BIOMAN – فراصوت برای هضم زیست‌توده
- انرژی تولیدشده از بیوگاز یکی از مهم‌ترین منابع تجدیدپذیر است و تأمین آن به فراهم‌بودن سوبستراها و مواد پسماندی وابسته است که با استفادهٔ مسئولانه از زمین‌های قابل‌کشت و تولید ایمن مواد غذایی و خوراک دام سازگار باشند.
- BIOMAN پروژه‌ای با تأمین مالی اتحادیهٔ اروپا برای بررسی چندین راهبرد و فناوری پیش‌تیمار فیزیکی و آنزیمی برای تأسیسات بیوگاز است.
- فراصوت پرقدرت روشی اثبات‌شده برای بهبود هضم زیست‌توده و در نتیجه افزایش چشمگیر بازده بیوگاز است.
تولید بیوگاز با حلقهٔ تزریق مجدد
BIOMAN
مواد پسماند زیستی مانند کود دامی و بقایای کشاورزی، منبعی فراوان برای تولید در اروپا و سراسر جهان فراهم می‌کنند. بااین‌حال، ازآنجاکه این سوبستراها حاوی مقدار زیادی الیاف (5-80% از محتوای مادهٔ خشک) با پتانسیل پایین تولید متان هستند، منافع اقتصادی بهره‌برداری از یک تأسیسات بیوگاز، به‌دلیل بازده پایین بیوگاز به‌ازای هر تن، اغلب کمتر از آن است که بهره‌برداری از نظر اقتصادی سودآور باشد. نشان داده شده است که پیش‌تیمارها (برای مثال مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و زیستی) برای بهبود بازده بیوگاز مفید هستند (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). در پروژهٔ Bioman، یک طرح تیمار برای حلقهٔ تزریق مجدد با هدف افزایش بازده بیوگاز به‌ازای هر تن زیست‌تودهٔ پسماند بررسی می‌شود؛ پیش‌شرط آن این است که منافع تیمار از هزینه‌های عملیاتی بیشتر باشد تا پایداری اقتصادی تضمین شود.
BIOMAN برای مجموعه‌ای از بنگاه‌های کوچک و متوسط، راهبردها و فناوری پیش‌تیمار فیزیکی و آنزیمی برای تأسیسات بیوگاز توسعه خواهد داد. این کار به بنگاه‌های کوچک و متوسط عضو کنسرسیوم امکان می‌دهد راهکارهای کامل به بازار عرضه کنند و به بخش کشاورزی امکان می‌دهد تأسیسات بیوگاز را مستقیماً با کود گاوی و کاه به کار اندازد.
حلقهٔ تزریق مجدد
«حلقهٔ تزریق مجدد» برای تولید بیوگاز از سوبستراهای مقاوم به تجزیه و کم‌انرژی با محتوای بالای لیگنوسلولز، از طریق ترکیب مجموعه‌ای از تیمارهای مکانیکی و آنزیمی به کار می‌رود؛ به شکل 1 مراجعه کنید. کاهش اندازه، فراصوت و تیمارهای آنزیمی فناوری‌هایی هستند که در حلقهٔ تزریق مجدد به کار خواهند رفت و پیش از بازگرداندن زیست‌توده‌ها به راکتور بیوگاز، بر زیست‌توده‌های ازپیش‌هضم‌شده و آبگیری‌شده اعمال خواهند شد. پایداری اقتصادی کلی از محورهای اصلی توجه است (Uellendahl et al. 2013).
قدردانی
بودجهٔ BIOMAN از طریق هفتمین برنامهٔ چارچوب اتحادیهٔ اروپا تأمین می‌شود که مدیریت آن بر عهدهٔ این نهاد است: REA – آژانس اجرایی پژوهش: (FP7/2007-2013) طبق توافق‌نامهٔ کمک مالی n0 FP7-SME-2012, 315٬664, “BIOMAN”.
دانستنی‌های مفید
بیوگاز چیست و از چه موادی تشکیل شده است؟
بیوگاز مخلوطی از گازهاست که بر اثر تجزیهٔ مواد آلی در غیاب اکسیژن تولید می‌شود. اجزای اصلی آن متان (CH₄) و دی‌اکسید کربن (CO₂) هستند. اجزای اصلی بیوگاز متان (CH₄) و دی‌اکسید کربن (CO₂) هستند. بیوگاز را می‌توان از مواد اولیه‌ای مانند پسماندهای کشاورزی، کود دامی، پسماندهای شهری، مواد گیاهی، فاضلاب، پسماندهای سبز یا پسماندهای غذایی تولید کرد. بیوگاز یک منبع انرژی تجدیدپذیر است و در بسیاری از موارد ردپای کربنی بسیار کوچکی دارد.
ازآنجاکه متان، هیدروژن و مونوکسید کربن (CO) می‌توانند با اکسیژن بسوزند یا اکسید شوند، بیوگاز به‌عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر به کار می‌رود. این انرژی عمدتاً به‌صورت سوخت و برای گرمایش استفاده می‌شود یا به‌وسیلهٔ موتور گازسوز به برق و گرما تبدیل می‌شود.
چرا برای تولید بیوگاز به پیش‌تیمار نیاز است؟
مواد پسماند زیستی مانند کود دامی و بقایای کشاورزی حاوی مقدار زیادی الیاف (5–80% از مادهٔ خشک) با پتانسیل پایین تولید متان هستند که به‌دلیل بازده پایین بیوگاز به‌ازای هر تن، اغلب تأسیسات بیوگاز را غیرسودآور می‌کند. پیش‌تیمارها (مکانیکی، حرارتی، شیمیایی و زیستی) برای بهبود بازده به کار می‌روند.
فراصوت پرقدرت چه نقشی در هضم زیست‌توده دارد؟
فراصوت پرقدرت روشی اثبات‌شده برای بهبود هضم زیست‌توده و افزایش چشمگیر بازده بیوگاز است. در حلقهٔ تزریق مجدد، فراصوت یکی از فناوری‌های اصلی فروپاشی ساختار است که در کنار کاهش اندازه و تیمارهای آنزیمی به کار می‌رود.
چگونه می‌توانم سامانهٔ فراصوتی مناسب فرایند خود را پیدا کنم؟
Hielscher پردازشگرهای فراصوتی آزمایشگاهی و صنعتی (تا 16٬000 W) عرضه می‌کند و نیازهای خاص شما را با شما بررسی خواهد کرد تا سامانه‌ای متناسب با تجهیزات هضم یا پیش‌تیمار شما ارائه دهد.
آیا فراصوت‌دهی هضم هوازی لجن فعال مازاد را بهبود می‌دهد؟
فراصوت‌دهی روشی مؤثر برای بهبود هضم لجن است. فراصوت با افزایش تخریب دیوارهٔ سلولی و فراهمی زیستی سوبسترا، فرایند را بهبود می‌دهد؛ این امر در هضم بی‌هوازی، بازده متان به‌ازای هر تن زیست‌تودهٔ پسماند را افزایش می‌دهد. در هضم هوازی لجن فعال مازاد (WAS)، همین سازوکار فراصوت‌دهی، فروپاشی ساختار و هیدرولیز را نیز تسریع می‌کند و می‌تواند حجم لجن را کاهش دهد. با مزایای تیمار فراصوتی در هضم هوازی WAS آشنا شوید!
منابع علمی/مراجع
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های آزمایشگاهی تا صنعتی تولید می‌کند.