대기 오염은 모든 유기체의 삶의 질에 영향을 미칩니다. 여기에서는 바이오가스 처리(이산화탄소와 황화수소의 동시 제거)를 위한 미세조류 생명공학의 사용과 준공업용 개방형 고속 조류 연못을 통한 바이오메탄 생산 및 처리 효율, pH, 용존 산소 및 미세조류 성장에 대한 후속 분석에 대해 설명합니다.
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방법 논문
Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화
이 논문에서
요약
초록
최근 몇 년 동안 바이오 가스를 바이오 메탄으로 정제하는 많은 기술이 등장했습니다. 이 정화는 이산화탄소 및 황화수소와 같은 오염 가스의 농도를 감소시켜 메탄의 함량을 증가시키는 것을 수반합니다. 이 연구에서는 미세조류 재배 기술을 사용하여 돼지 산업의 유기 폐기물에서 생성된 바이오가스를 처리하고 정제하여 즉시 사용할 수 있는 바이오메탄을 얻었습니다. 배양 및 정제를 위해 흡수-탈착 컬럼 시스템과 결합된 2개의 22.2m3 개방형 연못 광생물반응기를 멕시코 San Juan de los Lagos에 설치했습니다. 가장 높은 제거 효율을 얻기 위해 여러 재순환 액체/바이오가스 비율(L/G)을 테스트했습니다. pH, 용존 산소(DO), 온도 및 바이오매스 성장과 같은 다른 매개변수를 측정했습니다. 가장 효율적인 L/Gs는 1.6 및 2.5였으며, 그 결과CO2 에서 각각 6.8%vol 및 6.6%vol 조성으로 처리된 바이오가스 폐수가 생성되었으며H2S에 대한 제거 효율은 최대 98.9%일 뿐만 아니라O2 오염 값은 2%vol 미만으로 유지되었습니다. 우리는 pH가 미세조류의 광합성 과정에 참여하고 산성 특성으로 인해 용해될 때 pH를 변화시킬 수 있는 능력 때문에 재배 중에 L/G보다CO2 제거를 크게 결정한다는 것을 발견했습니다. DO와 온도는 각각 광합성의 밝고 어두운 자연 주기와 하루 중 시간에서 예상대로 진동했습니다. 바이오매스 성장은 CO2 및 영양분 공급과 반응기 수확에 따라 다양했습니다. 그러나 이러한 추세는 여전히 성장할 준비가 되어 있었습니다.
서론
최근 몇 년 동안 바이오 가스를 바이오 메탄으로 정제하여 비 화석 연료로 사용을 촉진하여 제거 할 수없는 메탄 배출을 완화하는 여러 기술이 등장했습니다1. 대기 오염은 특히 도시화 된 지역에서 세계 인구의 대부분에게 영향을 미치는 문제입니다. 궁극적으로 전 세계 인구의 약 92%가 오염된 공기를 마시고 있습니다2. 라틴아메리카에서 대기오염률은 대부분 연료의 사용으로 인해 발생하며, 2014년에는 대기오염의 48%가 전기 및 열 생산 부문에서 발생했다3.
지난 10년 동안 대기 중 오염 물질과 사망률 증가 사이의 관계에 대한 연구가 점점 더 많이 제안되어 특히 어린이 인구에서 두 데이터 세트 사이에 강한 상관 관계가 있다고 주장합니다.
대기 오염의 지속을 피하는 방법으로 몇 가지 전략이 제안되었습니다. 그 중 하나는 풍력 터빈 및 광전지를 포함한 재생 가능 에너지 원의 사용으로, 대기 중으로의 CO2 방출을 감소시킵니다 4,5. 또 다른 재생 가....
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프로토콜
1. 시스템 설정
알림: 이 프로토콜에 설명된 시스템의 배관 및 계장 다이어그램(P&ID)은 그림 2에 나와 있습니다.
- 원자로 설정
- 원자로 안정성을 향상시키기 위해 평평하게 하고 압축하여 지반을 준비합니다.
- 열린 들판에서 끝에서 3m 떨어진 두 개의 길쭉한 구멍을 파고 3m2 및 1m 깊이의 구멍 (폭기 우물이라고 함)을 더 파십시오.
- 지오멤브레인으로 덮인 금속 지지대의 공간 내에 두 개의 HRAP(그림 3)를 배치합니다. 각 반응기의 작동 용량은 22.2m3여야 합니다.
- 반응기당 1728.42와트(2.35hp)의 공기 펌프를 폭기정이 파낸 HRAP 지점 가까이에 배치합니다.
- 바이오매스와 매질 사이의 접촉을 촉진하기 위해 반응기를 가로질러 외륜(1103.24와트[1.5hp] 전기 모터로 이동)을 고정합니다.
- 가스 처리 설정(그림 4)
- 입구 전류가 덮개가 있는....
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결과
프로토콜에 따라 시스템을 구축, 테스트 및 접종했습니다. 조건을 측정하고 저장했으며 샘플을 채취하여 분석했습니다. 이 의정서는 2019년 10월부터 2020년 10월까지 1년 동안 수행되었습니다. 여기서부터 HRAP는 RT3 및 RT4라고 합니다.
바이오메탄 생산성
가장 높은 H2S 및 CO2 제거를 촉진하고 결과적으로 가장 높은 농도의 메탄을 촉진하는 조건을 결정하기 위해 0.5 내지 3.4 범위에서 여러 재순환 액체/바이오 가스 비율(L/G)을 시도했습니다. 이러한 결과는 9월 25일과 9월 28일 사이의 기간 동안 연속 바이오가스 버블링의 최소 60분(1시간)의 지속 시간을 갖는 실험에 대해 얻어졌습니다. 이 테스트 동안 미세 조류는 CO2 를 고정하고 박테리아는 H2S를 산화시켜 메탄 (CH4 )을 농.......
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토론
수년에 걸쳐 이 조류 기술은 바이오가스를 정제하기 위한 가혹하고 값비싼 물리화학적 기술의 대안으로 테스트되고 사용되었습니다. 특히, Arthrospira 속은 클로렐라와 함께 이러한 특정 목적으로 널리 사용됩니다. 그러나 이 절차에 가치를 더하는 준산업 규모로 만들어진 방법론은 거의 없습니다.
적절한 L/G 비율을 사용하여 더 낮은O2 농도를 유지하는 것이 중요합니다. 그러나 이는 이 프로토콜이 적용될 지역에 따라 다릅니다. 바이오메탄의 산소 함량은 파이프라인의 폭발 및 부식 위험으로 인해 엄격하게 규제됩니다. 유럽 연합의 일부 국가에서는 콘텐츠를 1%vol 29,30,31까지 낮출 것을 요구합니다. 반면에 메탄은 65% vol31.......
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공개 사항
이해 상충. 저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
감사의 글
부분 자금 지원에 대해 DGAPA UNAM 프로젝트 번호 IT100423에 감사드립니다. 또한 광합성 바이오가스 업그레이드 전체 설비에 대한 기술 경험을 공유할 수 있도록 해주신 PROAN과 GSI에 감사드립니다. Pedro Pastor Hernández Guerrero, Carlos Martin Sigala, Juan Francisco Díaz Márquez, Margarita Elizabeth Cisneros Ortiz, Roberto Sotero Briones Méndez 및 Daniel de los Cobos Vasconcelos의 기술 지원에 감사드립니다. 이 연구의 일부는 ISO 9001:2015 인증을 받은 IIUNAM 환경공학 연구소에서 수행되었습니다.
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재료
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| 1 "로타미터 | GPI | A10-LMA100IA1 | |
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| 송풍기 (2.35 HP) | Elmo Rietschle | 2BH11007AH01 | |
| 바이오 가스 송풍기 (2 HP) | Elmo Rietschle | 2BH11007AH01 | |
| 바이오 가스 조성 | Geotech | BIOGAS 5000 | |
| 측정 데이터 수집 장치 | LabJack Co. | U3-LV | |
| 디퓨저 튜브 | 에어로 튜브 | C3060AR | |
| DO 센서 | Applisens | Z10023525 | |
| Dodecahydrated trisodium phosphate | Quimica PIMA | N/A | 비료 등급 (온실 및 경험 사용) |
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| 황산제 헵타수화물 | , Agroquimica Samet | N/A | 비료 등급(온실 및 경험적 사용) |
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참고문헌
- 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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재인쇄 및 허가
