковых заводов с использованием грибка белой гнили Pleurotus ostreatus . Water Res. 2002. 36 (19): 4735–44.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 238.

    Мустафа А.М., Поулсен Т.Г., Шенг К. Предварительная обработка рисовой соломы грибами Pleurotus ostreatus и Trichoderma reesei для увеличения производства метана при твердофазном анаэробном сбраживании. Appl Energy. 2016; 15 (180): 661–71.

    Артикул CAS Google ученый

  • 239.

    Ромеро-Гуиза М.С., Вила Дж., Мата-Альварес Дж., Чименос Дж. М., Асталс С. Роль добавок в анаэробном пищеварении: обзор.Renew Sustain Energy Rev.2016; 58: 1486–99.

    Артикул CAS Google ученый

  • 240.

    Вей С. Применение биотехнологии для увеличения производства биогаза из лигноцеллюлозных отходов. Appl Microbiol Biotechnol. 2016; 100: 9821–36. https://doi.org/10.1007/s00253-016-7926-5.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 241.

    Schroyen M, Vervaeren H, Vandepitte H, Van Hulle SWH, Raes K.Влияние ферментативной обработки различных лигноцеллюлозных субстратов на производство фенольных соединений и потенциал биометана. Биоресур Технол. 2015; 1 (192): 696–702.

    Артикул CAS Google ученый

  • 242.

    Brémond U, de Buyer R, Steyer JP, Bernet N, Carrere H. Биологическая предварительная обработка биомассы для улучшения производства биогаза: обзор от лабораторного до полномасштабного. Renew Sustain Energy Rev.2018; 90: 583–604.

    Артикул CAS Google ученый

  • 243.

    Хоссейни Купайе Э., Дахадха С., Базьяр Лакех А.А., Азизи А., Эльбешбиши Э. Ферментативная предварительная обработка лигноцеллюлозной биомассы для увеличения производства биометана — обзор. J Environ Manag. 2019; 233: 774–84.

    CAS Статья Google ученый

  • 244.

    Каррере Х., Антонопулу Дж., Аффес Р., Пассос Ф., Баттимелли А., Либератос Г. и др.Обзор стратегий предварительной обработки сырья для улучшения анаэробного сбраживания: от лабораторных исследований до полномасштабного применения. Биоресур Технол. 2016; 199: 386–97.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 245.

    Тейшейра Франко Р., Баффьер П., Баярд Р. Силслинг для производства биогаза: критические параметры. Обзор. Биомасса Биоэнергетика. 2016; 94: 94–104.

    CAS Статья Google ученый

  • 246.

    Haag NL, Nägele HJ, Fritz T., Oechsner H. Влияние силосованных обработок на производство молочной кислоты и дополнительное образование метана кукурузы и амаранта — передовой подход к зеленой биопереработке. Биоресур Технол. 2015; 1 (178): 217–25.

    Артикул CAS Google ученый

  • 247.

    Лю С., Ли Х, Ву С., Хе Дж, Панг С., Дэн И и др. Предварительная обработка грибов с помощью Phanerochaete chrysosporium для увеличения производства биогаза из силоса кукурузной соломы.Appl Biochem Biotechnol. 2014; 174 (5): 1907–18. https://doi.org/10.1007/s12010-014-1185-7.

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 248.

    Удэ С., Арнольд Д.Л., Moon CD, Тиммс-Уилсон Т., Спайерс А.Дж. Формирование биопленок и экспрессия целлюлозы среди различных изолятов Pseudomonas в окружающей среде. Environ Microbiol. 2006; 8 (11): 1997–2011.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 249.

    Zogaj X, Nimtz M, Rohde M, Bokranz W., Römling U. Многоклеточные морфотипы Salmonella typhimurium и Escherichia coli производят целлюлозу в качестве второго компонента внеклеточного матрикса. Mol Microbiol. 2001. 39 (6): 1452–63.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 250.

    Муньос С., Идальго С., Сапата М., Джейсон Д., Рикельме С., Ривас М. Использование целлюлолитических морских бактерий для ферментативной предварительной обработки при производстве биогаза микроводорослей.Appl Environ Microbiol. 2014. 80 (14): 4199–206.

    PubMed PubMed Central Статья CAS Google ученый

  • 251.

    Poszytek K, Ciezkowska M, Sklodowska A, Drewniak L. Консорциум микробов с высокой целлюлолитической активностью (MCHCA) для увеличения производства биогаза. Front Microbiol. 2016; 7 (МАР): 324.

  • 252.

    Fu SF, Wang F, Shi XS, Guo RB. Влияние микроаэрации на анаэробное переваривание кукурузной соломы и структуру микробного сообщества.Chem Eng J. 2016; 1 (287): 523–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 253.

    Сюй С., Селвам А., Вонг JWC. Оптимизация интенсивности микроаэрации в ацидогенном реакторе двухфазного анаэробного метантенка для обработки пищевых отходов. Waste Manag. 2014; 34 (2): 363–9.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 254.

    Fu SF, Wang F, Yuan XZ, Yang ZM, Luo SJ, Wang CS и др.Термофильная (55 ° C) микроаэробная предварительная обработка кукурузной соломы для анаэробного сбраживания. Биоресур Технол. 2015; 1 (175): 203–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 255.

    Цапекос П., Кугиас П.Г., Василеу С.А., Треу Л., Кампанаро С., Либератос Г. и др. Биоаугментация гидролитическими микробами для улучшения анаэробной биоразлагаемости лигноцеллюлозных сельскохозяйственных остатков. Биоресур Технол. 2017; 234: 350–9.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 256.

    Ма Ф, Го Дж., Чжао Л., Чанг С., Цуй Д. Применение биоаугментации для улучшения системы активного ила в системе контактного окисления при очистке нефтехимических сточных вод. Биоресур Технол. 2009. 100 (2): 597–602.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 257.

    Гоуд Р.К., Саркар О., Чирандживи П., Венката Мохан С. Биоаугментация сильнодействующих ацидогенных изолятов: стратегия увеличения производства биогидрогена при повышенной органической нагрузке.Биоресур Технол. 2014; 165 (1): 223–32.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 258.

    Town JR, Dumonceaux TJ. Биоаугментация в лабораторных условиях снижает накопление ацетата и стимулирует выработку метана в остановившихся анаэробных варочных котлах. Appl Microbiol Biotechnol. 2016; 100 (2): 1009–17.

  • 259.

    Озбайрам Э.Г., Кляйнштайбер С., Николауш М., Инс Б., Инс О. Влияние биоаугментации целлюлозолитическими бактериями, обогащенными из рубца барана, на производство метана из пшеничной соломы.Анаэроб. 2017; 46: 122–30.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 260.

    Пенг X, Бёрнер Р.А., Нгес И.А., Лю Дж. Влияние биоаугментации на биохимический метановый потенциал пшеничной соломы с добавлением Clostridium cellulolyticum . Биоресур Технол. 2014; 1 (152): 567–71.

    Артикул CAS Google ученый

  • 261.

    Странг О, Ач Н., Вирт Р., Мароти Дж., Баги З., Ракхели Дж. И др.Биоаугментация термофильного анаэробного биодеградации целлюлозы и соломы. Анаэроб. 2017; 1 (46): 104–13.

    Артикул CAS Google ученый

  • 262.

    Госвами Р., Мукерджи С., Чакраборти А.К., Балачандран С., Синха Бабу С.П., Чаудхури С. Оптимизация детерминант роста мощной целлюлолитической бактерии, выделенной из лигноцеллюлозной биомассы, для увеличения производства биогаза. Политика Clean Technol Environ. 2016; 18 (5): 1565–83.https://doi.org/10.1007/s10098-016-1141-z.

    CAS Статья Google ученый

  • 263.

    Ху Й, Хао Х, Ван Дж, Цао Й. Повышение анаэробного разложения лигноцеллюлозных материалов в избыточном иле с помощью биоаугментации и предварительной обработки. Waste Manag. 2016; 49: 55–63.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 264.

    Čater M, Fanedl L, Malovrh Š, Marinšek LR.Производство биогаза из отработанного зерна пивоварни, усиленное биоаугментацией гидролитическими анаэробными бактериями. Биоресур Технол. 2015; 186: 261–9.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 265.

    El Fantroussi S, Agathos SN. Является ли биоаугментация осуществимой стратегией для удаления загрязняющих веществ и восстановления территории? Curr Opin Microbiol. 2005; 8: 268–75.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • 266.

    Zhao J, Ge X, Vasco-Correa J, Li Y. Предварительная обработка нестерилизованных дворовых обрезков грибами для увеличения производства метана путем твердотельного анаэробного сбраживания. Биоресур Технол. 2014; 1 (158): 248–52.

    Артикул CAS Google ученый

  • 267.

    Али С.С., Абомохра А.Э., Сан Дж. Эффективная предварительная биологическая обработка отходов опилок с помощью нового микробного консорциума для улучшенного биометанирования. Биоресур Технол. 2017; 238: 425–32.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 268.

    Баба Й, Мацуки Й, Мори Й, Суяма Й, Тада С., Фукуда Й и др. Предварительная обработка лигноцеллюлозной биомассы жидкостью рубца крупного рогатого скота для производства метана: анализ бактериальной флоры и ферментативной активности. J Biosci Bioeng. 2017; 123 (4): 489–96.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 269.

    Вайман В., Энрикес Дж., Пальма С., Карвахаль А. Стратегия повышения ценности лигноцеллюлозных отходов за счет производства ферментов и биогаза. Биоресур Технол.2018; 247: 402–11.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 270.

    Каррай Р., Хамза М., Саяди С. Производство и характеристика ферментативного коктейля, производимого Aspergillus niger с использованием зеленых макроводорослей в качестве источника азота, и его применение в предварительной обработке для производства биогаза из Ульвы Ригида. Биоресур Технол. 2016; 1 (216): 622–8.

    Артикул CAS Google ученый

  • 271.

    Юань X, Ма Л., Вэнь Б., Чжоу Д., Куанг М., Ян В. и др. Улучшение анаэробного переваривания стеблей хлопчатника путем предварительной обработки микробным консорциумом (MC1). Биоресур Технол. 2016; 1 (207): 293–301.

    Артикул CAS Google ученый

  • 272.

    Чжун Ц., Ван Ц., Ван Ф., Цзя Х., Вэй П., Чжао Ю. Повышенное производство биогаза из пшеничной соломы с применением синергетической предварительной обработки консорциума микробов. RSC Adv. 2016; 6 (65): 60187–95.

    CAS Статья Google ученый

  • 273.

    Moshi AP, Temu SG, Nges IA, Malmo G, Hosea KMM, Elisante E, et al. Комбинированное производство биоэтанола и биогаза из кожуры маниоки дикой Manihot glaziovii . Chem Eng J. 2015; 1 (279): 297–306.

    Артикул CAS Google ученый

  • 274.

    Nges IA, Li C, Wang B, Xiao L, Yi Z, Liu J. Физиохимические предварительные обработки для улучшения метанового потенциала Miscanthus lutarioriparius .Топливо. 2016; 15 (166): 29–35.

    Артикул CAS Google ученый

  • 275.

    Jang JH, Ahn JH. Влияние предварительной обработки микроволнами в присутствии NaOH на мезофильно-анаэробное разложение загущенных отходов активного ила. Биоресур Технол. 2013; 131: 437–42.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 276.

    Yi H, Han Y, Zhuo Y. Влияние комбинированной предварительной обработки отработанного активного ила на процесс анаэробного сбраживания.Процедуры Environ Sci. 2013; 18: 716–21.

    CAS Статья Google ученый

  • 277.

    Али С.С., Сан Дж. Физико-химическая предварительная обработка и биологическая обработка грибков для парковых отходов и навоза крупного рогатого скота для производства биогаза. Springerplus. 2015; 4 (1): 1–14. https://doi.org/10.1186/s40064-015-1466-9.

    CAS Статья Google ученый

  • 278.

    Thomsen ST, Londoño JEG, Ambye-Jensen M, Heiske S, Kádár Z, Meyer AS.Комбинация силосования и делигнификации грибами как эффективная предварительная обработка соломы пшеницы. Биотехнология Биотопливо. 2016; 9 (1): 1–10. https://doi.org/10.1186/s13068-016-0437-x.

    CAS Статья Google ученый

  • 279.

    Zhang Q, Tang L, Zhang J, Mao Z, Jiang L. Оптимизация предварительной обработки термически разбавленной серной кислотой для увеличения производства метана из остатков маниоки. Биоресур Технол. 2011. 102 (4): 3958–65.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 280.

    Саджад Хашеми С., Карими К., Маджид К.А. Предварительная очистка этанольного аммиака для эффективного производства биогаза из жмыха сахарного тростника. Топливо. 2019; 248: 196–204.

    CAS Статья Google ученый

  • 281.

    Ван Д, Синь И, Ши Х, Ай П, Ю Л, Ли Х и др. Замыкание аммиачного контура в эффективном производстве биогаза: предварительная обработка соломы пшеницы аммиаком. Biosyst Eng. 2019; 180: 182–90.

    Артикул Google ученый

  • 282.

    Kavitha S, Rajesh Banu J, IvinShaju CD, Kaliappan S, Yeom IT. Опосредованное Фентоном ультразвуковое разрушение биомассы ила: исследования биоразлагаемости, энергетическая оценка и экономическая целесообразность. Биоресур Технол. 2016; 221: 1–8.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 283.

    Кавита С., Саранья Т., Калиаппан С., Адиш Кумар С., Йом ИТ, Раджеш Б.Дж. Увеличение потенциала дезинтеграции ила нового бактериального штамма Planococcus jake 01 за счет дефлокуляции, вызванной CaCl2.Биоресур Технол. 2015; 175: 396–405.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 284.

    Гаятри Т., Кавита С., Адиш Кумар С., Калиаппан С., Йом ИТ, Раджеш Б.Дж. Влияние дефлокуляции, вызванной лимонной кислотой, на эффективность предварительной ультразвуковой обработки активного ила молочных отходов. Ультразвуковая Соночем. 2015; 22: 333–40.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 285.

    Нойманн П., Песанте С., Венегас М., Видаль Г. Разработка методов предварительной обработки для улучшения анаэробного сбраживания осадка сточных вод. Rev Environ Sci Biotechnol. 2016; 15: 173–211. https://doi.org/10.1007/s11157-016-9396-8.

    CAS Статья Google ученый

  • 286.

    Паудель С.Р., Банджара С.П., Чой О.К., Парк К.Й., Ким Ю.М., Ли Дж. У. Предварительная обработка сельскохозяйственной биомассы для анаэробного сбраживания: современное состояние и проблемы. Биоресур Технол.2017; 245: 1194–205.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 287.

    Тахерданак М., Зилуэй Х. Улучшение производства биогаза из растений пшеницы с использованием предварительной щелочной обработки. Топливо. 2014; 115: 714–9.

    CAS Статья Google ученый

  • 288.

    Капеччи Л., Гальбе М., Барбанти Л., Валлберг О. Комбинированное производство этанола и метана с использованием предварительно обработанного паром жмыха сахарного тростника.Ind Crops Prod. 2015; 74: 255–62.

    CAS Статья Google ученый

  • 289.

    Чжао X, Ченг К., Лю Д. Organosolv предварительная обработка лигноцеллюлозной биомассы для ферментативного гидролиза. Appl Microbiol Biotechnol. 2009. 82: 815–27.

    CAS PubMed Статья Google ученый

  • 290.

    Ганзури М.А., Аллам Н.К. Влияние нанотехнологий на производство биогаза: мини-обзор.Renew Sustain Energy Rev.2015; 50: 1392–404.

    CAS Статья Google ученый

  • 291.

    Фернандес-Сегри В., Анхелес де ла Рубиа М., Рапосо Ф., Борха Р. Влияние гидротермальной предварительной обработки подсолнечного жмыха на биометановый потенциал с упором на состав волокна. Биоресур Технол. 2012; 123: 424–9.

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    выхода энергии из системы анаэробного сбраживания на ферме

    Введение

    В этой информационной таблице представлена ​​основная информация, необходимая для расчета тип, количество и экономическая ценность энергии, которую можно ожидать производиться с помощью анаэробной системы пищеварения на ферме.Он также предоставляет пример энергетического баланса для варочного котла.

    Что такое система анаэробного сбраживания на ферме?

    Фермерская система анаэробного сбраживания (AD) представляет собой герметичный подогреваемый контейнер. расположен на ферме, которая разрушает органические материалы для производства биогаза. Этот биогаз, содержащий около 60 процентов метана, используется для генерировать энергию.

    Одной из особенностей системы AD на базе фермы является жидкий компонент стоки из варочного котла распространяются на местной земле в качестве урожая источник питательных веществ.Твердый компонент (при наличии) может быть распределен как питательное вещество, используемое в качестве подстилки для домашнего скота или продаваемое в виде компоста или биоматериал.

    Дополнительную информацию о системах AD на базе фермы можно получить в Министерство сельского хозяйства, продовольствия и сельских районов Онтарио ( OMAFRA ) Информационный лист под названием «Основы анаэробного пищеварения».

    Рис. 1. Система анаэробного сбраживания на ферме работает в Онтарио.

    Органические материалы, добавленные в фермерскую систему AD

    Органические материалы, пригодные для пищеварения, могут быть помещены в на три общие категории:

    Нормативные требования к добавлению органических материалов зависят от типы и комбинации используемых материалов. В некоторых случаях Сертификат одобрения (C of A) по охране окружающей среды Акт (EPA) может потребоваться как для объекта AD, так и для приложения. смешанных материалов на суше.Последние изменения в EPA и Nutrient Закон об управлении (NMA) разрешит ограниченный процент определенных несельскохозяйственных исходные материалы должны быть добавлены без требования для C или A (однако требования в NMA должны быть выполнены). Также это законодательство изменение позволяет получить результат анаэробного пищеварения (который может быть твердым или жидкость) из фермерских хозяйств смешанного типа AD, чтобы соответствовать определению сельскохозяйственного исходного материала, если более 50 процентов вводимых ресурсов генерируются при сельскохозяйственной операции (даже если требуется C из A согласно Части V Закона об охране окружающей среды для системы AD).

    За дополнительной информацией обращайтесь в Контактный центр сельскохозяйственной информации. по этой теме по телефону 1-877-424-1300 или по электронной почте: [email protected]

    Факторов, влияющих на выход энергии от анаэробов Варочный котел

    Выход энергии из анаэробного варочного котла зависит от материала используется для «подпитки» варочного котла. Есть пять основных характеристик любого заданного сырья, которое влияет на выход энергии.

    Содержание сухого вещества

    Обычно количество доступной энергии материала увеличивается с повышенное содержание сухого вещества (СВ). Материалы с очень низким содержанием сухого вещества содержимое (например, промывная вода или сильно разбавленный навоз) будет иметь очень низкий (или отрицательный) выход энергии — то есть энергия, необходимая для нагрева материал для пищеварения может приближаться к количеству энергия, производимая варочным котлом.Эти материалы можно использовать для разбавления другие материалы или использовались, если есть финансовый стимул для лечения (например, чаевые).

    Для материалов с высоким содержанием сухого вещества (> 20% СВ) требуется различные методы эксплуатации варочного котла. Эти материалы будут должны быть смешаны с другими, более разбавленными входящими материалами, или должны быть смешаны с рециркулированными стоками из метантенка. Альтернативные способы сбора урожая энергия также может рассматриваться вместо пищеварения (например,грамм. горение материала для производства тепла в системе сжигания биомассы, когда материал> 70% DM).

    Большинство сельскохозяйственных лабораторий могут выполнять определение сухого вещества. Кроме того, такие источники информации, как NMAN OMAFRA программное обеспечение может предоставить полезные оценки для сухой содержание веществ в сельскохозяйственных материалах.

    Содержание летучих твердых веществ

    В дополнение к основному содержанию сухого вещества в веществе способность этого материала для эффективного разложения в варочном котле необходимо считаться (e.грамм. песок имеет высокое содержание сухого вещества, но не дайджест). Летучие твердые вещества (VS) — это органические соединения животного или растительного происхождения. источник. Иногда их называют органическими твердыми веществами (ОТС). Высшее Значение VS обычно приводит к более высокому выходу энергии. Это значение указано в процентах от содержания сухого вещества. Для большинства материалов, используемых в фермерских хозяйствах. В системах AD это значение колеблется от 63 до 98 процентов от сухого вещества. в материале.Несколько лабораторий в Онтарио могут выполнить это измерение.

    Для большинства варочных котлов рекомендуется верхний предел летучих загрузка твердых тел в сутки. Если этот предел превышен, варочный котел станет сложнее работать на стабильной основе и проблемы например, может произойти плохое производство биогаза или пенообразование. Этот предел обычно выражается в килограммах летучих твердых веществ в день на кубический метр мощности метантенка (кг / сут / м 3) .Ценности более 4,5 кг / сут / м 3 приближаются к эксплуатационным пределам варочного котла, особенно во время пуска.

    Выход биогаза на тонну летучих твердых веществ

    Выход биогаза — это измерение производства биогаза во времени. период нахождения материала в варочном котле. Более высокое значение выхода биогаза на тонну летучих твердых частиц дает более высокую энергию урожай.Это количество сильно варьируется в зависимости от типа и состояния. материала. Информация из Германии указывает дальность действия 200 м 3 до 4500 м 3 биогаза на тонну летучих твердых веществ для различных материалы, обычно используемые в варочном котле. Доступны диаграммы, дающие ожидаемый диапазон урожайности. Однако знания аналогичного варочного котла работающие с теми же материалами или из специализированной лаборатории, которая переваривает материал за указанный период (рисунок 2) рекомендуется для обеспечения ожидаемого производства биогаза из материал.

    Рисунок 2. Метод отбора проб биогаза.

    Содержание метана в биогазе

    Биогаз состоит из метана, двуокиси углерода, сероводорода, воды. пар и другие составляющие. Содержание метана в биогазе от сельскохозяйственные источники обычно составляют от 50 до 65 процентов. Многие лаборатории в Онтарио имеют возможность измерять метан. содержание.

    Ингибирующие компоненты в сырье

    Высокое содержание азота в исходном сырье может препятствовать процессу пищеварения особенно при более высоких рабочих температурах. Свиной и птичий помет может иметь достаточно высокий уровень азота, чтобы вызвать этот ингибирующий эффект. Такие материалы, как сульфид меди или антибиотики в сырье, могут также подавляют пищеварение. Лабораторные исследования или знания из аналогичных дигестеров работа с одними и теми же материалами часто необходима для обеспечения надлежащего операция.

    Введение новых материалов в варочный котел

    Пищеварение — это биологический процесс. Требуется время, чтобы этот процесс приспособиться к другому материалу, загружаемому в варочный котел.

    Перед тем, как представить новый продукт, должен быть разработан план за скорость внедрения и шаги, предпринятые для отслеживания изменений и реагирования на них. Например, можно было бы добавить новые материалы, начиная с 10 за процентов от полной загрузки и постепенно увеличивая до полной загрузки в четырехнедельный период.Эта часть также может включать в себя концепцию медленного внедрения. новых материалов и / или изменить время перемешивания при чрезмерном вспенивании обнаружен в варочном котле.

    Оценка выхода энергии из исходного сырья

    Доступна основная информация для оценки выхода энергии для многих видов сырья. и комбинации исходного сырья без полного тестирования. Однако для получения точная оценка ожидаемой урожайности, информация часто понадобится можно получить у консультанта, знакомого с биогазовой технологией.В консультант обычно использует лабораторные тесты, результаты аналогичных учреждений. и опыт прогнозирования урожайности. На рисунке 3 показано сводка расчетных объемов производства биогаза и энергии, рассчитанных для трех обычное сырье на основе европейского опыта.

    Рисунок 3. Оценка выхода энергии График
    Материал Выход биогаза на тонну сырого материала (м 3 / т) Электрический выход на тонну сырого материала * (кВтч / т) Тепловыделение на тонну влажного материала * (кВтч / т)
    Молочный навоз 23 48 62
    Кукурузный силос 180 335 425
    Отходы хлебобулочных изделий (в среднем) 265 490 630

    Источник: Böhni Energie & Umwelt, Systemoptimierungen Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen Umsetzung

    м 3 / т = кубический метр на тонну
    кВтч / т = киловатт-час на тонну

    * Предполагается 35-процентное преобразование энергии биогаза в электричество, 45 процентное преобразование энергии биогаза в тепло.Часть этого тепла будет потребуются для нагрева варочного котла. Электрический КПД может варьироваться от От 25 до 42 процентов.


    Выход энергии от животноводства

    Используя рисунок 3, базовая оценка биогаза и энергии производство может быть завершено. Следующие шаги показывают расчеты необходимо для молочной фермы, где есть 140 дойных коров (плюс пополнение). Примечание: приведенные ниже расчеты предназначены только для информационных целей.Индивидуальная оценка квалифицированным персоналом требуется для окончательный проект объекта.

    Оценка недвижимости:

    140 коров плюс ремонтное молодняк дают около 5600 тонн в год навоза (программа OMAFRA MSTOR)

    Выход электроэнергии: 5600 тонн / год x 48 кВтч / тонна = 269000 кВтч / год (730 кВтч в сутки)

    Тепловая мощность: 5600 тонн / год x 62 кВтч = 350 000 кВтч в год (950 кВтч в сутки)

    В холодные зимние дни 50% тепла может потребоваться для поддержания температура варочного котла.Таким образом, в самый холодный зимний день 475 кВтч / сут. имеется избыток тепла. (3413 БТЕ (британская тепловая единица) на кВтч, это обеспечит тепло, эквивалентное стандартной печи на 100000 БТЕ. на 16 часов.)

    Для экономических расчетов, приведенных ниже, 25% от общего количества тепла было предполагается, что подворье используется в качестве источника тепла, что дает полезная тепловая мощность 87 500 кВтч / год.

    Выход энергии от добавления материалов вне фермы

    Варочный котел на ферме может смешивать до 10-25% источников вне фермы материал и работать эффективно.Следующие расчеты для описанной выше молочной фермы с добавлением 10 на цент хлебопекарных отходов.

    В этом случае вырабатывается значительно больше тепла, чем производится только из навоза. Во многих случаях на животноводческих фермах не хватит использования всего этого тепла. Для следующих экономических расчетах предполагается, что 25% тепла утилизируется дающий полезный выход тепла 175 000 кВт / ч в год

    Валовая стоимость электроэнергии и тепла

    Если электричество из приведенных выше примеров продается по цене 12 ¢ / кВтч (приблизительная стоимость энергии от биогазовых систем при продаже через Программа стандартных предложений возобновляемых источников энергии, включая пиковую выработку электроэнергии), текущая годовая потенциальная валовая стоимость электроэнергии составляет 32000 долларов США. только за навоз, или 65000 долларов за навоз, смешанный с несельскохозяйственным источником материалы.См. Информационный бюллетень OMAFRA Анаэробное пищеварение и возобновляемые источники Программа предложений по энергетическому стандарту и информационный лист. Соображения и возможности для создания системы анаэробного варочного котла на ферме в Онтарио, август 2007 для более подробной информации о ценах ..

    Рисунок 4. Бункер для кукурузного силоса для подачи в варочный котел.

    На основе сделанных выше предположений, что 25% от общего количества используется тепло, тогда ценность тепла в качестве замены природного газа ($ 0.05 за кВтч) составляет 4300 долларов США только за навоз и 8600 долларов США за навоз, смешанный с материалами несельскохозяйственного происхождения.

    Выход энергии от энергетических культур

    Многие фермы в Европе используют энергетические культуры для производства биогаза. В Используемая основная культура — кукурузный силос. На основании рисунка 3, следующие расчеты производятся с использованием кукурузного силоса с одного гектара.

    Анаэробная ферментация казеина и свиной крови с подпиткой и связанные с ней изменения в составе микробного сообщества

    Цитирование: Ковач Э., Вирт Р., Мароти Г., Баги З., Рахели Г., Ковач К.Л. (2013) Производство биогаза из белков. Богатая биомасса: анаэробная ферментация казеина и свиной крови с подпиткой и связанные с этим изменения в составе микробного сообщества.PLoS ONE 8 (10): e77265. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265

    Редактор: Дуэйн Элиас, Национальная лаборатория Ок-Ридж, Соединенные Штаты Америки

    Поступила: 7 мая 2013 г .; Одобрена: 30 августа 2013 г .; Опубликовано: 16 октября 2013 г.

    Авторские права: © 2013 Kovács et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Финансирование: Работа поддержана проектами ЕС HUSRB / 1002/214/041 IPA, HURO / 1001/193 / 2.2.2. CBC и IEE / 10/235 SI2.5 GreenGasGrids. Благодарим за финансирование от Baross_ALGOLABH OMFB-00356/2010, TÁMOP 4.2.4.A / 2-11-1-2012-0001 и TÁMOP-4.2.2 / B-10 / 1-2010-0012. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

    Введение

    Анаэробное сбраживание (AD) с одновременным производством биогаза является экологически привлекательной технологией обработки органических отходов. Биогаз обеспечивает экологические преимущества в отношении обработки отходов, снижения загрязнения, производства CO 2 — нейтральной возобновляемой энергии и улучшения методов ведения сельского хозяйства за счет повторного использования питательных веществ для растений [1].

    Биогаз можно сжигать для получения тепла или сжигать в газовых двигателях для выработки электроэнергии, а после очистки его можно использовать в любых приложениях, для которых сегодня используется природный газ из ископаемого топлива.AD применяется к целому ряду потоков промышленных отходов, особенно в агропромышленном комплексе, который является источником высоких концентраций легко разлагаемого органического материала, состоящего в основном из сложных молекул. Несмотря на промышленно-экономическое значение основных микробиологических событий, мало что известно о роли и деятельности микроорганизмов, населяющих анаэробные ниши [1].

    В Европейском Союзе (ЕС) в настоящее время работают более 7 800 биогазовых установок, но ни одна из них не перерабатывает в основном богатые белком отходы, несмотря на то, что огромное количество таких материалов образуется постоянно.Эти загрязнители накапливаются в огромных количествах, и их удаление является дорогостоящим и энергоемким. Примерно 1 миллион тонн богатых белком отходов, ежегодно производимых во всем мире свиноводством, животноводством и птицеводством, содержит навоз, кровь и перья [2], тип биомассы, классифицируемый как опасные отходы в нескольких странах. Производство цыплят-бройлеров в мире растет быстрее, чем производство любого другого мяса. 30,9% мяса птицы в мире поставляется из ЕС [3]. Сектор яиц и птицеводства ЕС вносит свой вклад 6.3% от общего объема сельскохозяйственной продукции ЕС, что составляет около 23,3 млрд евро в год [4]. Это означает 500 000 тонн богатых белком отходов в год только в ЕС. Многие другие части мира сталкиваются с подобной проблемой.

    Белок также составляет основную часть органической нагрузки в сточных водах молочных предприятий [5]. Низкий уровень АД, вместе с проблемами ингибирования, вызванными определенными компонентами, были определены как ответственные за ограниченную активность биогазовых реакторов, работающих с молочными стоками [6,7].Другие отрасли пищевой промышленности, такие как скотобойни и переработка сыворотки, сыра, казеина и некоторых овощей, обычно производят сточные воды, содержащие относительно высокие концентрации белка [5]. Такие формы богатой белком биомассы были бы чрезвычайно ценными в качестве биогазовых субстратов, если бы можно было решить основные вопросы, касающиеся их БА. Помимо преимуществ производимого биогаза, безвредные для окружающей среды остатки ферментации являются отличным удобрением для сельского хозяйства [2,6].

    Белки состоят из аминокислот, связанных пептидными связями, которые при разложении гидролизуются протеазами. Аминокислоты ферментируются разными путями, в зависимости от природы и концентрации присутствующих аминокислот [5,8]. Продукты разложения включают органические кислоты с короткой или разветвленной цепью, NH 3 , CO 2 и H 2 . Аминокислоты метаболизируются двумя основными путями: пары аминокислот могут разлагаться посредством реакции Стикленда; и отдельные аминокислоты могут разлагаться в присутствии бактерий, использующих H 2 [5,8].Реакция Стикленда является самым простым способом разложения аминокислот и обеспечивает клетку 0,5 моль АТФ на моль трансформированной аминокислоты [9]. Реакции Стикленда обычно протекают быстрее, чем ферментация несвязанных аминокислот [5].

    год нашей эры требует согласованных действий многих групп микробов, каждая из которых выполняет свою особую роль в общем процессе деградации [10,11]. В отсутствие концевых акцепторов электронов, таких как нитрат, кислород или сульфат, метаногенное преобразование органического вещества является важной особенностью многих экосистем [12].Оптимальное соотношение углерод / азот / фосфор (C / N / P) для высокого выхода метана составляет около 100: 3: 1 [13,14]. Усвояемость отходов, богатых углеводами, можно улучшить, смешивая их с субстратами с высоким содержанием азота, тем самым улучшая соотношение C / N [15-17]. При анаэробной ферментации ацидогены и метаногены различаются по своей физиологии, потребностям в питании, кинетике роста и чувствительности к условиям окружающей среды [18,19]. Несоблюдение баланса между этими двумя группами является основной причиной нестабильности процесса [20].

    Введение в процесс AD в больших количествах богатых энергией [21] белковых отходов не рекомендуется ввиду повышенного риска ингибирования аммиаком [6,10,22]. В литературе уровень подавления общей концентрации аммиака варьируется в зависимости от таких условий, как посевной материал, субстрат, потребность в акклиматизации, период работы, pH и температура [23-27]. Свободный NH 3 является основной причиной ингибирования, поскольку он проницаем для мембран [23,28] и вызывает дисбаланс протонов и / или дефицит калия [29-31].Ион аммония (NH 4 + ) менее токсичен [32]. Адаптированные к аммиаку анаэробные консорциумы ингибировались при концентрации NH 3 0,7-1,1 г NH 3 -N / л [25,27].

    Сообщается об акклиматизации микробных сообществ, образующих биогаз, к широкому спектру потенциально ингибирующих веществ [33]. В ненарушенном естественном микробном сообществе ингибирующий уровень аммиака может составлять всего 0,08-0,10 г NH 4 + -N / л [28,34].Тем не менее, также сообщалось о допуске до 3-4 г NH 4 + -N / л для адаптированного процесса [25].

    Edström et al. [35] использовали кровь, содержимое желудка и кишечника, а также пищевые отходы при совместной ферментации с навозом. Смеси сырья, содержащие 8-15% отходов животноводства, могут быть совместно переработаны в стабильных условиях при общей концентрации 4,5-5,0 г NH 4 + -N / л. Успешная работа анаэробных фильтров достигнута в 6 лет.0-7,8 г N / л после периода адаптации [28,36]. Такие эксперименты ясно демонстрируют, что после начальной фазы адаптации можно проводить ферментацию с концентрацией, превышающей 4-5 г NH 4 + -N / л [33,37]. Однако более низкий выход биогаза и / или выход CH 4 наблюдался в случае повышенной нагрузки аммиака [38,39]. Общей чертой всех предыдущих попыток адаптации к аммиаку было то, что субстрат с высоким содержанием азота подавался вместе со значительным количеством богатых углеродом материалов, чтобы приблизиться к рекомендуемому соотношению C / N / P.Относительно немного исследований рассматривали эффекты увеличения масштаба в биогазовом ферментере при строго сопоставимых условиях и геометрии реактора [31].

    NH 3 оказывает вредное влияние на метаногены, утилизирующие ацетат; его эффекты на H 2 -использующие метаногенные археи и синтрофные бактерии менее выражены [10]. Повышенный уровень аммиака (0,8-6,9 г NH 4 + -N / л) вызывает изменения в микробных сообществах; Переход от уксусно-пластического метаногенеза к синтрофическому ацетатному окислению является следствием эффекта ингибирования NH 3 [40,41].Относительное количество некоторых уксусных метаногенов уменьшилось в реакторе, подвергнутом стрессу аммиака, тогда как численность бактерий увеличилась. Устойчивость к аммиаку некоторых синтрофных ацетатокисляющих бактерий, таких как Clostridium ultunense , Syntrophaceticus schinkii и Tepidanaerobacter aceatoxidans , по-видимому, дала сообществу конкурентное преимущество [41]. Другие исследования показали, что представители Methanosarcinaceae и Methanosaetaceae сильно ингибируются NH 3 [30,42].

    Был разработан полуколичественный метод для быстрого различения микробных таксонов на основе их толерантности к аммиаку [43]. Аналогичным образом росли археи и бактерии в присутствии 0,8–2,3 г NH 4 + -N / л. При концентрациях аммония 4,4 г / л и 8,6 г / л археи квази-отсутствовали или отсутствовали соответственно. В микробных сообществах AD основными конкурентами синтрофных ацетатокисляющих бактерий являются уксусные метаногены, в том числе Methanosarcina и Methanosaeta .Также известно, что уксусные метаногены более чувствительны, чем гидрогенотрофные метаногены, к уровням аммиака и летучих жирных кислот (ЛЖК) [44].

    Целью настоящего исследования было определение возможности применения богатых белком субстратов в качестве моносубстратов для микробного консорциума, производящего биогаз, в лабораторных анаэробных варочных котлах с подпиткой и периодической загрузкой. Чтобы проверить пределы системы, в некоторых экспериментах в реакторы загружали увеличивающееся количество богатых белком субстратов до тех пор, пока не произошел сбой процесса.Также были определены условия для устойчивой, стабильной работы и увеличения масштабов. Реакция микробного сообщества на белковые субстраты казеин и кровь свиней изучалась путем измерения параметров процесса и изменений в составе микробного сообщества с использованием метагеномного подхода следующего поколения, основанного на секвенировании.

    Результаты и обсуждение

    Активность протеазы увеличивается во время роста на белковом субстрате

    Разложение сложных биополимеров на аминокислоты является критическим этапом, и поэтому одним из наиболее важных предварительных условий использования богатого белком субстрата является уровень протеазной активности в системе.Следовательно, активность протеазы была выбрана в качестве функционального индикатора производительности микробного сообщества во время его акклиматизации к необычным субстратам. На рисунке 1 показано увеличение протеазной активности по мере увеличения загрузки белка в процессе AD с подпиткой. В целом, протеазная активность увеличивалась в 5 раз в случае казеина и в 3,5 раза, когда в качестве субстрата использовалась свиная кровь, по сравнению с таковой в начале эксперимента, соответственно. Разовую дозу белка подавали в реактор каждую неделю, и было обнаружено, что максимальная активность фермента достигается при добавлении 100 г казеина, что значительно выше, чем нагрузка белка, необходимая для получения максимального выхода биогаза (рис. 1).Это можно понять, приняв во внимание рост концентрации летучих жирных кислот (ЛЖК), которые должны были потребляться метаногенами. Гидролизующие бактерии в основном ответственны за выработку протеазы. Для них более низкий уровень pH не вызывает большого беспокойства, и они могут выжить при высоких концентрациях ЛЖК. Ограничивающими скорость участниками процесса производства биогаза являются метаногены, рост и биологическая активность которых ограничиваются при высокой концентрации ЛЖК и аммиака (3-4 г N / л).

    Рис. 1. Изменения активности протеаз во время акклиматизации.

    Сообщество, производящее биогаз, выращивалось на казеине (синяя линия) или свиной крови (красная линия) в качестве богатых белком субстратов. Недельные дозы белка указаны в синем (казеин) и красном (свиная кровь) столбцах. Черная вертикальная линия обозначает окончание периода адаптации, то есть кормление постоянной низкой дозой протеина.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g001

    Следовательно, когда среда все еще является приемлемой для гидролизующих бактерий и они обильно продуцируют протеазы, та же среда становится все хуже для выделения метаногенов и биогаза.Примечательно, что активности протеаз и скорость загрузки белка, по-видимому, коррелируют, т. Е. Более резкое увеличение нагрузки белка сопровождалось более резким увеличением общей активности протеазы в случае казеина, в то время как менее быстрое повышение уровня белка. Еженедельная доза белка сопровождалась более медленным ростом дополнительной активности протеазы в случае свиной крови. Результаты показывают, что повышенная протеазная активность является важной предпосылкой для производства биогаза из богатой белком биомассы, но другие факторы также могут играть важную роль в процессе адаптации и стабилизации микробного консорциума, производящего биогаз.

    Производство биогаза из богатых белком субстратов

    Выделение биогаза началось сразу после того, как в реакторы был подан протеиновый моносубстрат, то есть до того, как стали заметны какие-либо изменения активности протеазы или параметров процесса. Это указывает на то, что сообщество уже включало некоторые микробы, способные разрушать белки, и в течение периода акклиматизации они постепенно стали доминирующими членами сообщества под давлением отбора состава корма.На пике производства биогаза из богатых белком субстратов (8-12 недели) микробное сообщество производило в 3,5 раза больше газа из единицы количества белка, чем в начале адаптации. Максимальный выход биогаза наблюдался, когда еженедельная нагрузка казеина составляла 30 г (рис. 2), а количество белка крови свиньи составляло 20 г (рис. 3).

    Рисунок 2. Производство биогаза из казеина.

    В реакторы периодического действия с подпиткой подавали возрастающие количества белка с недельными интервалами.Дозировки протеина показаны красной линией. В столбцах указаны средние удельные урожаи биогаза, производимые каждую неделю. Пунктирная линия показывает производительность биогаза по результатам замеса.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g002

    Рисунок 3. Производство биогаза из свиной крови.

    В реакторы периодического действия с подпиткой подавали возрастающие количества белка с недельными интервалами. Дозировки протеина показаны красной линией. В столбцах указывается удельный выход биогаза за каждую неделю.Пунктирная линия показывает производительность биогаза по результатам замеса.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g003

    Поскольку белковая нагрузка распределялась еженедельно, суточный выход биогаза в период кормления варьировался. Через один или два дня после добавления субстрата производство биогаза быстро увеличилось, но к концу 7-дневного периода кормления производство биогаза значительно упало, но никогда не достигло нуля (данные не показаны). В течение недели и среди реакторов суточные колебания достигли 40%, с учетом всего периода испытаний средние колебания составили 23 и 24% для реакторов с кормлением свиньей и казеином, соответственно.Оставшийся в реакторе субстрат может способствовать последующему производству биогаза, следовательно, это может привести к явно завышенным значениям выхода биогаза через 7-10 недель, когда было достигнуто максимальное производство биогаза (Рисунки 2, 3). Таким образом, выход биогаза определялся в ходе отдельных серийных испытаний. В случае казеина 0,403 ± 0,004 л СН 4 / г оСД, тогда как для крови свиней 0,420 ± 0,003 л СН 4 / г оСД измеряли при нормальных условиях. Хотя содержание метана в биогазе составляло 52 и 51% для казеина и крови, соответственно, выходы значительно выше, чем выходы из обычно используемых биогазовых субстратов, например.грамм. навоз (0,12 л CH 4 / г oDM), кукурузный силос (0,29 л CH 4 / г oDM) или силос из сахарной свеклы (0,25 л CH 4 / г oDM) [45].

    В случае с кровью свиней ситуация была в чем-то похожа на ситуацию с казеином, но процесс не прекратился так быстро, как в случае с казеином. Помимо фибриногена, осажденный образец белка крови содержит важные минералы, которые могут способствовать стабилизации системы. Более того, скорость увеличения дозы белка была не такой высокой, как в случае казеина (см. Рисунки 1 и 4), и поэтому микробы подвергались менее стрессовым условиям.Оптимизация стратегии адаптации и кормления может дополнительно улучшить стабильность процесса.

    Рис. 4. Изменения значений VOA / TAC во время AD казеина (синяя линия) и крови (красная линия).

    Белковые нагрузки, вводимые с недельными интервалами, показаны синим (казеин) и красным (кровь) столбцами. Черная вертикальная линия обозначает окончание периода адаптации, то есть кормление постоянной низкой дозой протеина. Серая область указывает диапазон VOA / TAC при оптимальных условиях эксплуатации.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g004

    Исходя из классического уравнения, разработанного Саймонсом и Басвеллом [46], теоретический потенциал биогаза составляет 0,5 л CH 4 из 1 г «среднего» белка oDM. . Во время ферментации казеина среднее содержание CH 4 составляло 53%, а средний выход биогаза составлял 0,462 NL / г oDM; во время AD средняя концентрация белка в крови CH 4 составляла 54%, а средний выход биогаза составлял 0,476 NL / g oDM. Как указывалось ранее, суточное и недельное производство биогаза значительно колебалось.Преимущество режима загрузки с подпиткой заключается в накоплении перевариваемого субстрата во время фазы адаптации. Это открытие предполагает, что периодическое кормление может быть рекомендуемым подходом, когда ожидается существенное изменение субстрата и сопутствующего микробного сообщества. С учетом всего экспериментального периода были оценены средние выходы 0,25 NL CH 4 / г казеина oDM и 0,26 NL CH 4 / г белка крови oDM. Из рисунков 2 и 3 видно, что система работала в неоптимальных условиях в период адаптации и с 9-12 недели, когда начали проявляться симптомы сбоя процесса.Это объясняет разницу между средним выходом биогаза в этих экспериментах и ​​производительностью биогаза, определенной в периодических ферментациях.

    Наборы данных были подвергнуты статистическому корреляционному анализу Пирсона [47], и была обнаружена сильная корреляция между белковой нагрузкой и производством биогаза. Коэффициенты Пирсона в течение первых 9 недель составили 0,7408 и 0,7478 для казеина и свиной крови соответственно. Еще более сильная отрицательная корреляция между накопленным поступлением белка и производством биогаза наблюдалась во время фазы «белковой перегрузки», т.е.е. на 11-15 неделе в случае казеина (коэффициент Пирсона r = -0,9400) и на 9-16 неделе в случае белка крови (r = -0,9749). Отрицательные знаки коэффициента Писона однозначно указывают на несбалансированную работу системы.

    Изменение соотношения VOA / TAC во время AD богатых белком субстратов

    Соотношение летучих органических кислот (VOA) и общей щелочной емкости (TAC) было предложено Нордманном [48] и сформулировано МакГи [49] как подходящая мера функциональной стабильности процесса AD.Отношение VOA / TAC ниже 0,2 означает, что реактор нуждается в подпитке, тогда как при соотношении ≥0,6 ввод биомассы является избыточным и процесс не сбалансирован. Во время адаптации к белковому субстрату в нашем исследовании микробы получали только ограниченное количество субстрата, что могло послужить для них стимулом приспособить свой метаболизм к необычному веществу. В качестве проверки производительности системы интенсивность кормления увеличивалась до тех пор, пока не прекратилось выделение биогаза из-за сбоя процесса.Признаки обвала производства биогаза начали накапливаться с 12-13 недели; уровни ЛЖК увеличились, удельная добыча газа снизилась, а отношение VOA / TAC приблизилось, а затем превысило критическое значение 0,6 (Рисунок 4).

    Отношение VOA / TAC в нашем случае оказалось надежным индикатором стабильности процесса. В этом контексте следует отметить, что pH в реакторе постоянно контролировался и не обнаруживал каких-либо существенных изменений. Он колебался между 8.01 и 8.32, поэтому корректировка pH не требовалась. Во время деградации белка органические кислоты и аммиак производились одновременно и приблизительно в равной степени, тем самым уравновешивая pH.

    Накопление ЛЖК в анаэробных реакторах с белковой подачей

    В течение первых 4 или 5 недель фазы адаптации микробам был предоставлен такой же низкий уровень белкового субстрата. До увеличения еженедельной дозы протеина уровень производства биогаза непрерывно повышался, и наблюдались низкие концентрации ЛЖК.На этом этапе активность протеазы существенно не изменилась (рис. 1). Концентрация ацетата достигла критического предела 3 г / л на 12-13 неделе, и другие характерные органические кислоты также начали накапливаться. В то же время выход биогаза начал снижаться, вероятно, из-за снижения метаногенной активности. Поскольку pH не изменился, прямое блокирование процесса VFA или накопление NH 3 могло быть причиной этого ингибирования. Накопление ЛЖК показано на рисунке 5 для казеина в качестве субстрата.АД свиной крови показала, по существу, такое же поведение (данные не показаны). В целом, результаты показывают, что на ранних стадиях ферментации доступность протеаз, вероятно, была ограничивающим фактором, но перегрузка белком также была вредной из-за накопления метаболитов.

    Рис. 5. Изменения в накоплении летучих жирных кислот при AD казеина.

    Цвета указывают на концентрации ацетата (синий), пропионата (красный), изобутирата (зеленый), бутирата (фиолетовый) и изовалерата (голубой).Серая область показывает диапазон концентрации ацетата при оптимальных условиях эксплуатации. Черная вертикальная линия обозначает конец периода адаптации, т.е. кормление постоянной низкой дозой белка (см. Рисунки 1 и 4).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g005

    Изменение концентраций NH

    3 / NH 4 + и H 2 S при адаптации к белковому субстрату

    Уровень растворенного NH 4 + постепенно увеличивался в ходе эксперимента (Рисунок 6).В этом нет ничего удивительного, поскольку бактерии питались только белком, а одним из продуктов разложения был аммиак. Концентрация NH 4 + -N начала увеличиваться даже во время периода акклиматизации и превысила критический уровень 4 г / л [33,37], прежде чем производство биогаза достигло своего максимума. Система показала стабильную работу и увеличивала производительность по биогазу до 7-8 г NH 4 + -N / л. Не было заметной разницы между казеином и субстратами крови свиньи в отношении образования аммиака, хотя примечательно, что закономерности очень напоминали дозировку белка (см. Рисунки 1 и 4), но не следовали тенденции накопления ЛЖК. (Рисунок 5).

    Рис. 6. Накопление аммония во время AD казеина (синяя линия) и крови свиньи (красная линия).

    Серая область обозначает диапазон концентраций аммонийного азота при оптимальных рабочих условиях. Черная вертикальная линия обозначает окончание периода адаптации, то есть кормление постоянной низкой дозой протеина.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g006

    Постепенное накопление H 2 S, которое сопровождалось ростом на богатых белком субстратах, достигало 1500-1800 частей на миллион при время перегрузки белком (данные не показаны).

    Сравнение белковых субстратов

    Изменения концентраций ацетата, продуцируемого двумя белковыми субстратами, показаны на фиг. 7. Перед добавлением первой богатой белком дозы в обоих случаях наблюдался стабильный процесс (с низкими уровнями ацетата). Переход на питание исключительно белком не привел к заметному увеличению концентрации ацетата в течение нескольких недель. Только примерно через 3 месяца после начала непрерывно увеличивающейся еженедельной нагрузки белковым субстратом наблюдалось заметное изменение концентрации ацетата.На 12-й неделе производство ацетата в результате ферментации свиной крови начало превышать критическую концентрацию 3 мг / мл. На 15 неделе ферментация казеина достигла ацетатного порога 3 мг / мл. Скорость увеличения дозы белка была ниже в случае свиной крови (рисунки 1 и 4) и сопровождалась более эффективным производством биогаза и более высокой. стабильность против сбоев процесса (рисунки 2 и 3) по сравнению с казеином, но тенденция была иной, когда сравнивались скорости накопления ацетата.Рассмотрение этого наблюдения вместе с накоплением аммиака предполагает, что, хотя обе системы выдерживали довольно высокий уровень аммиака, ингибирование аммиаком в конечном итоге было наиболее вероятной причиной сбоя процесса в условиях перегрузки белком в реакторах периодического действия с подпиткой.

    Рис. 7. Сравнение накопления ацетата во время роста на казеине (синяя линия) или на крови свиньи (красная линия) в партии AD с подпиткой.

    Вертикальная черная линия указывает конец периода адаптации, т.е.е. кормление постоянной низкой дозой протеина.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g007

    Увеличение объемов производства биогаза из биомассы, богатой белком

    Все представленные эксперименты проводились в реакторах с рабочим объемом 5 л. Затем была исследована возможность масштабирования процесса. Для этого были построены реакторы очень похожей конструкции, но с рабочим объемом 50 л. Конструкция и размещение импеллера в корпусе, устройства подачи и удаления сточных вод и датчики мониторинга также были аналогичными.Субстратом в этих тестах был осажденный белок крови свиньи. На практике широко наблюдается, что увеличение масштаба обычно сопровождается снижением выхода и эффективности [50]. В нашем случае, однако, реакторы большего размера работали, по крайней мере, так же хорошо, как и меньшие, хотя и после несколько более медленной адаптации (рис. 8). Эффективное производство биогаза из свиной крови было достигнуто в реакторах обоих размеров, что указывает на то, что серьезные препятствия, по-видимому, маловероятны, если такие богатые белком субстраты применяются в еще большем объеме ферментации.Это обнадеживает, хотя явно не достаточно с точки зрения прямых крупномасштабных приложений.

    Рисунок 8. Увеличение АД белка крови.

    Средние удельные выходы биогаза за неделю определяли в реакторах с полностью перемешиваемым резервуаром объемом 5 л (синие столбцы) или 50 л (красные столбцы). Ось X показывает еженедельные дозы субстрата для реакторов на 5 л (первое число) и 50 л (второе число). Обратите внимание, что в оба реактора подавали одинаковое количество субстрата в течение 3 недель, после чего недельная доза была увеличена.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g008

    Стабильность производства биогаза из богатых белком субстратов во времени

    Чтобы проверить устойчивость производства биогаза из белкового субстрата, такую ​​же еженедельную дозу белка крови свиньи вводили в реакторы AD с подпиткой объемом 5 л. Предыдущие эксперименты (рисунки 3 и 4) показали, что максимальный выход биогаза был произведен из 18-20 г белка крови свиней в неделю. Это количество белка распределялось еженедельно в течение 2 месяцев (8-16 недели на Фигуре 9) после периода адаптации в течение 5 недель и постепенного увеличения дозы белка в течение последующих 3 недель.

    Рисунок 9. Тестирование устойчивости производства биогаза из свиной крови.

    Среднее удельное производство биогаза за неделю показано синими столбцами, а дозировка белка крови показана красной линией.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g009

    Значение pH в реакторе варьировалось от 8,0 до 8,4, регулировка pH не требовалась. Отношение VOA / TAC также существенно не изменилось, значение варьировалось от 0,13 до 0.20 на протяжении этих экспериментов. Содержание CH 4 в газе оставалось практически постоянным и составляло 54-58%. Однако концентрация H 2 S в выделяющемся газе увеличилась с начальных 300 ppm (неделя 2) до 1600 ppm (неделя 16), что является значительным. Концентрация NH 4 + -N также выросла во время теста на устойчивость, хотя и не так заметно, как концентрация H 2 S, и стабилизировалась на уровне 8-10 г / л на 8-16 неделе.

    В период постоянного кормления (9-16 недели на Рисунке 9) среднее содержание биогаза CH 4 составляло 55%, следовательно, средний выход CH 4 был равен 0.447 л CH 4 / г oDM. Это хорошо согласуется с выходом 0,420 л CH 4 / г oDM, определенным в периодических испытаниях, и указывает на то, что хорошо адаптированное микробное сообщество способно преобразовать богатый белком субстрат с эффективностью преобразования 89% относительно теоретического максимума. Такая высокая эффективность производства биогаза примечательна, особенно в случае производства биогаза практически из моносубстрата. Применение технологии периодической ферментации с подпиткой могло способствовать этому результату, поскольку некоторая часть субстрата оставалась в реакторе в течение длительного периода времени.

    Изменение состава микробного сообщества при адаптации к казеину

    Во время периодических ферментаций с подпиткой состав микробного сообщества определяли 4 раза в случае AD казеина: в начале адаптации (0-я неделя), после периода адаптации (5-я неделя), когда система работал на полную мощность (9 неделя) и ближе к концу процесса (неделя 12), когда появились признаки сбоя процесса. Структура метаногенного сообщества была определена с использованием высокопараллельного метода секвенирования ДНК нового поколения SOLiD ® (Sequencing by Oligo Ligation and Detection) [11].

    Распределение видов в микробном сообществе, производящем биогаз, в начале экспериментов (неделя 0) было очень похоже на то, что было выявлено в более ранних исследованиях состава микробного сообщества в обычном процессе AD с использованием навоза и кукурузного силоса в качестве субстратов. [11,49-51]. Этого и следовало ожидать, поскольку инокулят, используемый для запуска наших ферментеров, был получен из свиного навоза и кукурузного силоса. Таким образом, результаты, полученные на этом этапе, можно рассматривать как внутренний контроль, подтверждающий подход к секвенированию метагенома [11].

    Наблюдалось несколько характерных изменений относительно исходного микробного состава (неделя 0) в результате процесса адаптации (неделя 5). Что касается всего экспериментального периода, наибольшие изменения в области бактерий продемонстрировали филы Firmicutes и Proteobacteria. Классы Clostridia, Bacilli и Gamma-proteobacteria составили большинство бактерий в варочном котле биогаза.

    К концу экспериментов по адаптации, как и следовало ожидать, в сообществе доминировали виды, разрушающие белок, и те, которые используют аминокислоты или другие богатые азотом соединения.Внутри класса Bacilli членов отрядов Bacillales и Lactobacillales стало больше. В классе Clostridia отряды Clostridiales и Thermoanaerobacterales показали очень выраженные изменения (рис. 10). В неадаптированном сообществе были обнаружены только следы Natranaerobiales, и наблюдалось заметное увеличение их количества по сравнению с их исходной численностью. Значительно снизилось количество целлюлозы или других бактерий, разлагающих углеводы; действительно, некоторые из них исчезли к концу ферментации белка.

    Рис. 10. Изменения в составе микробного сообщества бактерий, вызванные адаптацией к казеину как единственному источнику углерода.

    Относительная численность таксономических групп определялась на неделе 0 (голубые столбцы), неделе 5 (средне-синие столбцы), 9 неделе (темно-синие столбцы) и 12 неделе (фиолетовые столбцы).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g010

    Подобно более ранним находкам [11,51-53], представители типа Firmicutes составляли подавляющее большинство от общей численности исходного инокулята ( неделя 0).По мере того, как адаптация к белковым субстратам прогрессировала (неделя 5), временное снижение численности Firmicutes сопровождалось увеличением количества Proteobacteria. На пике продуктивности биогаза (9-я неделя) Firmicutes восстановили импульс, и они достигли практически той же численности, когда системный сбой начал проявляться (12-я неделя). Подобные тенденции наблюдались в классе Clostridia и отряде Clostridiales, тогда как класс Bacilli и отряд Bacillales демонстрировали постоянную потерю репрезентативности.Эта тенденция, вероятно, была связана с сокращением количества разлагающих полисахариды видов, которые утратили свое значение во время кормления белком.

    Параллельно с частичным сокращением количества членов микробного сообщества, потребляющих полисахариды, бактерии, разлагающие белок, начали преобладать по мере того, как прогрессировала акклиматизация к богатым белком субстратам. Некоторые из выдающихся представителей этой группы значительно увеличили свою относительную численность (табл. 1). Неожиданным исключением стал Candidatus Cloacamonas acidaminovorans , который практически исключился из двух.От 0% до 0,0%.

    02 9272 9274 9274 9279
    Штамм Недели ферментации
    0 5 9 12
    9

    12
    2,5 5,3
    Clostridium sticklandii 0,3 0,3 0.3 1,5
    Thermoanaerobacter pseudethanolicus 0,4 ​​ 0,4 ​​ 0,7 2,3
    929ilus 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927
    Alkaliphilus oremlandii 0,8 0,8 2,6 3,90
    Candidatus Cloacamonas acidaminovorans 92 20 0,6 0,0 0,0

    Таблица 1. Наиболее значимые изменения на уровне штамма в количестве бактерий (%) во время ферментации казеина.

    Caldanaerobacter subterraneus , который продуцирует L-аланин в качестве основного конечного продукта, требует для своего роста дрожжевой экстракт или биотриптиказу [54]. Clostridium sticklandii разлагает аминокислоты предпочтительным последовательным образом. Организм предпочитает треонин, аргинин, серин, цистеин, пролин и глицин в качестве источников углерода и энергии и выделяет глутамат, аспартат и аланин.Энергосбережение в первую очередь достигается за счет фосфорилирования на уровне субстрата в ферментативных путях. Необычная особенность Cl. sticklandii — наличие генов, кодирующих ферменты, участвующие в двух различных путях фиксации CO 2 ; эта бактерия содержит как глицинсинтазу / глицинредуктазу, так и пути Вуда-Люнгдаля [56]. Клетки Thermoanaerobacter pseudethanolicus восстанавливают тиосульфат до H 2 S. Они могут метаболизировать различные углеводы, включая ксилозу, целлобиозу, крахмал, глюкозу, мальтозу и сахарозу, а также могут использовать белковые субстраты.Для смеси CO 2 / H 2 [57] роста не наблюдалось, поэтому потребление H 2 маловероятно. Alkaliphilus Metalliredigens (штамм QYMF) растет с использованием Fe (III) -цитрата, Fe (III) -EDTA, Co (III) -EDTA или Cr (VI) в качестве акцептора электронов, а дрожжевой экстракт и лактат могут служить в качестве донор электронов [58]. Интересно, что A. Metalliredigens ранее был идентифицирован как основной участник метаногенных консорциумов [11]. Хотя может быть нетривиальным объяснить появление бактерий, восстанавливающих металл, в анаэробном сообществе, производящем биогаз, следует отметить, что эти бактерии также обладают высокоактивными [FeFe] -гидрогеназами [59].Организмы-восстановители металлов, такие как Geobacter Metallireducens , были вовлечены в прямой перенос электронов между синтрофными партнерами в метаногенном сообществе [60]. Выполняя роль поглотителей электронов, они могут подавлять активность сульфатредуцирующих бактерий и метаногенез [61], но при БА свиного навоза они способствовали образованию биогаза [62]. Alkaliphilus oremlandii — это строгий анаэроб, который ферментирует лактат через акрилатный путь, а также использует фруктозу и глицерин.Он также обладает респираторной способностью, будучи способным использовать арсенат и тиосульфат в качестве концевых акцепторов электронов с ацетатом, пируватом, формиатом, лактатом, фумаратом, глицерином или фруктозой в качестве донора электронов [63]. Его способность расти на белковом субстрате ранее не была признана. Candidatus Cloacamonas acidaminovorans может окислительно дезаминировать аминокислоты для использования в качестве субстратов для роста. Он получает большую часть углерода и энергии в результате ферментации аминокислот.Аминокислоты превращаются в пируват, центральный промежуточный продукт метаболизма. Это ферментативный продуцент H 2 , содержащий [FeFe] -гидрогеназу, которая является признаком синтрофического метаболизма. C. Cc. acidaminovorans не может продуцировать полиамины и ряд кофакторов: тиамин, биотин, липоевую кислоту, пирроло-хинолинехинон, кофермент B12, фолиевую кислоту, пиридоксин и гем [53,55]. Все эти ингредиенты должны быть получены из окружающей среды, что может объяснить, почему она не может переносить резкое изменение состава субстрата и не может расти на моносубстратах белка, несмотря на их полезные свойства.Исчезновение г. C. Cc. acidaminovorans иллюстрирует тот факт, что множество подходящих условий необходимо для того, чтобы штамм стал стабильным членом метаногенного сообщества в ответ на изменения в составе субстрата.

    Сообщество архей представлено на достаточно низком уровне, т.е. <10% от общей численности микробов в сообществе. Более того, они имеют разнообразное распространение (рис. 11), представлены почти все филогенетические группы архей.

    Рис. 11. Изменения в составе микробного сообщества архей, вызванные адаптацией к казеину как единственному источнику углерода.

    Относительная численность таксономических групп определялась на неделе 0 (голубые столбцы), 5 неделе (средне-синие столбцы), 9 неделе (темно-синие столбцы) и 12 неделе (фиолетовые столбцы).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g011

    Эвриархеоты доминируют в сообществе архей. Внутри этого типа наиболее многочисленны представители класса Methanomicrobia, за которыми следуют термококки и метанококки.Подобный образец перегруппировок наблюдался среди архей, как и в домене бактерий, то есть в течение периода адаптации численность Methanomicrobia сначала уменьшилась (неделя 5), а затем восстановилась (неделя 12), как и Clostridia (Рисунок 10). Метанококки вели себя так же, как бациллы среди бактерий. Класс термококков продемонстрировал отчетливую реакцию на казеин в качестве субстрата: они стимулировались субстратом и увеличивали их относительную представленность в сообществе.Тем не менее, из-за относительно небольшого количества архей в сообществе, углубленный анализ их распределения с более высоким разрешением предполагает высокую степень неоднозначности. Исследование T-RFLP изменений в сообществе архей в образцах, взятых из одних и тех же ферментаций на 1-й и 5-й неделе процесса адаптации, показало, что по существу одни и те же штаммы могут быть обнаружены обоими подходами. Однако относительная численность показала несколько отчетливую картину [64]. Это изменение можно объяснить тем, что разные уровни специфичности смещаются на этапах ПЦР в обоих подходах.

    Изменение состава микробного сообщества при адаптации к белку крови свиньи

    Некоторые изменения, наблюдаемые в составе микробного сообщества, продуцирующего биогаз, когда осажденный белок крови свиньи использовался в качестве моносубстрата в процессе AD, были очень похожи на результаты, обсужденные выше в отношении казеина.

    В этом случае также тип Firmicutes доминировал в бактериальном домене, хотя Bacteroidetes и Proteobacteria также характеризовались значительной представленностью, особенно на 8-й неделе, т.е.е. на пике активности производства биогаза (Рисунки 12 и 3). Хотя их относительное количество уменьшалось в ходе эксперимента, на таксономическом уровне классов и порядков прослеживалась та же тенденция, что и в случае казеина в качестве субстрата.

    Рис. 12. Изменения в составе микробного сообщества бактерий, вызванные адаптацией к белку крови свиньи как единственному источнику углерода.

    Относительная численность таксономических групп определялась на неделе 0 (светло-коричневые столбцы), 8 неделе (средне-коричневые столбцы) и 12 неделе (темно-коричневые столбцы).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g012

    Наиболее выраженные изменения на уровне штамма наблюдались Alkaliphilus metalliredigens и A. oremlandii , которые присутствовали в большом количестве, как и в Казеина. Дополняет общую картину акклиматизации число C. Cc. acidaminovorans снизился практически до нуля, что указывает на то, что этот штамм не мог хорошо адаптироваться к белковому субстрату или что в этих моносубстратах не присутствовал какой-либо компонент, жизненно важный для его роста (Таблица 2).Некоторые другие различия в ответах на субстраты, вероятно, были результатом различий в минорных компонентах между побочным продуктом молока и фракцией крови, содержащейся в отходах бойни (см. Таблицу 3).

    Штамм Недели
    0 8 12
    27 Aluminium9 8,7
    Alkaliphilus oremlandii 0,5 1,1 5,7
    Dethiosulfovibrio peptidovorans 0,2 1,1 0,4 ​​
    Anaerobaculum hydrogeniformans 0,1 4,7 0
    Candidatus Cloacamonas acidaminovorans 2.0 2,0 ​​ 0

    Таблица 2. Наиболее значимые изменения на уровне штамма в количестве бактерий (%) во время ферментации свиной крови.

    7927 927 927 927 9274 9274 927 927 Общее содержание сухих веществ (TS) 0 927 9279 6 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 927 9279 % oDM
    Свойство Единица Казеин Кровь
    Общее содержание органических веществ (oDM)
    % 97.12 23,32
    Содержание воды % 2,88 76,68
    Плотность кг / м 3 947420 кг / м 3 947420 927 927 9276 3 4 г Н / кг 83,85 52,66
    Общий углерод г C / кг 290,8 168,7
    C / N420 3,45 3,2
    Липиды % oDM <1 0,3
    Белки % oDM 8214 9420

    0
    % oDM 8214 9427

    7
    <2,4 5,3

    Таблица 3. Свойства субстратов, использованных в этом исследовании.

    Dethiosulfovibrio peptidovorans эффективно пролиферировал на субстрате крови свиньи.Эта бактерия использует пептиды и аминокислоты, но не может жить на сахаре или жирных кислотах. Он ферментирует серин, гистидин и казаминовые кислоты, тогда как аргинин, глутамат, лейцин, изолейцин, аланин, валин, метионин и аспарагин используются только в присутствии тиосульфата. Пептиды превращаются в ацетат, изобутират, изовалерат, 2-метилбутират, H 2 и CO 2 , и этот штамм особенно активно развивается в период интенсивного производства биогаза, но его обилие уменьшается позже [65].В этой работе численность изменилась аналогичным образом в случае Anaerobaculum Hydrogeniformans , который продемонстрировал явное предпочтение крови свиней до тех пор, пока не начали проявляться признаки сбоя процесса. Эти примеры показывают, что различные штаммы по-разному реагируют на стрессовые условия в отношении накопления NH 4 + и H 2 S. подложки.Картирование колебаний внутри сообщества с более высоким разрешением должно обеспечить более полное понимание этих явлений.

    Распределение архей на уровне филума было таким же, как и для варочных котлов, питаемых казеином (рис. 13).

    Рис. 13. Изменения в составе микробного сообщества архей, вызванные адаптацией к свиной крови как единственному источнику углерода.

    Относительная численность таксономических групп определялась на неделе 0 (светло-коричневые столбцы), 8 неделе (средне-коричневые столбцы) и 12 неделе (темно-коричневые столбцы).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077265.g013

    Однако тенденции указывают на неоднозначную картину. Относительная численность Methanomicrobiales снизилась, а Thermococcales увеличилась, как и в случае казеина в качестве субстрата. Количество Methanococcales увеличивалось во время акклиматизации к белку крови свиньи, тогда как противоположное наблюдалось, когда сообщество производило биогаз из казеина.

    Таким образом, была продемонстрирована возможность использования богатых белком субстратов с очень низким соотношением C / N для производства биогаза в резервуарном реакторе периодического действия с подпиткой.Предпосылкой для поддержания эффективного АД казеина или крови свиней было подвергнуть микробиологическую систему процессу адаптации, за эффективностью которого следили путем измерения протеазной активности всего сообщества. AD этих белковых субстратов привело к очень высокому производству биогаза с выходом биогаза (с точки зрения oDM), значительно превышающим таковой из кукурузного силоса или навоза [45]. Параметры процесса указывали на дисбаланс в случае перегрузки белком.Тенденции изменений различных показателей указывали на аммиак и H 2 S как на факторы, определяющие окончательный крах микробиологического сообщества, когда в реакторы было введено слишком много белка. Тем не менее, система стабильно работала с этими богатыми белками субстратами при концентрациях ниже перегрузочных. Характерные изменения в составе микробного сообщества были обнаружены с помощью секвенирования следующего поколения, а структуры сообщества были определены для обоих субстратов на различных этапах процесса с использованием метагеномного подхода.Помимо обычных изменений в структуре микробного сообщества, которые были приписаны введению белковых субстратов, были выявлены специфические реакции на определенные вещества. Эти данные способствуют пониманию динамических изменений внутри сообщества во время AD органических отходов [66]. В конечном итоге это может привести к интродукции преобладающих видов и, следовательно, к рациональному проектированию более эффективных сообществ, производящих биогаз, что может сократить или исключить адаптацию к изменяющемуся составу субстрата.

    Оптимизация параметров процесса для увеличения выхода биогаза при анаэробном совместном сбраживании OFMSW и биотвердых веществ

  • 1.

    Чжан С., Су Х., Байенс Дж., Тан Т. (2014) Анализ анаэробного сбраживания пищевых отходов для производства биогаза. Обновить Sust Energ Rev 38: 383–392

    Статья Google ученый

  • 2.

    Шархоли М., Ахмад К., Махмуд Дж., Триведи Р.С. (2008) Система управления твердыми бытовыми отходами в Индии: обзор.Waste Manag J 28: 459–467

    Статья Google ученый

  • 3.

    Совет по исследованиям в области энергетики (2012 г.) Устойчивое управление твердыми отходами в Индии. Центр инженерии земли, Колумбия

    Google ученый

  • 4.

    Роллефсон Дж. (2005) Анаэробное сбраживание твердых бытовых отходов, его роль в достижении утечки отходов и Киотских целей для Канады. Журнал по твердым отходам и переработке, Канада

    Google ученый

  • 5.

    Кайханян М., Харди С. (1994) Влияние четырех проектных параметров на производительность анаэробного сбраживания твердых бытовых отходов с высоким содержанием твердых частиц для производства топливного газа. Environ Technol 15 (6): 557–567

    Статья Google ученый

  • 6.

    Тьяги В.К., Фдез-Гуэльфо Л.А., Чжоу Ю., Альварес-Галлего С.Дж., Гарсия Л.Р., Нг ВДж (2018) Анаэробное совместное сбраживание органической фракции твердых бытовых отходов (OFMSW): прогресс и проблемы. Обновить Sust Energ Rev 93: 380–399

    Статья Google ученый

  • 7.

    Джингура Р.М., Камусоко Р. (2017) Методы определения биометанового потенциала исходного сырья: обзор. Biofuel Res J 4 (2): 573–586

    Статья Google ученый

  • 8.

    Чжу Б., Гикас П., Чжан Р., Лорд Дж., Дженкинс Б., Ли Х (2009) Характеристики и потенциал производства биогаза из твердых бытовых отходов, предварительно обработанных с помощью вращающегося барабанного реактора. Биоресур Технол 100 (3): 1122–1129

    Артикул Google ученый

  • 9.

    APHA (2005) Стандарты методов исследования воды и сточных вод, 20-е изд. Американская ассоциация общественного здравоохранения, Вашингтон

    Google ученый

  • 10.

    Gallego CJA (2005) Тестирование различных процедур для запуска сухого анаэробного процесса совместного сбраживания OFMSW и осадка сточных вод в термофильном диапазоне (докторская диссертация, Universidad de Cadiz (Испания))

  • 11.

    Сикора Ф.Дж., Мур КП (2014) Глава 5.Методы испытаний почвы из Юго-Востока США, южное расширение и группа обмена информацией о научно-исследовательской деятельности — 6

  • 12.

    Hach-Lange (2010) Справочник по анализу воды, 5-е изд. Компания HACH, США

    Google ученый

  • 13.

    DiLallo R, Albertson OE (1961) Летучие кислоты прямым титрованием. J Water Poll Control Fed: 356–365

  • 14.

    Li Y, Park SY, Zhu J (2011) Твердотельное анаэробное сбраживание для производства метана из органических отходов.Обновить Sust Energ Rev 15 (1): 821–826

    Статья Google ученый

  • 15.

    Almomani F, Shawaqfah M, Bhosale RR, Kumar A, Khraisheh MAM (2017) Промежуточное озонирование для увеличения производства биогаза в периодических и непрерывных системах с использованием навоза животных и сельскохозяйственных отходов. Int Biodeter Biodegrad 119: 176–187

    Статья Google ученый

  • 16.

    Фитамо Т., Болдрин А., Бо К., Ангелидаки И., Шойц С. (2016) Совместное сбраживание пищевых и садовых отходов со смешанным илом от очистки сточных вод в реакторах с непрерывным перемешиванием.Биоресур Технол 206: 245–254

    Артикул Google ученый

  • 17.

    Тан Ю.К., Шигемецу Т., Моримура С. и др. (2005) Анализ микробного сообщества процесса разложения мезофильного анаэробного белка с использованием непрерывного культивирования бычьего сывороточного альбумина (БСА). J Biosci Bioeng 99: 150–164

    Статья Google ученый

  • 18.

    Яковиду Э., Оханджа Д.Г., Вулвулис Н. (2012) Совместное сбраживание пищевых отходов с осадком сточных вод — реализация его потенциала в Великобритании.J Environ Manag 112: 267–274

    Статья Google ученый

  • 19.

    Demirekler E, Anderson GK (1998) Влияние добавления осадка сточных вод на начало анаэробного сбраживания OFMSW. Environ Technol 19 (8): 837–843

    Статья Google ученый

  • 20.

    Алмомани Ф., Бхосале Р. (2020) Повышение производства биогаза за счет анаэробного совместного сбраживания сельскохозяйственных отходов и предварительной химической обработки.Chemosphere 126805

  • 21.

    Nayono SE (2010) Анаэробное сбраживание твердых органических отходов для производства энергии (том 46). KIT Scientific Publishing

  • 22.

    Сосновский П., Клепач-Смолка А., Качорек К., Ледакович С. (2008) Кинетические исследования совместной ферментации метана осадка сточных вод и органической фракции твердых бытовых отходов. Биоресур Технол 99 (13): 5731–5737

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Benbelkacem H, Bollon J, Bayard R, Escudie R, Buffiere P (2015) На пути к оптимизации общего содержания твердых веществ при сбраживании твердых бытовых отходов с высоким содержанием твердых частиц. Chem Eng J 273: 261–267

    Статья Google ученый

  • 24.

    Картикеян О.П., Висванатан С. (2013) Рекуперация биоэнергии из высокотвердых органических субстратов с помощью сухих анаэробных процессов биопревращения: обзор. Rev Environ Sci Biotechnol 12: 257–284

    Статья Google ученый

  • 25.

    An D, Wang T, Zhou Q, Wang C, Yang Q, Xu B, Zhang Q (2017) Влияние общего содержания твердых веществ на производительность мезофильного анаэробного сбраживания ила и обезвоживаемость сброженного ила. Управление отходами 62: 188–193

    Статья Google ученый

  • 26.

    Brown D, Shi J, Li Y (2012) Сравнение твердофазного и жидкого анаэробного сбраживания лигноцеллюлозного сырья для производства биогаза. Биоресур Технол 124: 379–386

    Артикул Google ученый

  • 27.

    Dai X, Duan N, Dong B, Dai L (2013) Совместное анаэробное сбраживание с высоким содержанием твердых частиц осадка сточных вод и пищевых отходов по сравнению с моно-сбраживанием: стабильность и производительность. Управление отходами 33: 308–316

    Статья Google ученый

  • 28.

    Heo NH, Park SC, Lee JS, Kang H, Park DH (2003) Одностадийное анаэробное совместное переваривание для смешанных отходов смоделированных корейских пищевых отходов и отработанного активного ила. Appl Biochem Biotech 105–108: 567–579

    Статья Google ученый

  • 29.

    Ахмади-Пирлоу М., Эбрахими-Ник М., Ходжастехпур М., Эбрахими С.Х. (2017) Совместное мезофильное сбраживание твердых бытовых отходов и осадка сточных вод: влияние соотношения смешивания, общего количества твердых веществ и предварительной обработки щелочью. Int Biodeter Biodegrad 125: 97–104

    Статья Google ученый

  • 30.

    Dong L, Zhenhong Y, Yongming S (2010) Полусухое мезофильное анаэробное сбраживание водосортированной органической фракции твердых бытовых отходов (WS-OFMSW). Биоресур Технол 101: 2722–2728

    Артикул Google ученый

  • 31.

    Sentürk E, Ince M, Engin G (2010) Эффективность очистки и состав ЛЖК термофильного анаэробного контактного реактора для очистки сточных вод пищевой промышленности. J Hazard Mater 176: 843e848

    Статья Google ученый

  • 32.

    Майя-Альтамира Л., Баун А., Ангелидаки И., Шмидт Дж. Э. (2008) Влияние характеристик сточных вод на метановый потенциал в сточных водах пищевой промышленности. Water Res 42: 1444–1450

    Статья Google ученый

  • 33.

    Raposo F, Banks CJ, Siegert I, Heaven S, Borja R (2006) Влияние соотношения посевного материала и субстрата на биохимический метановый потенциал кукурузы в периодических испытаниях. Process Biochem 41: 1444–1450

    Статья Google ученый

  • 34.

    Lesteur M, Bellon-Maurel V, Gonzalez C, Latrille E, Roger JM, Junqua G, Steyer JP (2010) Альтернативные методы определения анаэробной биоразлагаемости: обзор. Process Biochem 45 (4): 431–440

    Статья Google ученый

  • 35.

    Кафле Г.К., Бхаттарай С., Ким С.Х., Чен Л. (2014) Влияние соотношения корма и микробов на анаэробное переваривание отходов китайской капусты в мезофильных и термофильных условиях: потенциал биогаза и кинетическое исследование.

  • Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *