-1::1
Simple Hit Counter
Skip to content

Products

Solutions

×
×
Sign In

ES

EN - EnglishCN - 简体中文DE - DeutschES - EspañolKR - 한국어IT - ItalianoFR - FrançaisPT - Português do BrasilPL - PolskiHE - עִבְרִיתRU - РусскийJA - 日本語TR - TürkçeAR - العربية
Sign In Start Free Trial

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

Behavior
Biochemistry
Bioengineering
Biology
Cancer Research
Chemistry
Developmental Biology
View All
JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

Biological Techniques
Biology
Cancer Research
Immunology
Neuroscience
Microbiology
JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduate courses

Analytical Chemistry
Anatomy and Physiology
Biology
Calculus
Cell Biology
Chemistry
Civil Engineering
Electrical Engineering
View All
JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

Advanced Biology
Basic Biology
Chemistry
View All
JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

Biology
Chemistry

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

Accounting
Finance
Macroeconomics
Marketing
Microeconomics

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Authors

Teaching Faculty

Librarians

K12 Schools

Biopharma

Products

RESEARCH

JoVE Journal

Peer reviewed scientific video journal

JoVE Encyclopedia of Experiments

Video encyclopedia of advanced research methods

JoVE Visualize

Visualizing science through experiment videos

EDUCATION

JoVE Core

Video textbooks for undergraduates

JoVE Science Education

Visual demonstrations of key scientific experiments

JoVE Lab Manual

Videos of experiments for undergraduate lab courses

BUSINESS

JoVE Business

Video textbooks for business education

OTHERS

JoVE Quiz

Interactive video based quizzes for formative assessments

Solutions

Authors
Teaching Faculty
Librarians
K12 Schools
Biopharma

Language

Spanish

EN

English

CN

简体中文

DE

Deutsch

ES

Español

KR

한국어

IT

Italiano

FR

Français

PT

Português do Brasil

PL

Polski

HE

עִבְרִית

RU

Русский

JA

日本語

TR

Türkçe

AR

العربية

    Menu

    JoVE Journal

    Behavior

    Biochemistry

    Bioengineering

    Biology

    Cancer Research

    Chemistry

    Developmental Biology

    Engineering

    Environment

    Genetics

    Immunology and Infection

    Medicine

    Neuroscience

    Menu

    JoVE Encyclopedia of Experiments

    Biological Techniques

    Biology

    Cancer Research

    Immunology

    Neuroscience

    Microbiology

    Menu

    JoVE Core

    Analytical Chemistry

    Anatomy and Physiology

    Biology

    Calculus

    Cell Biology

    Chemistry

    Civil Engineering

    Electrical Engineering

    Introduction to Psychology

    Mechanical Engineering

    Medical-Surgical Nursing

    View All

    Menu

    JoVE Science Education

    Advanced Biology

    Basic Biology

    Chemistry

    Clinical Skills

    Engineering

    Environmental Sciences

    Physics

    Psychology

    View All

    Menu

    JoVE Lab Manual

    Biology

    Chemistry

    Menu

    JoVE Business

    Accounting

    Finance

    Macroeconomics

    Marketing

    Microeconomics

Start Free Trial
Loading...
Home
JoVE Journal
Environment
Evaluación de la gestión integrada de Digestión Anaerobia y carbonización hidrotermal para la pro...
Evaluación de la gestión integrada de Digestión Anaerobia y carbonización hidrotermal para la pro...
JoVE Journal
Environment
Author Produced
This content is Free Access.
JoVE Journal Environment
Evaluation of Integrated Anaerobic Digestion and Hydrothermal Carbonization for Bioenergy Production

Evaluación de la gestión integrada de Digestión Anaerobia y carbonización hidrotermal para la producción de bioenergía

Full Text
26,263 Views
07:34 min
June 15, 2014

DOI: 10.3791/51734-v

M. Toufiq Reza1, Maja Werner1, Marcel Pohl1, Jan Mumme1

1APECS Group,Leibniz Institute for Agricultural Engineering

AI Banner

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study explores the integration of a novel Upflow Anaerobic Solid State (UASS) reactor for biogas production with hydrothermal carbonization (HTC) of digestate into biochar. The research aims to enhance bioenergy production from fibrous feedstock, demonstrating the potential of combining these two bioenergy processes.

Key Study Components

Area of Science

  • Bioenergy production
  • Anaerobic digestion
  • Hydrothermal carbonization

Background

  • Anaerobic digestion involves multiple degradation steps of biomass.
  • Traditional methods are time and energy-intensive.
  • The UASS reactor offers advantages like solid-liquid separation.
  • HTC is a thermochemical process that converts biomass into stable biochar.

Purpose of Study

  • To combine UASS and HTC processes for improved bioenergy yield.
  • To evaluate the efficiency of biogas production from fibrous feedstock.
  • To analyze the properties of the produced biochar.

Methods Used

  • Utilization of a 39-liter UASS reactor for biogas production.
  • Hydrothermal carbonization of digestate at controlled temperatures.
  • Regular measurement of biogas composition using industrial analyzers.
  • Analysis of chemical properties of digestate and biochar.

Main Results

  • Maximum methane yield reached 270.4 liters per kilogram under thermophilic conditions.
  • Biogas composition varied between 41% to 61% methane.
  • HTC biochar exhibited high calorific value and stability.
  • Combined processes increased overall energy yield to 70%.

Conclusions

  • The integration of UASS and HTC significantly enhances bioenergy production.
  • HTC biochar has favorable properties for energy applications.
  • This approach could improve the efficiency of biomass waste management.

Frequently Asked Questions

What is the UASS reactor?
The UASS reactor is a novel system designed for efficient biogas production from solid biomass.
How does hydrothermal carbonization work?
HTC involves heating biomass in water under pressure to convert it into biochar.
What are the benefits of combining UASS and HTC?
Combining these processes increases overall bioenergy yield and improves waste management.
What types of feedstock were used in the study?
Fibrous feedstock, specifically raw wheat straw, was used in the experiments.
What were the main findings regarding methane production?
The study found that methane yields reached up to 270.4 liters per kilogram under optimal conditions.
How stable is the produced biochar?
The HTC biochar is very stable, hydrophobic, and has a calorific value similar to lignite coal.

Una novela de estado sólido (UAS) reactor anaeróbico de flujo ascendente se utilizó para la producción de biogás a partir de materia prima fibrosa. Lodos de digestión del reactor UAS se carboniza hidrotermal en HTC biochar en un reactor discontinuo a presión. La integración de los dos conceptos de bioenergía se aplicó en este estudio para aumentar la producción global de la bioenergía.

Hay cuatro pasos de degradación en cualquier digestión anaeróbica. En primer lugar, los polisacáridos se hidrolizan en monómeros. Los monómeros se convierten en lactatos y alcoholes de ácidos grasos bajos en carbono por agenesia.

En una cetogénesis. El producto de Agenesis se convierte en y formato. El último paso es la miogénesis, donde los microorganismos metagénicos producen metano a partir del producto Aceto SSIS.

La digestión anaeróbica tradicional de biomasa sólida es un proceso que requiere mucho tiempo y energía. Sin embargo, un nuevo reactor de estado sólido aeróbico y de flujo ascendente tiene todo el potencial para superar las deficiencias. Las ventajas significativas de este tipo de reactor es la separación espontánea de sólidos y líquidos.

Además, la circulación de líquido puede eliminar la costosa dirección La carbonización hidrotermal es un proceso de tratamiento termoquímico en el que la biomasa residual se calienta a 200 a 260 grados Celsius a una presión de saturación de agua de 4,5 a seis horas. El agua subcrítica en esta condición es muy reactiva. Como resultado, Hemi Cellose, junto con otros extractivos, se degrada alrededor de 180 a 200 grados Celsius, mientras que la celulosa reacciona alrededor de 220 a 2 grados Celsius y la lignina permanece en el arte HTC Biochar.

El producto sólido de HTC es muy fritable, hidrofóbico y estable. Tiene unas características caloríficas similares al carbón de lignito. El objetivo del trabajo era combinar estos dos procesos de producción de bioenergía juntos.

En este vídeo, mostraremos el principio de funcionamiento y el funcionamiento de un novedoso reactor UASS para la producción de biogás. Más adelante, también mostraremos la carbonización hidrotermal de los digeridos para la producción de biocore para una digestión aeróbica. Se utilizó un reactor UASS de 39 litros de cinco a 65 milímetros de largo.

Se alimentan chuletas de paja de trigo cruda. El contenido de materia seca orgánica de la materia prima fue del 85,9%, mientras que la fracción de fibra bruta fue del 46,3%Los reactores UASS fueron de acero inoxidable con una ventana de inspección hecha de vidrio acrílico. Se combinó un filtro anaeróbico de 30 litros con cada reactor UASS de 39 litros.

Cada filtro anaeróbico se llenó con un portador de biopelícula de polietileno 325. El portador de biopelícula tenía una superficie de 305 metros cuadrados por metro cúbico, la bomba de alto dolf accionada 5 2 0 1 se utilizó tanto en condiciones mesófilas como termófilas. Para el líquido de proceso, las yemas calefactoras se ajustaron al nivel de temperatura deseado del reactor para la alimentación diaria de los reactores UASS.

Se pesan 120 gramos de paja de madera. Se abre el tubo de alimentación UASS y se retira el muñón. La paja de madera se llena en el tubo de alimentación diagonal y se empuja hacia el fondo del reactor.

La superficie del techo está adherida al gas y el tubo de alimentación está cerrado. Las bombas funcionan de forma continua transportando 1,2 litros por hora de proceso filtrado a través del sistema del reactor. La composición del biogás se mide regularmente con el analizador de biogás industrial.

Aproximadamente tres kilogramos de digerido se eliminan una vez a la semana. Las muestras de proceso, líquidas y digeridas se analizaron semanalmente para determinar sus propiedades químicas. Para los experimentos de HTC se utilizó un reactor de la serie 4 5 5 5 de par 18 litros con un controlador par 4 8 4 8.

En este estudio se utilizó el paquete de software Spec view 3 2 8 4 9. Se pesó la paja digerida. La misma balanza se utilizó para medir 10 kilogramos de agua.

Tanto el agua digerida como el agua se introdujeron en el recipiente antes del cierre médico de la NU. El contenido del reactor se dirigía manualmente para evitar el bloqueo de la dirección de la hélice. El reactor estaba cerrado y asegurado por el travesaño.

Apriete el perno con la fuerza de 50 Newton metro. Las condiciones de reacción se establecieron en este experimento en particular. La temperatura se fijó en 230 grados centígrados con una velocidad de calentamiento de dos grados centígrados por minuto y mantuvo la temperatura durante seis horas.

Después de la fase de enfriamiento, se apagó y el gas se recogió en una bolsa de gas de 20 litros. El lodo se drenó a través de una válvula de bola de alta presión y alta temperatura. El líquido se recogió y se filtró.

El biocarbón producido fue desgarrado. El biocarbón húmedo se coloca en un horno a 105 grados centígrados. En este trabajo se utilizó un analizador de tres elementos vari EL.

En una bandeja de muestras, se pesaron 30 miligramos de óxido de tungsteno. Se colocaron de cinco a 10 miligramos de muestra seca en la bandeja de muestras. Mézclalo y envuélvelo.

La bandeja de muestras se coloca en un muestreador automático vari EL. Se inicia el análisis y los datos se almacenan en una computadora. El rendimiento máximo de metano fue de 270,4 litros por kilogramo para el funcionamiento termófilo y de 216,9 litros por kilogramo para el mesófilo.

El biogás contiene entre un 41 y un 61% de metano, y el resto es dióxido de carbono. La digestión seca se parece a la paja seca, solo que un poco más oscura en color. La estructura fibrosa se destruye en el biocarbón HTC.

En ausencia de estructura fibrosa, el biocarbón HTC se vuelve fritable. Apenas requiere presión para pulverizarlo. El biocarbón HTC es muy hidrofóbico.

Puede permanecer en contacto con el agua durante un tiempo prolongado. Si un kilogramo de paja cruda se carboniza hidrotermalmente, el biocarbón HTC tendrá un potencial de 11 megajulios. Pero con el proceso de combinación, se puede producir un total de 12,1 mega bioenergía.

La

digestión anaeróbica tiene un rendimiento energético del 20 al 25%, mientras que con la combinación de HTC, el rendimiento energético puede alcanzar hasta el 70%

Explore More Videos

Ciencias Ambientales Issue 88 biometano Hidrotermal carbonización (HTC) valor calorífico Biomasa Lignocelulósica UAS la digestión anaeróbica

Related Videos

Continuamente agitado digestor anaeróbico para convertir los desechos orgánicos en biogás: configuración del sistema y funcionamiento básico

11:31

Continuamente agitado digestor anaeróbico para convertir los desechos orgánicos en biogás: configuración del sistema y funcionamiento básico

Related Videos

35K Views

Digestión anaeróbica de bioplásticos para la producción de biogás

01:27

Digestión anaeróbica de bioplásticos para la producción de biogás

Related Videos

429 Views

Conversión de biomasa para la producción de hidrocarburos líquidos de combustible a través de vapor caliente-filtrada pirólisis rápida y catalítico de hidrotratamiento

11:28

Conversión de biomasa para la producción de hidrocarburos líquidos de combustible a través de vapor caliente-filtrada pirólisis rápida y catalítico de hidrotratamiento

Related Videos

27.4K Views

Reduciendo la emisión de combustible de madera de sauce por microondas de baja temperatura asistida por carbonización hidrotérmica

09:46

Reduciendo la emisión de combustible de madera de sauce por microondas de baja temperatura asistida por carbonización hidrotérmica

Related Videos

8.7K Views

Transformación de las sobras orgánicas del hogar en un sustituto de la turba

08:43

Transformación de las sobras orgánicas del hogar en un sustituto de la turba

Related Videos

8.9K Views

Producción, caracterización y cuantificación de biocarbón en el bosque utilizando hornos portátiles de tapa de llama

07:27

Producción, caracterización y cuantificación de biocarbón en el bosque utilizando hornos portátiles de tapa de llama

Related Videos

4.1K Views

Purificación de biogás mediante el uso de un sistema de microalgas-bacterias en estanques semiindustriales de algas de alta tasa

07:34

Purificación de biogás mediante el uso de un sistema de microalgas-bacterias en estanques semiindustriales de algas de alta tasa

Related Videos

3.5K Views

Medición del potencial de biometano de los residuos de restos de comida codigeridos anaeróbicamente con lodos activados por residuos mediante respirometría

06:11

Medición del potencial de biometano de los residuos de restos de comida codigeridos anaeróbicamente con lodos activados por residuos mediante respirometría

Related Videos

2K Views

Enfoque escalable paso a paso de la producción sostenible de bioplásticos a partir de residuos alimentarios

08:14

Enfoque escalable paso a paso de la producción sostenible de bioplásticos a partir de residuos alimentarios

Related Videos

1.4K Views

Transcripción y metabolito de perfiles para la Evaluación de árbol Tabaco y Poplar como materia prima para la industria basada en Bio

10:50

Transcripción y metabolito de perfiles para la Evaluación de árbol Tabaco y Poplar como materia prima para la industria basada en Bio

Related Videos

15.8K Views

JoVE logo
Contact Us Recommend to Library
Research
  • JoVE Journal
  • JoVE Encyclopedia of Experiments
  • JoVE Visualize
Business
  • JoVE Business
Education
  • JoVE Core
  • JoVE Science Education
  • JoVE Lab Manual
  • JoVE Quizzes
Solutions
  • Authors
  • Teaching Faculty
  • Librarians
  • K12 Schools
  • Biopharma
About JoVE
  • Overview
  • Leadership
Others
  • JoVE Newsletters
  • JoVE Help Center
  • Blogs
  • JoVE Newsroom
  • Site Maps
Contact Us Recommend to Library
JoVE logo

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. All rights reserved

Privacy Terms of Use Policies
WeChat QR code