同时升级生物气和生产中链脂肪酸,使用双膜生物膜反应堆
Kai-Kai Wu1, Lei Zhao2, Zi-Han Wang2
1School of Environment, State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China; Department of Environmental & Resource Engineering, Technical University of Denmark, Lyngby DK-2800, Denmark.
Water research
|November 29, 2023
概括
这项研究引入了一种新的方法,可以同时升级生物气和生产中链脂肪酸 (MCFA). 优化条件实现了高甲纯度和MCFA产量,证明了高效的沼气价值化.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 环境科学 环境科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 通过H2辅助的ex-situ方法和酸盐回收提升生物气的利用价值高,但由于酸盐的溶解性和低经济价值,它面临着挑战.
- 开发生物气升级和生产有价值产品的综合战略对于可持续的资源管理至关重要.
研究的目的:
- 开发和评估一个创新的战略,同时升级生物气和生产中链脂肪酸 (MCFA).
- 通过批量测试确定生物气升级和MCFA生产的最佳条件,分析气体比率和乙醇度.
- 通过使用连续反应器,研究微生物群体的动态,并评估拟议战略的长期性能.
主要方法:
- 进行了批量实验,以测试各种初始气体比率 (H2,CH4,CO2) 和乙醇度.
- 进行了微生物社区分析,以了解不同微生物在这个过程中的作用.
- 使用双膜气化生物膜反应器 (dMBfR) 进行了160天的连续运行,以评估长期效率.
主要成果:
- 最佳条件被确定为3H2:3CH4:2CO2气体比和241.2毫摩尔L-1乙醇度,产生97.2%的CH4纯度和54.2±2.1毫摩尔L-1MCFA.
- 微生物分析显示了Clostridium,Proteiniphilum,Sporanaerobacter和Bacteroides在MCFA生产中的H2和CO2同化中的关键作用.
- 在dMBfR的连续运行实现了96.4%的CH4含量,95.7%的乙醇利用率和28.8 ± 0.3 mmol L-1 d-1 MCFA生产率在2天的液压保留时间.
结论:
- 拟议的战略有效地升级了生物气,并生产了MCFA,为资源回收提供了双重利益.
- 优化条件和微生物联盟是最大限度地提高甲纯度和MCFA产量的关键.
- 这种方法为提高沼气价值,减少二氧化碳排放和促进可持续实践提供了可行的途径.
