BIOMAN – Ультразвук для сбраживания биомассы
- Энергия, получаемая из биогаза, является одним из важнейших возобновляемых ресурсов, а её производство зависит от поставок субстратов и отходов, совместимых с ответственным использованием пахотных земель и безопасным производством пищевых продуктов и кормов.
- BIOMAN – финансируемый ЕС проект по исследованию ряда стратегий и технологий физической и ферментативной предварительной обработки для биогазовых установок.
- Мощный ультразвук – проверенный метод улучшения сбраживания биомассы и, благодаря этому, значительного повышения выхода биогаза.
BIOMAN
Биологические отходы, такие как навоз и сельскохозяйственные остатки, представляют собой обильный ресурс для производства в Европе и во всём мире. Однако, поскольку эти субстраты содержат большое количество волокон (5–80% содержания сухого вещества) с низким потенциалом образования метана, экономические выгоды от эксплуатации биогазовой установки часто слишком малы для обеспечения рентабельности из-за низкого выхода биогаза на тонну. Было показано, что предварительная обработка (например, механическая, термическая, химическая и биологическая) способствует повышению выхода биогаза (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007). В проекте Bioman исследуется концепция обработки в контуре повторной подачи с целью повышения выхода биогаза на тонну отходов биомассы при обязательном условии, что выгоды от обработки превышают эксплуатационные затраты, обеспечивая экономическую устойчивость.
В рамках BIOMAN для ряда малых и средних предприятий будут разработаны стратегии и технологии физической и ферментативной предварительной обработки для биогазовых установок. Это позволит малым и средним предприятиям, входящим в консорциум, вывести на рынок комплексные решения, а сельскохозяйственному сектору – эксплуатировать биогазовые установки, непосредственно использующие навоз крупного рогатого скота и солому.
Контур повторной подачи
«Контур повторной подачи» ́ предназначен для производства биогаза из трудноразлагаемых субстратов с низким энергетическим потенциалом и высоким содержанием лигноцеллюлозы путём сочетания ряда механических и ферментативных методов обработки, см. рисунок 1. Уменьшение размера частиц, ультразвук и ферментативная обработка – технологии, которые будут использоваться в контуре повторной подачи и применяться к предварительно сброженной и обезвоженной биомассе перед её возвратом в биогазовый реактор; при этом основное внимание уделяется общей экономической устойчивости (Uellendahl et al. 2013).
Благодарности
BIOMAN финансируется в рамках Седьмой рамочной программы Европейского союза под управлением REA – Исполнительного агентства по исследованиям: (FP7/2007-2013) по грантовому соглашению n0 FP7-SME-2012, 315 664, «BIOMAN».
Полезные сведения
Что такое биогаз и из чего он состоит?
Биогаз – это смесь газов, образующаяся при разложении органического вещества в отсутствие кислорода. Его основные компоненты – метан (CH₄) и углекислый газ (CO₂). Основные компоненты биогаза – метан (CH₄) и углекислый газ (CO₂). Биогаз можно производить из такого сырья, как сельскохозяйственные отходы, навоз, коммунальные отходы, растительный материал, сточные воды, зелёные отходы или пищевые отходы. Это возобновляемый источник энергии, который во многих случаях имеет очень малый углеродный след.
Поскольку метан, водород и монооксид углерода (CO) могут сгорать или окисляться кислородом, биогаз используется в качестве возобновляемого источника энергии. Эта энергия преимущественно используется в виде топлива и для отопления либо преобразуется с помощью газового двигателя в электричество и тепло.
Зачем нужна предварительная обработка при производстве биогаза?
Биологические отходы, такие как навоз и сельскохозяйственные остатки, содержат большое количество волокон (5–80% сухого вещества) с низким потенциалом образования метана, что часто делает биогазовые установки нерентабельными из-за низкого выхода биогаза на тонну. Для повышения выхода применяют предварительную обработку (механическую, термическую, химическую и биологическую).
Какую роль играет мощный ультразвук в сбраживании биомассы?
Мощный ультразвук – проверенный метод улучшения сбраживания биомассы и значительного повышения выхода биогаза. В контуре повторной подачи ультразвук является одной из ключевых технологий дезинтеграции, применяемых наряду с уменьшением размера частиц и ферментативной обработкой.
Как подобрать подходящую ультразвуковую систему для моего процесса?
Hielscher предлагает лабораторные и промышленные ультразвуковые процессоры (мощностью до 16 000 W) и обсудит ваши конкретные требования, чтобы предложить систему, подходящую для вашей установки сбраживания или предварительной обработки.
Улучшает ли обработка ультразвуком аэробное разложение избыточного активного ила?
Обработка ультразвуком – эффективный способ улучшения разложения ила. Ультразвук улучшает процесс, усиливая разрушение клеточных стенок и повышая биодоступность субстрата, что при анаэробном сбраживании увеличивает выход метана на тонну отходов биомассы. При аэробном разложении избыточного активного ила (WAS) тот же механизм обработки ультразвуком также ускоряет дезинтеграцию и гидролиз и может уменьшить объём ила. Узнайте о преимуществах ультразвуковой обработки при аэробном разложении избыточного активного ила (WAS)!
Литература/Ссылки
- 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 производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы – от лабораторных до промышленных размеров.
