連続したバイオガス圧力測定装置の開発,バッチ無酸素消化試験の適用

科学分野:

• 環境科学
• バイオテクノロジー
• 化学工学

背景:

• バイオケミカルメタンポテンシャル (BMP) や特定メタン生成活性 (SMA) のようなバッチ無酸素消化試験の手動マノメトリック (MM) 方法は不正確さがある.
• バイオガスの損失は,バイオガスの生産量を過小評価し,テスト結果が不確実になる.

研究 の 目的:

• 物事のインターネット (IoT) ベースのバイオガス圧力測定装置を開発し,バッチ無酸素消化試験の精度と信頼性を向上させる.
• IoTデバイスの性能を従来の MM 方法と比較する.

主な方法:

• 4つの原子炉のバイオガス圧力を同時に監視するために,Arduinoマイクロコントローラを使用したIoTデバイスが開発されました.
• この装置は,250mLのガラス容器で,異なるヘッドスペースと基板/インオキュラムの比率で,基板としてグルコースと食品廃棄物を用いて試験した.
• IoTデバイスとMMメソッドの間の直接的な比較は,同じ条件下で30時間以上行われました.

主要な成果:

• MM法では,測定毎の平均バイオガスの損失が50.7 ± 12.9 mbarで,バイオガスの生産量を過小評価しました.
• バイオガスの損失は,原子炉の圧力が高くなるにつれて増加した.
• IoTデバイスは正確なリアルタイムデータを提供し,早期のバイオガス生産の動態を観察し,メタノゲーゼス阻害などの潜在的な問題を検出しました.

結論:

• IoTベースのモニタリングは,BMPとSMAのテストの正確性と信頼性を大幅に高めます.
• 開発されたIoTデバイスは,効率的なデータ管理,早期の故障検出,および無酸素消化プロセスのリアルタイムモニタリングを促進します.
• この技術の導入は,無酸素消化性能の評価と微生物の活動を理解するためのより堅固なアプローチを提供します.