L'inquinamento atmosferico ha un impatto sulla qualità della vita di tutti gli organismi. In questo articolo descriviamo l'utilizzo della biotecnologia delle microalghe per il trattamento del biogas (rimozione simultanea di anidride carbonica e idrogeno solforato) e la produzione di biometano attraverso stagni algali aperti semi-industriali ad alto tasso e successiva analisi dell'efficienza del trattamento, del pH, dell'ossigeno disciolto e della crescita delle microalghe.
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Articolo metodologico
Purificazione del biogas attraverso l'uso di un sistema microalga-batterico in stagni semi-industriali ad alta velocità
In questo articolo
Sommario
Abstract
Negli ultimi anni sono emerse diverse tecnologie per purificare il biogas in biometano. Questa depurazione comporta una riduzione della concentrazione di gas inquinanti come l'anidride carbonica e l'idrogeno solforato per aumentare il contenuto di metano. In questo studio, abbiamo utilizzato una tecnologia di coltivazione di microalghe per trattare e purificare il biogas prodotto dai rifiuti organici dell'industria suinicola per ottenere biometano pronto all'uso. Per la coltivazione e la purificazione, a San Juan de los Lagos, in Messico, sono stati installati due fotobioreattori a laghetto aperto da 22,2m3 accoppiati con un sistema di colonne di assorbimento-desorbimento. Sono stati testati diversi rapporti liquido/biogas di ricircolo (L/G) per ottenere le massime efficienze di rimozione; sono stati misurati altri parametri, come il pH, l'ossigeno disciolto (DO), la temperatura e la crescita della biomassa. Gli L/G più efficienti sono stati 1,6 e 2,5, con un effluente di biogas trattato con una composizione del 6,8%vol e del 6,6%vol in CO2, rispettivamente, ed efficienze di rimozione per H2S fino al 98,9%, oltre a mantenere valori di contaminazione da O2 inferiori al 2% vol. Abbiamo scoperto che il pH determina notevolmente la rimozione di CO2 , più di L/G, durante la coltivazione a causa della sua partecipazione al processo fotosintetico delle microalghe e della sua capacità di variare il pH quando solubilizzata a causa della sua natura acida. DO, e la temperatura hanno oscillato come previsto dai cicli naturali luce-buio della fotosintesi e dall'ora del giorno, rispettivamente. La crescita della biomassa variava con l'alimentazione di CO2 e nutrienti, nonché con la raccolta del reattore; Tuttavia, la tendenza è rimasta pronta per la crescita.
Introduzione
Negli ultimi anni sono emerse diverse tecnologie per purificare il biogas in biometano, promuovendone l'utilizzo come combustibile non fossile, mitigando così le emissioni inutilizzabilidi metano 1. L'inquinamento atmosferico è un problema che colpisce la maggior parte della popolazione mondiale, in particolare nelle aree urbanizzate; In definitiva, circa il 92% della popolazione mondiale respira aria inquinata2. In America Latina, i tassi di inquinamento atmosferico sono principalmente creati dall'uso di combustibili, per cui nel 2014 il 48% dell'inquinamento atmosferico è stato causato dal settore della produzione di e....
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Protocollo
1. Configurazione del sistema
NOTA: Nella Figura 2 è mostrato uno schema delle tubazioni e della strumentazione (P&ID) del sistema descritto in questo protocollo.
- Allestimento del reattore
- Preparare il terreno livellandolo e compattandolo per migliorare la stabilità del reattore.
- Su un campo aperto, scavare due buche allungate e a 3 m dall'estremità, scavare ulteriormente una buca profonda 3 m2 e 1 m (nota come pozzo di aerazione).
- Posizionare due HRAP (Figura 3) all'interno dello spazio su supporti metallici ricope....
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Risultati
Seguendo il protocollo, il sistema è stato costruito, testato e inoculato. Le condizioni sono state misurate e conservate, e i campioni sono stati prelevati e analizzati. Il protocollo è stato eseguito per un anno, a partire da ottobre 2019 e fino a ottobre 2020. È importante ricordare che d'ora in poi, gli HRAP saranno denominati RT3 e RT4.
Produttività del biometano
Al fine di determinare le condizioni che favoriscono la più alta rimozione di H2S e CO2
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Discussione
Nel corso degli anni, questa tecnologia algale è stata testata e utilizzata come alternativa alle dure e costose tecniche fisico-chimiche per purificare il biogas. In particolare, il genere Arthrospira è ampiamente utilizzato per questo scopo specifico, insieme alla clorella. Ci sono poche metodologie, tuttavia, che vengono realizzate su scala semi-industriale, il che aggiunge valore a questa procedura.
È fondamentale mantenere concentrazioni di O2 più basse utiliz.......
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Dichiarazioni
Conflitto di interessi. Gli autori dichiarano di non avere alcun conflitto di interessi.
Ringraziamenti
Si ringrazia DGAPA UNAM progetto numero IT100423 per il finanziamento parziale. Ringraziamo anche PROAN e GSI per averci permesso di condividere le loro esperienze tecniche sui loro impianti completi di upgrading del biogas fotosintetico. Il supporto tecnico di Pedro Pastor Hernández Guerrero, Carlos Martin Sigala, Juan Francisco Díaz Márquez, Margarita Elizabeth Cisneros Ortiz, Roberto Sotero Briones Méndez e Daniel de los Cobos Vasconcelos è molto apprezzato. Una parte di questa ricerca è stata condotta presso il Laboratorio di Ingegneria Ambientale dell'IIUNAM con certificazione ISO 9001:2015.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Rotametro da 1" | CICLOTEC | N/A Rotametro | |
| da 1" | GPI | A10-LMA100IA1 | |
| Serbatoio di assorbimento | EFISA | Realizzato in versione | |
| Soffiatore d'aria (2,35 HP) | Elmo Rietschle | 2BH11007AH01 | |
| Soffiatore per biogas (2 HP) | Elmo Rietschle | 2BH11007AH01 | |
| Composizione del biogas misura | Geotech | BIOGAS 5000 | |
| Apparecchio di acquisizione dati | LabJack Co. | U3-LV | |
| C3060AR | |||
| sensore di ossigeno disciolto | Z10023525 | ||
| fosfato trisodico dodecaidrato | Quimica PIMA N | /A | (uso in serra e sperimentale) |
| Fosfato trisodico dodecaidrato | Fermont | 35963 | Grado analitico (Utilizzato in colture all'interno del laboratorio) |
| Membrana Durapore (45 & micro; m) | MerckMillipore | HVLP04700 | |
| Motore elettrico 1,5 HP | Weg | 00158ET3ERS56C | |
| Solfato ferroso eptaidrato | Agroquimica Samet | N/A | Grado fertilizzante (uso in serra e sperimentale) |
| Solfato ferroso eptaidrato | Fermont | 63593 | Grado analitico (Utilizzato in colture interne al laboratorio) |
| Geomembrana | GEOSINCERE | N/A | |
| Magnesio solfato eptaidrato | Tepeyac | N/A | Grado fertilizzante (uso in serra e sperimentale) |
| Solfato di magnesio eptaidrato | Fermont | 63623 | Grado analitico (utilizzato in colture all'interno del laboratorio) |
| Ruota a pale | GSI | Realizzato con il design | |
| Sensore di pH | Van London pHoenix | 715-772-0041 | |
| Schermo portatile | Rasspberry | Pi 3 B+ | |
| Pompa centrifuga di ricircolo (1,5 HP) | Aquapak | ALY 15 | |
| Bicarbonato di sodio | Industria del alcali | N/A | Grado fertilizzante (uso serra ed esperienziale) |
| Bicarbonato di sodio | Fermont | 12903 | Grado analitico (Utilizzato in colture interne al laboratorio) |
| Cloruro di sodio | Sal Colima | N/A | Grado fertilizzante (uso serra ed esperiore) |
| Cloruro di sodio | Fermont | 24912 | Grado analitico (Utilizzato in colture interne al laboratorio) |
| Nitratrato di sodio | Vitraquim | N/A | Grado fertilizzante (uso in serra e sperimentale) |
| Nitrato di sodio | Fermont | 41903 | Grado analitico (Utilizzato in colture interne al laboratorio) |
| Programma di conservazione (pH, DO) | Fondazione software Python | Pitone IDLE 2.7 | |
| Tedlar borse | SKC Inc. | 232-25 | |
| Registratore di temperatura | T& D | TR-52i | |
| Spettrofotometro UV-Vis | ThermoFisher Strumento scientifico | GENESYS 10S | |
| Pompa a vuoto | EVAR | EV-40 |
Riferimenti
- Muñoz, R., Meier, L., Diaz, I., Jeison, D. A review on the state-of-the-art of physical/chemical and biological technologies for biogas upgrading. Rev Environ Sci Biotechnol. 14, 727-759 (2015).
- Karimi, B., Shokrinezhad, B.
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Ristampe e permessi
