BIOMAN – อัลตราซาวนด์สำหรับการย่อยชีวมวล
- พลังงานที่ผลิตจากก๊าซชีวภาพเป็นหนึ่งในทรัพยากรหมุนเวียนที่สำคัญที่สุด และขึ้นอยู่กับการจัดหาสารตั้งต้นและวัสดุเหลือทิ้งที่สอดคล้องกับการใช้พื้นที่เพาะปลูกอย่างมีความรับผิดชอบ รวมถึงการผลิตอาหารและอาหารสัตว์อย่างปลอดภัย
- BIOMAN เป็นโครงการที่ได้รับทุนจากสหภาพยุโรปเพื่อศึกษากลยุทธ์และเทคโนโลยีการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยวิธีทางกายภาพและเอนไซม์หลายวิธีสำหรับโรงงานก๊าซชีวภาพ
- อัลตราซาวนด์กำลังสูงเป็นวิธีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถปรับปรุงการย่อยชีวมวล และส่งผลให้ผลผลิตก๊าซชีวภาพเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
BIOMAN
วัสดุเหลือทิ้งทางชีวภาพ เช่น มูลสัตว์และเศษเหลือทางการเกษตร เป็นแหล่งทรัพยากรที่มีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์สำหรับการผลิต ทั้งในยุโรปและทั่วโลก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสารตั้งต้นเหล่านี้มีเส้นใยในปริมาณสูง (5–80% ของปริมาณวัตถุแห้ง) และมีศักยภาพในการผลิตมีเทนต่ำ ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจจากการดำเนินงานโรงงานก๊าซชีวภาพจึงมักต่ำเกินกว่าจะคุ้มค่าในเชิงเศรษฐกิจ เนื่องจากผลผลิตก๊าซชีวภาพต่อตันต่ำ การปรับสภาพเบื้องต้น (เช่น ด้วยวิธีทางกล ความร้อน เคมี และชีวภาพ) ได้แสดงให้เห็นว่ามีประโยชน์ในการเพิ่มผลผลิตก๊าซชีวภาพ (Angelidaki & Ahring, 2000; Uellendahl et al., 2007) โครงการ Bioman ศึกษาแนวคิดการปรับสภาพสำหรับวงจรป้อนกลับ โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มผลผลิตก๊าซชีวภาพต่อตันของชีวมวลเหลือทิ้ง และมีเงื่อนไขว่าผลประโยชน์จากการปรับสภาพต้องสูงกว่าต้นทุนการดำเนินงาน เพื่อให้เกิดความยั่งยืนทางเศรษฐกิจ
BIOMAN จะพัฒนากลยุทธ์และเทคโนโลยีการปรับสภาพเบื้องต้นด้วยวิธีทางกายภาพและเอนไซม์สำหรับโรงงานก๊าซชีวภาพให้แก่กลุ่มวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อม (SMEs) ซึ่งจะช่วยให้สมาชิกที่เป็นวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อมในกลุ่มความร่วมมือสามารถนำโซลูชันครบวงจรออกสู่ตลาด และช่วยให้ภาคการเกษตรสามารถเดินระบบโรงงานก๊าซชีวภาพโดยใช้มูลโคและฟางได้โดยตรง
วงจรป้อนกลับ
“วงจรป้อนกลับ” ́ ใช้สำหรับผลิตก๊าซชีวภาพจากสารตั้งต้นที่ย่อยสลายได้ยาก มีพลังงานต่ำ และมีลิกโนเซลลูโลสในปริมาณสูง โดยผสานการปรับสภาพด้วยวิธีทางกลและเอนไซม์หลายวิธีเข้าด้วยกัน ดูรูปที่ 1 การลดขนาด อัลตราซาวนด์ และการปรับสภาพด้วยเอนไซม์เป็นเทคโนโลยีที่จะใช้ในวงจรป้อนกลับ โดยจะนำไปใช้กับชีวมวลที่ผ่านการย่อยเบื้องต้นและการแยกน้ำออกแล้ว ก่อนหมุนเวียนกลับเข้าสู่ถังปฏิกรณ์ก๊าซชีวภาพ ทั้งนี้ ประเด็นสำคัญที่มุ่งเน้นคือความยั่งยืนทางเศรษฐกิจโดยรวม (Uellendahl et al. 2013)
กิตติกรรมประกาศ
BIOMAN ได้รับทุนจากโครงการกรอบที่เจ็ดของสหภาพยุโรป ซึ่งบริหารจัดการโดย REA – หน่วยงานบริหารงานวิจัย: (FP7/2007-2013) ภายใต้ข้อตกลงให้ทุน n0 FP7-SME-2012, 315,664, “BIOMAN”
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
ก๊าซชีวภาพคืออะไรและประกอบด้วยอะไรบ้าง?
ก๊าซชีวภาพเป็นส่วนผสมของก๊าซที่เกิดจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน องค์ประกอบหลักคือมีเทน (CH₄) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) องค์ประกอบหลักของก๊าซชีวภาพคือมีเทน (CH₄) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ก๊าซชีวภาพสามารถผลิตได้จากวัตถุดิบ เช่น ของเสียทางการเกษตร มูลสัตว์ ขยะชุมชน วัสดุจากพืช น้ำเสีย เศษพืชจากสวนหรือพื้นที่สีเขียว หรือเศษอาหาร ก๊าซชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน และในหลายกรณีมีคาร์บอนฟุตพริ้นท์น้อยมาก
เนื่องจากมีเทน ไฮโดรเจน และคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) สามารถเผาไหม้หรือเกิดออกซิเดชันกับออกซิเจนได้ ก๊าซชีวภาพจึงถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน พลังงานนี้ส่วนใหญ่ใช้เป็นเชื้อเพลิงและเพื่อให้ความร้อน หรือแปลงเป็นไฟฟ้าและความร้อนผ่านเครื่องยนต์ก๊าซ
เหตุใดการผลิตก๊าซชีวภาพจึงต้องมีการปรับสภาพเบื้องต้น?
วัสดุเหลือทิ้งทางชีวภาพ เช่น มูลสัตว์และเศษเหลือทางการเกษตร มีเส้นใยในปริมาณสูง (5–80% ของวัตถุแห้ง) และมีศักยภาพในการผลิตมีเทนต่ำ ซึ่งมักทำให้โรงงานก๊าซชีวภาพไม่คุ้มทุน เนื่องจากผลผลิตก๊าซชีวภาพต่อตันต่ำ จึงมีการใช้การปรับสภาพเบื้องต้น (ด้วยวิธีทางกล ความร้อน เคมี และชีวภาพ) เพื่อเพิ่มผลผลิต
อัลตราซาวนด์กำลังสูงมีบทบาทอย่างไรในการย่อยชีวมวล?
อัลตราซาวนด์กำลังสูงเป็นวิธีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถปรับปรุงการย่อยชีวมวลและเพิ่มผลผลิตก๊าซชีวภาพได้อย่างมีนัยสำคัญ ในวงจรป้อนกลับ อัลตราซาวนด์เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญในการทำให้วัสดุแตกสลาย ซึ่งใช้ร่วมกับการลดขนาดและการปรับสภาพด้วยเอนไซม์
จะหาระบบอัลตราซาวนด์ที่เหมาะสมกับกระบวนการของฉันได้อย่างไร?
Hielscher มีเครื่องประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์ระดับห้องปฏิบัติการและระดับอุตสาหกรรม (กำลังสูงสุดถึง 16,000 W) และจะหารือเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะของคุณ เพื่อจัดหาระบบที่เหมาะกับระบบการย่อยหรือการปรับสภาพเบื้องต้นของคุณ
การใช้อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงการย่อยตะกอนเร่งส่วนเกินแบบใช้ออกซิเจนได้หรือไม่?
การใช้อัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงการย่อยตะกอน อัลตราซาวนด์ช่วยปรับปรุงกระบวนการโดยเพิ่มการทำลายผนังเซลล์และความพร้อมของสารตั้งต้นต่อการใช้ประโยชน์ทางชีวภาพ ซึ่งในการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะช่วยเพิ่มผลผลิตมีเทนต่อตันของชีวมวลเหลือทิ้ง สำหรับการย่อยตะกอนเร่งส่วนเกิน (WAS) แบบใช้ออกซิเจน กลไกเดียวกันของการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ยังช่วยเร่งการแตกสลายและไฮโดรลิซิส และสามารถลดปริมาตรตะกอนได้ ค้นพบประโยชน์ของการปรับสภาพด้วยอัลตราซาวนด์ในการย่อย WAS แบบใช้ออกซิเจน!
วรรณกรรม/เอกสารอ้างอิง
- 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 ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราซาวนด์สมรรถนะสูง ตั้งแต่ ระดับห้องปฏิบัติการ ไปจนถึง ระดับอุตสาหกรรม
