Name: טיהור ביוגז באמצעות שימוש במערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-22T12:40:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: חקור טיהור ביוגז בקנה מידה תעשייתי באמצעות מערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה. שיטה זו מאפשרת הסרת פחמן דו-חמצני ומימן גופרתי תוך ייצור ביומתאן.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים לפרויקט DGAPA UNAM מספר IT100423 על המימון החלקי. אנו מודים גם ל-PROAN ול-GSI על שאפשרו לנו לחלוק חוויות טכניות בנוגע לביו-גז הפוטוסינתטי שלהם המשדרגים מתקנים מלאים. התמיכה הטכנית של פדרו פסטור הרננדס גררו, קרלוס מרטין סיגאלה, חואן פרנסיסקו דיאז מארקס, מרגריטה אליזבת סיסנרוס אורטיז, רוברטו סוטרו בריונס מנדז ודניאל דה לוס קובוס ואסקונסלוס מוערכת מאוד. חלק ממחקר זה נעשה במעבדה להנדסה סביבתית IIUNAM עם תעודת ISO 9001:2015.

1. הגדרת המערכת
הערה: דיאגרמת צנרת ומכשור (P&ID) של המערכת המתוארת בפרוטוקול זה מוצגת באיור 2.
<ol><li>הקמת כור<ol><li>הכינו את הקרקע על ידי פילוס ודחיסה שלה כדי לשפר את יציבות הכור.</li>
		<li>בשדה פתוח, חופרים שני חורים מוארכים ו-3 מ' מהסוף, בהמשך חופרים בור בעומק 3 מ'ו-1 מ' (המכונה באר אוורור).</li>
		<li>מקמו שני HRAPs (איור 3) בתוך החלל על תמיכות מתכת מכוסות גיאומברנה. כל כור חייב להיות בעל כושר פעולה של 22.2 מ '3.</li>
		<li>מקם משאבת אוויר לכל כור של 1728.42 וואט (2.35 כ"ס) קרוב לנקודה של HRAPs שבו נחפרו בארות האוורור.</li>
		<li>תקן גלגל משוטים (הנע על ידי מנוע חשמלי של 1103.24 וואט [1.5 כ"ס]) על פני הכור כדי לקדם מגע בין ביומסה למדיה.</li>
	</ol></li>
	<li>מערך טיפול בגזים (איור 4)<ol><li>בנו את עמוד הספיחה עם צינור פוליוויניל כלוריד (PVC) בגודל 6 אינץ', שבו זרם הכניסה נכנס 2 מ' מהחלק העליון המכוסה, וזרם היציאה זורם מלמטה (איור 2).</li>
		<li>הגדר את מיכל הספיגה (Vt: 2.55 m3), שבו זרם הכניסה הגזי (ביו-גז לא מטופל) מבעבע מלמטה דרך 11 צינורות דיפיוזר ומגיע מהמעכל האנאירובי דרך צינור PVC "4 העובר דרך מפוח ביוגז, רוטמטר "1 ויציאת דגימה, בעוד שהנוזל מגיע ממחזור המדיה לאחר עמוד הספיחה בתחתית המיכל. שקע הנוזל ממוקם בצד המיכל. הוא מוביל את המדיה המועשרת ב-CO2 לעמודת בקרת הרמה, והגז יוצא מהשקע בחלק העליון של המיכל, אשר מחובר לצינור PVC בגודל 1 אינץ' כדי להוביל ביו-מתאן שהתקבל למבער לצורך בעירתו הרציפה (איור 2).</li>
		<li>חברו את מיכל הספיגה לעמוד הספיחה דרך צינור PVC בגודל 4 אינץ', העובר דרך יציאת דגימה בין שתי הפעולות (איור 2).</li>
		<li>בנה את עמוד בקרת הרמה עם צינור PVC בגודל 6 אינץ' שבו הכניסה ממוקמת בתחתית. יש לו שני שקעים (נשלט עם שסתומי פרפר), בהתאם לצרכים של המערכת; הראשון נמצא בגובה של 2.5 מ' והשני במרחק של 3 מ' מהקרקע (איור 2).</li>
		<li>חבר את הפוטוביוריאקטורים של HRAP דרך צינור PVC בגודל 2 אינץ' לעמודת ספיחה בגודל 6 אינץ', העוברת דרך משאבה צנטריפוגלית של סירקולציה (1,103.24 ואט [1.5 כ"ס]) ורוטומטר "1 (איור 2).</li>
		<li>חבר את עמודת בקרת הרמה דרך צינור PVC בגודל 4 אינץ' לצינור PVC 40, העובר דרך יציאת דגימה. לאחר מכן, חברו אותו לחלק של צינורות PVC גמישים, לאחר מכן צינור PVC נוסף בלוח זמנים 40, ולבסוף, צינור PVC בגודל 4 אינץ', שנפתח לפוטוביוריאקטורים של HRAP (איור 2).</li>
		<li>הגדר את המעקף של עמוד הספיחה עם צינור PVC בגודל 2 אינץ' וחבר אותו לצינור הראשי לפני יציאת הדגימה (איור 2).</li>
	</ol></li>
</ol>2. בדיקה פונקציונלית של המערכת
<ol><li>משאבה צנטריפוגלית מחזור (1103.24 ואט [1.5 כ"ס])<ol><li>כדי לקבוע את קצב הזרימה המרבי של המשאבה, יש לכוון את החלק הפנימי למשך 10 דקות לפחות כדי למנוע שאיבת אוויר ולהפעיל אותו במתח של 230 וולט ופאזה אחת.</li>
		<li>בדוק את זרימת הסירקולציה על ידי מתן אפשרות לה לזרום דרך רוטמטר 1 אינץ '.</li>
	</ol></li>
	<li>מערכת ביוגז מבעבע<ol><li>כדי לקבוע את הכוח הדרוש לבעבוע לפחות עמוד אוויר שווה ערך ל-200 mbar, בדוק לפחות 3 מפוחים בעלי הספקים שונים (485.52 וואט [0.66 כ"ס], 1838.74 וואט [2.5 כ"ס] ו-3309.74 וואט [4.5 כ"ס]) על ידי הזרמת אוויר מבעבע לתוך מיכל הספיגה.</li>
		<li>ודא חזותית את הגודל והפיזור שאליהם מגיעות בועות האוויר בתוך המיכל. בתנאי ההפעלה המתוארים כאן, הקוטר הממוצע החזוי של הבועות הוא 3 מ"מ.</li>
	</ol></li>
</ol>3. חיסון וצמיחה בתנאי פנים
<ol><li>העבר זן טהור של Arthrospira maxima מלוחות אגר ל 15 מ"ל של מינרל מימי בינוני17 (NaHCO3 [10 גרם / ליטר], Na3PO4 ·12H2O [0.033 גרם / ליטר], NaNO3 [0.185 גרם / ליטר], MgSO4 ·7H2O [0.014 גרם / ליטר], FeSO4 ·7H2O [0.0008 גרם / ליטר], NaCl [0.4 גרם / ליטר]).</li>
	<li>הרחב את התרבית לצלוחיות של 500 מ"ל עם תווך מימי בלתי מזיק של Jourdan, תוך שימוש ב-100% מנפח הבקבוקון, ותן לו לגדול בפוטו-תקופות כהות של 12 שעות / 12 שעות באמצעות מנורות דיודה פולטות אור (LED) עם התקן הרכבה משטחית (SMD) 2835 המספק אור קר ב-2,000 לומן ובערבוב מתמשך על ידי בעבוע אוויר (0.3 ליטר/דקה או 0.6 vvm). (צעד שנמשך כחודש).</li>
	<li>המשך את תהליך ההרחבה על-ידי הוספת 20% מהנפח הקודם לנפח החדש עד שתגיע ל- 50 ליטר.</li>
	<li>התאימו את התרבות לתנאי הפעולה של האור הטבעי ולאמצעי התרבות בחממה בשקים שקופים של 50 ליטר (צעד שנמשך כחודשיים).</li>
	<li>המשך להגדיל בתנאים אלה עד 5 מ'3 פוטוביוריאקטורים HRAP (שלב שנמשך כחודשיים).</li>
</ol>4. התחלה תפעולית של המערכת בתנאי חוץ
<ol><li>הוסף את הנפח המלא של פוטוביוריאקטורים אלה של 5 מ' 3 HRAP לפוטוביוריאקטורים של HRAP של 13 מ' 3 הממוקמים בחוץ ומלא את שאר הנפח במדיום תרבית Jourdan. התחילו לערבב דרך גלגל ההנעה במהירות של 30 ס"מ לשנייה, וטפחו במצב אצווה במשך 15 יום או עד שהוא מגיע ל-0.7 גרם/ליטר (צעד שנמשך כחודש).</li>
	<li>ברגע שהצמיחה מגיעה ל-0.7 גרם לליטר, מעבירים את הנפח ל-HRAPהפועל 22.2 מ', מלאו את השאר במדיית ז'ורדאן וכוונו את גלגל ההנעה במהירות של 30 ס"מ לשנייה. תן לביומסה לגדול עד שהיא מגיעה ל -0.7 גרם / ליטר ו- pH של 10; ברגע שתנאים אלה מתקיימים, התחל לדגום ולקצור, במידת הצורך.</li>
	<li>התחל את מחזור הנוזלים מהפוטוביוריאקטור HRAP למיכל הספיגה בזרימה משתנה כדי להגדיל את פרודוקטיביות הביומסה. התחילו לבעבע ביוגז בזרימה ממוצעת של 3.5 מ' 3/שעה לאחר שעתיים כדי לספק פחמן אנאורגני לתרבית. שימו לב ל- pH מכיוון שהוא חייב להישאר מעל 9. הערה: לפני מחזור המדיה דרך מיכל הספיגה, יש להפעיל את המשאבה הצנטריפוגלית שתוארה לעיל.</li>
	<li>תוספת תזונתית: עקוב אחר תנאי החומרים המזינים מדי שבוע במהלך הקציר ומאזן החנקן הכולל בהנחה שהמצב היציב מחושב כפי שמוצג: MNaNO3 = (Mביומסה x 0.10)/0.12 [g] איפה: MNaNO3 = מסת נתרן חנקתי [g] M ביומסה = ביומסה שנקטפה [g] 1.10: תפוקת מסה של חנקן/ביומסה16 [גרם/גרם] 1.12: חלק מסה של חנקן בחנקת נתרן [g/g]</li>
	<li>עם תוצאות מאזן החנקן, נסח מחדש את מדיית Jourdan כדי להוסיף את הכמות הפרופורציונלית של Na3PO4·12H2O, MgSO4·7H2O, ו- FeSO4·7H2O. אין להוסיף עוד סודיום ביקרבונט או נתרן כלורי. הערה: יש להמיס את החומרים המזינים במים נקיים לפני הוספתם לכורים.</li>
	<li>יש לעקוב אחר אידוי המים ולהוסיף מדי שבוע במידת הצורך.</li>
</ol>5. דגימה וניתוח
<ol><li>ביוגז<ol><li>דגימת הביוגז ממוצא הדגימה לפני מיכל הספיגה וממוצא הדגימה לאחר המיכל על ידי חיבור שקית פוליוויניל פלואוריד 10 ליטר לשקע עם צינור גמיש בקוטר מתאים; הניחו כל אחד מהם בשקיות פוליוויניל פלואוריד נפרדות.</li>
		<li>כיול מנתח הגז הנייד על ידי הגדרת מתמר הלחץ לאפס והמתנה לייצוב. עשה זאת על ידי לחיצה על התחל, ולאחר מכן על הבא, וחיבור צינור שקוף וצינור צהוב כפי שהורה המנתח. לחץ על הבא ולבסוף, קריאות גז.</li>
		<li>חבר כל דגימה הכלולה בשקיות הפוליוויניל פלואוריד לאנלייזר, לחץ על הבא ומדוד את ריכוזי CH4, CO2, O2 ו- H2S כ- %vol משתי נקודות המערכת.</li>
		<li>קבע את יחס המחזור הנפחי בין נוזל לביוגז (L/G) על ידי חלוקת זרימת מחזור הנוזל בזרימת ייצור הביוגז. חשב את זרימת הגז המתאימה (m3/h) המציגה את היעילות הגבוהה ביותר של הסרת CO2 ו- H2S.</li>
	</ol></li>
	<li>מדידה מקוונת של תנאי המערכת (pH, חמצן מומס, טמפרטורה)<ol><li>כיול כל החיישנים בהתאם למפרט היצרן.</li>
		<li>מקם חיישן pH, חיישן חמצן מומס (DO) וחיישן טמפרטורה בנוזל של כל HRAP. הערה: לקבלת המותג והמפרטים עבור כל אחד מהחיישנים, עיין בקובץ טבלת החומרים.</li>
		<li>חבר את חיישני ה- pH וה- DO להתקן רכישת נתונים המורכב ממעבד ארבע ליבות במהירות 1.4 GHz 64 סיביות המחובר למסך נייד המאחסן תוכנית Python מוכנה מראש שנכתבה בסביבת פיתוח ולמידה משולבת (IDLE) 2.7.<ol><li>פתח את התוכנית דרך המסך וציין את מרווחי הזמן לאחסון כל נקודת נתונים (במקרה זה, כל 2 דקות).</li>
			<li>צור גיליון אלקטרוני שבו התוכנית תאחסן באופן אוטומטי את הנתונים שהיא אוספת.</li>
			<li>לחץ על הכפתור שקורא ON, המציין שהוא מוכן להתחיל לאחסן נתונים.</li>
			<li>כדי לעצור את איסוף הנתונים, לחץ על הכפתור שקורא OFF.</li>
			<li>כדי להוריד את המידע, הכנס אפיק טורי אוניברסלי (USB) וייבא את הגיליון האלקטרוני.</li>
		</ol></li>
		<li>חבר את חיישן הטמפרטורה למקליט תרמי כדי לאחסן את הנתונים שהוקלטו במהלך הניסויים.</li>
	</ol></li>
	<li>מבחני גישוש קצרים<ol><li>קבע את ה- L/G היעיל ביותר<ol><li>לווסת את זרימת הביוגז הנכנסת כדי לבחור את ערך L/G שייבדק (0.5, 1, 1.5, 1.6, 2, 2.5, 3.3, 3.4).</li>
			<li>מדוד את ה- pH ואת ריכוזי הכניסה והיציאה של כל גז (CH4, CO2, H2S, O2, N2) בהתחלה וכל 15 דקות במשך שעה (60 דקות), באמצעות המכשירים שתוארו קודם לכן.</li>
			<li>קבע את L / G היעיל ביותר על ידי השוואת ערכי היציאה ובחר את הנוח ביותר בהתאם לצרכי הניסוי.</li>
		</ol></li>
		<li>הקשר בין L / G, pH ו- CO2<ol><li>בחר לפחות שני L / G להשוואה.</li>
			<li>עבור כל L/G, מדוד את ה- pH ואת ריכוזי הכניסה והיציאה של CO2, ושל H2S, O2 ו- N2 כבקרה בהתחלה, כל 15 דקות במשך 60 דקות, ולאחר מכן כל שעה בסך הכל 5 שעות, באמצעות המכשירים שתוארו קודם לכן.</li>
			<li>חשב את אחוזי הסרת CO2 באמצעות המשוואה: הסרת CO2 = ((CO2אינץ' - CO2החוצה)/(CO2אינץ')) x 100</li>
			<li>גרף את התוצאות והשווה את ההתנהגות של pH ו- CO2 עבור כל L / G של נבדק.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>עקומת כיול למתאם משקל ביומסה לליטר תרבית לעומת ספיגה ב-750 ננומטר18<ol><li>דגמו את תרבית האצות כדי לנסות לקבל ספיגה של 1.0. אם לתרבית יש ספיגה מתחת ל-1.0, יש לחלץ מים על ידי סינון (מסנן של 0.45 מיקרומטר) מדגימת תרבית. אם הספיגה גדולה מ-1, ניתן להפחית אותה על ידי הוספת מדיום תרבית טרי.</li>
		<li>הכינו חמישה תרחיפים של תאי אצות באמצעות הדגימה והוסיפו מדיום תרבית טרי, באחוזי נפח/נפח (V/V): 100%, 80%, 60%, 40% ו-20%.</li>
		<li>מדוד ורשום את הספיגה ב- 750 ננומטר מתוך חמש התמיסות באמצעות ספקטרופוטומטר באמצעות קוביות פלסטיק, כאשר מדיום התרבית הטרי הוא החסר.</li>
		<li>קבע את משקל הביומסה לליטר תרבית של כל תרחיף על ידי סינון 10 מ"ל דרך מסנן ששקל בעבר 0.45 מיקרומטר וייבוש הדגימה במייבש סיליקה למשך 24 שעות ולאחר מכן 48 שעות כדי להבטיח משקל קבוע. חזור על שלב זה עבור כל אחד מחמשת הפתרונות. הערה: טמפרטורה גבוהה יותר (מעל 60°C) אינה מומלצת לייבוש עקב אובדן של תרכובות מפתח מסוימות שעלולות לנדיף ולשנות את משקל הדגימה.</li>
		<li>לאחר אישור המשקל, חשב את ריכוז הביומסה בתוך הכור באמצעות המשוואה: ריכוז ביומסה = (משקל ביומסה - משקל מסנן) x 1000/נפח מסונן [g/L]</li>
		<li>בצע רגרסיה ליניארית של נתוני משקל הביומסה בגרמים לליטר תרבית כפונקציה של הספיגה הנמדדת ב -750 ננומטר באמצעות גיליון אלקטרוני או כל תוכנה אחרת. מקדם הרגרסיה הליניארית צריך להיות גדול מ -0.95; אחרת, העקומה אינה שימושית, ויש לחזור על הפרוטוקול. הערה: הוא מתואר כמשקל ביומסה ולא כמשקל יבש כמו רוב השיטות מכיוון ששיטת הייבוש בה נעשה שימוש אינה מאפשרת הסרה מלאה של מים בדגימה, ומשאירה תכולת מים של פחות מ -5% 19.</li>
	</ol></li>
	<li>גידול ביומסה<ol><li>לפקח על הכורים כל יום. לוקחים דגימה של 1 ליטר מנקודת האמצע בין גלגל המשוטים לחזרתו מכל תרבית ומביאים אותה למעבדה.</li>
		<li>בדוק את צמיחת המושבה ואת טוהר התרבות תחת המיקרוסקופ.</li>
		<li>מדוד ורשום את הספיגה ב- 750 ננומטר של הדגימות באמצעות ספקטרופוטומטר, כאשר מדיום התרבית הטרי הוא הריק.</li>
		<li>השווה עם עקומת הכיול כדי לקבל את משקל הביומסה המשוער בגרמים לליטר.</li>
		<li>תעד את הצמיחה של כל כור מרוץ.</li>
	</ol></li>
	<li>ייצור ביומסה - קציר<ol><li>לפקח על הכורים כל יום. אם גידול הביומסה עולה מעל 0.7 גרם לליטר במהלך הדגימה, יש צורך בקציר.</li>
		<li>לסירוגין בין שני HRAPs, מניחים רשת פוליאסטר על גבי קטע בקצה אחד של הכור ומניחים קצה של צינור PVC גמיש בתוך זרימת הנוזל כך שהקצה השני מנקז את הנוזל על גבי הרשת.</li>
		<li>מסננים בין 4500 ליטר ל-7500 ליטר (תלוי ברוויה הביומסה של הכור) אל הרשת, תוך שמירה על זרימה רציפה חזרה ל-HRAP המתאים. הביומסה תישמר על הרשת.</li>
		<li>כדי לקצור, הסירו את הרשת מראש הכור והניחו אותה על משטח אחר כדי לגרד את הביומסה והכניסו אותה למשפך.</li>
		<li>לדחוף את הביומסה דרך המשפך כדי ליצור צורות מוארכות על גבי רשת נקייה ויבשה; הניחו את הרשת בחדר חם ומקורה (34-36 מעלות צלזיוס) למשך 48-72 שעות.</li>
		<li>לאחר הייבוש, להסיר את הביומסה מן הרשת ולשקול אותו. חשב את ריכוז הביומסה שנקצר בגרם / ליטר באמצעות המשוואות הבאות: נפח הנוזל המנוקז = קצב זרימת המשאבה x זמן ניקוז [L] ריכוז ביומסה שנקצר = משקל ביומסה של ביומסה שנקטפה/נפח נוזל מנוקז [g/L]</li>
	</ol></li>
</ol>

גידול מיקרו-אצות לביו-מתאן מפסולת חזירים ביוגז

<ol><li>Muñoz, R., Meier, L., Diaz, I., Jeison, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+the+state-of-the-art+of+physical%2Fchemical+and+biological+technologies+for+biogas+upgrading%5BTitle%5D)+AND+%22Rev+Environ+Sci+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">A review on the state-of-the-art of physical/chemical and biological technologies for biogas upgrading.</a> Rev Environ Sci Biotechnol. 14, 727-759 (2015).</li>
<li>Karimi, B., Shokrinezhad, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Air+pollution+and+mortality+among+infant+and+children+under+five+years%3A+A+systematic+review+and+meta-analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Atmospheric+Pollut+Res%22%5BJournal%5D)">Air pollution and mortality among infant and children under five years: A systematic review and meta-analysis.</a> Atmospheric Pollut Res. 11 (6), 61-70 (2020).</li>
<li>Koengkan, M., Fuinhas, J. A., Silva, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+the+capacity+of+renewable+energy+consumption+to+reduce+outdoor+air+pollution+death+rate+in+Latin+America+and+the+Caribbean+region%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Pollut+Res%22%5BJournal%5D)">Exploring the capacity of renewable energy consumption to reduce outdoor air pollution death rate in Latin America and the Caribbean region.</a> Environ Sci Pollut Res. 28, 1656-1674 (2021).</li>
<li>Alvarez-Herranz, A., Balsalobre-Lorente, D., Shahbaz, M., Cantos, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+innovation+and+renewable+energy+consumption+in+the+correction+of+air+pollution+levels%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Policy%22%5BJournal%5D)">Energy innovation and renewable energy consumption in the correction of air pollution levels.</a> Energy Policy. 105, 386-397 (2017).</li>
<li>Razmjoo, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+technical+analysis+investigating+energy+sustainability+utilizing+reliable+renewable+energy+sources+to+reduce+CO2+emissions+in+a+high+potential+area%5BTitle%5D)+AND+%22Renew+Energy%22%5BJournal%5D)">A technical analysis investigating energy sustainability utilizing reliable renewable energy sources to reduce CO2 emissions in a high potential area.</a> Renew Energy. 164, 46-57 (2021).</li>
<li>Franco-Morgado, M., Tabaco-Angoa, T., Ramírez-García, M. A., González-Sánchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+for+decreasing+the+O2+content+in+the+upgraded+biogas+purified+via+microalgae-based+technology%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Manage%22%5BJournal%5D)">Strategies for decreasing the O2 content in the upgraded biogas purified via microalgae-based technology.</a> J Environ Manage. 279, 111813(2021).</li>
<li>Bailón, L., Hinge, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBail%C3%B3n%2C+L+%22Report%3A+Biogas+and+Bio-Syngas+Upgrading%22">Report: Biogas and Bio-Syngas Upgrading</a>. , Danish Technological Institute, Aarhus. (2012).</li>
<li>Persson, M., Jonsson, O., Wellinger, A. Biogas Upgrading to Vehicle Fuel Standards and Grid Injection. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPersson%2C+M+%22Brochure+of+IEA+Task+37.+Energy+from+Biogas+and+Landfill+Gas%22">Brochure of IEA Task 37. Energy from Biogas and Landfill Gas</a>. , (2006).</li>
<li>Soreanu, G., Béland, M., Falletta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Approaches+concerning+siloxane+removal+from+biogas+--+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Biosystems+Engineering%22%5BJournal%5D)">Approaches concerning siloxane removal from biogas -- a review.</a> Canadian Biosystems Engineering. 53, 8.1-8.18 (2011).</li>
<li>Toro-Huertas, E. I., Franco-Morgado, M., de los Cobos Vasconcelos, D., González-Sánchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photorespiration+in+an+outdoor+alkaline+open-photobioreactor+used+for+biogas+upgrading%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">Photorespiration in an outdoor alkaline open-photobioreactor used for biogas upgrading.</a> Sci Total Environ. 667, 613-621 (2019).</li>
<li>Cozma, P., Wukovits, W., Mămăligă, I., Friedl, A., Gavrilescu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+and+simulation+of+high+pressure+water+scrubbing+technology+applied+for+biogas+upgrading%5BTitle%5D)+AND+%22Clean+Technol+Environ+Policy%22%5BJournal%5D)">Modeling and simulation of high pressure water scrubbing technology applied for biogas upgrading.</a> Clean Technol Environ Policy. 17, 373-391 (2015).</li>
<li>Sheets, J. P., Shah, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techno-economic+comparison+of+biogas+cleaning+for+grid+injection%2C+compressed+natural+gas%2C+and+biogas-to-methanol+conversion+technologies%3A+Techno-economic+analysis+of+existing+and+emerging+biogas+upgrading+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Biofuels+Bioprod+Biorefining%22%5BJournal%5D)">Techno-economic comparison of biogas cleaning for grid injection, compressed natural gas, and biogas-to-methanol conversion technologies: Techno-economic analysis of existing and emerging biogas upgrading technologies.</a> Biofuels Bioprod Biorefining. 12, 412-425 (2018).</li>
<li>Toledo-Cervantes, A., Estrada, J. M., Lebrero, R., Muñoz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+analysis+of+biogas+upgrading+technologies%3A+Photosynthetic+vs+physical%2Fchemical+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Res%22%5BJournal%5D)">A comparative analysis of biogas upgrading technologies: Photosynthetic vs physical/chemical processes.</a> Algal Res. 25, 237-243 (2017).</li>
<li>Marín, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anaerobic+digestion+of+food+waste+coupled+with+biogas+upgrading+in+an+outdoors+algal-bacterial+photobioreactor+at+pilot+scale%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Anaerobic digestion of food waste coupled with biogas upgrading in an outdoors algal-bacterial photobioreactor at pilot scale.</a> Fuel. 324, 124554(2022).</li>
<li>Bahr, M., Díaz, I., Dominguez, A., González Sánchez, A., Muñoz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microalgal-biotechnology+as+a+platform+for+an+integral+biogas+upgrading+and+nutrient+removal+from+anaerobic+effluents%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Microalgal-biotechnology as a platform for an integral biogas upgrading and nutrient removal from anaerobic effluents.</a> Environ Sci Technol. 48 (1), 573-581 (2014).</li>
<li>Franco-Morgado, M., Alcántara, C., Noyola, A., Muñoz, R., González-Sánchez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+study+of+photosynthetic+biogas+upgrading+based+on+a+high+rate+algal+pond+under+alkaline+conditions%3A+Influence+of+the+illumination+regime%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">A study of photosynthetic biogas upgrading based on a high rate algal pond under alkaline conditions: Influence of the illumination regime.</a> Sci Total Environ. 592, 419-425 (2017).</li>
<li>Jourdan, J. P. Manuel de culture artisanale de spiruline. , https://www.scribd.com/document/513003475/Manuel-de-Culture-Artisanale-de-Spiruline (2006).</li>
<li>Lu, L., Yang, G., Zhu, B., Pan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+on+three+quantitating+methods+of+microalgal+biomass%5BTitle%5D)+AND+%22Indian+J+Geo-Mar+Sci%22%5BJournal%5D)">A comparative study on three quantitating methods of microalgal biomass.</a> Indian J Geo-Mar Sci. 46, 2265-2272 (2017).</li>
<li>Sukarni, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermogravimetric+analysis+of+the+combustion+of+marine+microalgae+Spirulina+platensis+and+its+blend+with+synthetic+waste%5BTitle%5D)+AND+%22Heliyon%22%5BJournal%5D)">Thermogravimetric analysis of the combustion of marine microalgae Spirulina platensis and its blend with synthetic waste.</a> Heliyon. 6 (9), e04902(2020).</li>
<li>Kundu, S., Zanganeh, J., Moghtaderi, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+understanding+explosions+from+methane-air+mixture%5BTitle%5D)+AND+%22J+Loss+Prev+Process+Ind%22%5BJournal%5D)">A review on understanding explosions from methane-air mixture.</a> J Loss Prev Process Ind. 40, 507-523 (2016).</li>
<li>Serejo, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+biogas+flow+rate+on+biomass+composition+during+the+optimization+of+biogas+upgrading+in+microalgal-bacterial+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">Influence of biogas flow rate on biomass composition during the optimization of biogas upgrading in microalgal-bacterial processes.</a> Environ Sci Technol. 49 (5), 3228-3236 (2015).</li>
<li>Toledo-Cervantes, A., Madrid-Chirinos, C., Cantera, S., Lebrero, R., Muñoz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+the+gas-liquid+flow+configuration+in+the+absorption+column+on+photosynthetic+biogas+upgrading+in+algal-bacterial+photobioreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">Influence of the gas-liquid flow configuration in the absorption column on photosynthetic biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors.</a> Bioresour Technol. 225, 336-342 (2017).</li>
<li>Posadas, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Minimization+of+biomethane+oxygen+concentration+during+biogas+upgrading+in+algal-bacterial+photobioreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Res%22%5BJournal%5D)">Minimization of biomethane oxygen concentration during biogas upgrading in algal-bacterial photobioreactors.</a> Algal Res. 12, 221-229 (2015).</li>
<li>González Sánchez, A., FloresMárquez, T. E., Revah, S., Morgan Sagastume, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enrichment+and+cultivation+of+a+sulfide-oxidizing+bacteria+consortium+for+its+deploying+in+full-scale+biogas+desulfurization%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Enrichment and cultivation of a sulfide-oxidizing bacteria consortium for its deploying in full-scale biogas desulfurization.</a> Biomass Bioenergy. 66, 460-464 (2014).</li>
<li>González-Sánchez, A., Posten, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+of+H2S+during+the+cultivation+of+Chlorella+sp.+deployed+for+biogas+upgrading%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Manage%22%5BJournal%5D)">Fate of H2S during the cultivation of Chlorella sp. deployed for biogas upgrading.</a> J Environ Manage. 191, 252-257 (2017).</li>
<li>Hussain, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microalgae+an+ecofriendly+and+sustainable+wastewater+treatment+option%3A+Biomass+application+in+biofuel+and+bio-fertilizer+production.+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Renew+Sustain+Energy+Rev%22%5BJournal%5D)">Microalgae an ecofriendly and sustainable wastewater treatment option: Biomass application in biofuel and bio-fertilizer production. A review.</a> Renew Sustain Energy Rev. 137, 137(2021).</li>
<li>lvarez-González, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Can+microalgae+grown+in+wastewater+reduce+the+use+of+inorganic+fertilizers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Environ+Manage%22%5BJournal%5D)">Can microalgae grown in wastewater reduce the use of inorganic fertilizers.</a> J Environ Manage. 323, 116224(2022).</li>
<li>Deepika, P., MubarakAli, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+and+assessment+of+microalgal+liquid+fertilizer+for+the+enhanced+growth+of+four+crop+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Biocatal+Agric+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Production and assessment of microalgal liquid fertilizer for the enhanced growth of four crop plants.</a> Biocatal Agric Biotechnol. 28, 101701(2020).</li>
<li>Huguen, P., Le Saux, G. Perspectives for a european standard on biomethane: a Biogasmax proposal. , https://trimis.ec.europa.eu/sites/default/files/project/documents/20120601_135059_69928_d3_8_new_lmcu_bgx_eu_standard_14dec10_vf__077238500_0948_26012011.pdf (2010).</li>
<li>Gas Networks, Ireland. Biomethane - Oxygen Content Assessment. , https://www.gasnetworks.ie/docs/corporate/gas-regulation/Oxygen-concentration-report-17985-AI-RPT-001-Rev-5-Biomethane-review-Penspen.pdf (2018).</li>
<li>Wellinger, A. European biomethane standards for grid injection and vehicle fuel use. , European Biogas Association. https://www.biosurf.eu/wordpress/wp-content/uploads/2015/06/9.-Arthur_Wellinger.pdf (2017).</li>
<li>Diario Oficial de la Federación. NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SECRE-2010, Especificaciones del gas natural (cancela y sustituye a la NOM-001-SECRE-2003, Calidad del gas natural y la NOM-EM-002-SECRE-2009, Calidad del gas natural durante el periodo de emergencia severa). , https://www.dof.gob.mx/normasOficiales/3997/sener/sener.html (2010).</li>
<li>Sharifian, R., Wagterveld, R. M., Digdaya, I. A., Xiang, C., Vermaas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+carbon+dioxide+capture+to+close+the+carbon+cycle%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Electrochemical carbon dioxide capture to close the carbon cycle.</a> Energy Environ Sci. 14, 781-814 (2021).</li>
<li>Masojídek, J., Torzillo, G., Koblížek, M. Photosynthesis in Microalgae. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMasoj%C3%ADdek%2C+J+%22Handbook+of+Microalgal+Culture%22">Handbook of Microalgal Culture</a>. , John Wiley & Sons. (2013).</li>
<li>Rendal, C., Witt, J., Preuss, T. G., Ashauer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+framework+for+algae+modeling+in+regulatory+risk+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Toxicol+Chem%22%5BJournal%5D)">A framework for algae modeling in regulatory risk assessment.</a> Environ Toxicol Chem. 42 (8), 1823-1838 (2023).</li>
<li>Alami, A. H., Alasad, S., Ali, M., Alshamsi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+algae+for+CO2+capture+and+accumulation+and+simultaneous+production+of+biomass+for+biodiesel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Total+Environ%22%5BJournal%5D)">Investigating algae for CO2 capture and accumulation and simultaneous production of biomass for biodiesel production.</a> Sci Total Environ. 759, 143529(2021).</li>
</ol>

ניגוד עניינים. המחברים מצהירים כי אין להם ניגוד עניינים.

לאורך השנים, טכנולוגיית אצות זו נבדקה ושימשה כחלופה לטכניקות הפיזיקוכימיות הקשות והיקרות לטיהור ביוגז. בפרט, הסוג Arthrospira נמצא בשימוש נרחב למטרה ספציפית זו, יחד עם כלורלה. עם זאת, ישנן מתודולוגיות מעטות הנעשות בקנה מידה תעשייתי למחצה, מה שמוסיף ערך להליך זה.
חיוני לשמור על ריכוזי O2 נמוכים יותר על ידי שימוש ביחס L/G נכון; עם זאת, הדבר תלוי באזור שבו פרוטוקול זה יוחל. תכולת החמצן מווסתת מאוד בביו-מתאן עקב סכנת פיצוץ וקורוזיה בצנרת. מדינות מסוימות באיחוד האירופי דורשות שתכולה תהיה נמוכה כמו 1%vol 29,30,31. מתאן, לעומת זאת, חייב להיות בריכוז של יותר מ 65% vol31. במקסיקו, אין כמעט רגולציה לגבי ביוגז וביו-מתאן, שכן הוא נחשב שווה ערך לגז טבעי, שם על פי תקנים מקסיקניים32, התוכן המינימלי של CH4 בביו-מתאן הוא 84%vol ותכולת O2 מקסימלית של 0.20% vol מותרת.
בנוסף, pH קובע במידה רבה את סילוקCO2, יותר מאשר L/G, במהלך הגידול, ולכן זה קריטי לשמור על שליטה נאותה של pH לאורך כל המתודולוגיה, במיוחד במהלך ביוגז מבעבע. חשוב להבין כי ברגע ש-CO2 מסיס בנוזל, יש שיווי משקל כימי שמשפיע ישירות על רמות ה-pH. ברמות ה- pH שתרבויות אלה התנודדו סביבן (8.5-9.5), ביקרבונטים הם הצורה שבה מולקולה זו נמצאת, עם עלייה קלה של קרבונטים בקצה העליון של טווח ה- pH33. בצורה זו, המיקרו-אצות מסוגלות גם לעכל את הפחמן במהלך התגובות החשוכות של הפוטוסינתזה כדי לייצר פחמימות34. גם העיתוי של בעבוע הביוגז חשוב, ומומלץ לשמור על בעבוע בשעות היום. עם זאת, L/G משפיע גם על הסרתCO2 ועל pH, כפי שניתן לראות באיור 5. אחוזי ההסרה וה-pH ביחס של 1.58 היו פחות עקביים ונמוכים בהרבה מאלה שנרשמו ביחס של 1.64. ניתן לייחס התנהגות זו לצריכה גבוהה יותר של גז ביחס המחזור (יותר גז יוצר יחס קטן יותר), אשר הוריד את ה- pH בקצב מהיר יותר. עם זאת, ניתן גם לטעון כי ה- pH ההתחלתי עבור 1.64 היה גבוה יותר, אשר העדיף את ההתנהגות האגירה של יעילות סילוק CO2 במהלך בדיקה זו. L/G בפרוטוקול זה נשלט באמצעות כמות הביו-גז המבעבע; עם זאת, פרוטוקולים אחרים משנים את קצב הנוזל המחזורי, שהוא גם אופציה. יתר על כן, לא ניתן לבעבע ביוגז בלילה בשל החמצת התרבית וחילוף החומרים של האצות, שכן אין אור מלאכותי בשלב זה.
תופעה נוספת שמציגה שונות בתוקף התוצאות היא בעבוע האוויר לסירוגין המשמש למניעת שקיעת ביומסה בכורים, המונע עיכוב גדילה על ידי הצטברות חמצן. עם זאת, לא ניתן להימנע מכך אם משתמשים בשיטה זו. חלופה למבעבעי אוויר היא הוספת גלגלי משוטים נוספים כדי לשפר את התנועה לאורך הכור, מה שעשוי להיות יעיל בניסויים אחרים. מצד שני, שטחי הקרקע הנרחבים הדרושים להתקנת הכורים, כמו גם הצריכה המשמעותית של מים כדי להפעיל ולתחזק את המערכת על מנת להשיג תפוקה ביו-מתאן הוגנת.
חשוב לציין כי תהליך דגימה רגיל זה משתמש בעקומת כיול משקל הביומסה - ספיגה (איור 9), כאשר המתאם בין הנתונים הוא כמעט 1 (0.9995); בעוד שהשיטה אולי אינה מבוססת על מאמר קודם על אותן אצות, מקדם הקביעה מראה קשר סטטיסטי חזק לכך ששיטה זו אמינה. יתר על כן, רלוונטי לתאר את חשיבות הדיגום והקטיף הן במתודולוגיה כמו זו. הדגימה אפשרה תחזוקה נאותה של תרבית האצות, ואילו הקציר שירת מטרה משולשת: ראשית, הוא נמנע מעיכוב גדילה בשל צפיפות יתר בתרבית שעלולה לגרום להצטברות חמצן35; שנית, התאוששות ביומסה של אצות יכולה להוביל להזדמנויות כלכליות נוספות; ולבסוף, היא העניקה הזדמנות נוספת למדוד את מגמת הצמיחה של התרבות.
עם זאת, קביעת המומנטים המתאימים לקציר (שבפרוטוקול זה מוגדרים על ידי תוצאות הדגימה) היא גם צעד קריטי מכיוון שהיא מורידה את הביומסה בכורים. ריכוז ביומסה נמוך יותר משפיע על pH וסילוקCO2 כמחזור: בתנאי מערכת שליליים (למשל, בערכי pH נמוכים יותר), צמיחת הביומסה מאטה, מה שבתורו מוריד את יכולת המערכת לסלקCO2 מכיוון שיש פחות ביומסה לעכל אותו; יותרCO2 מומס יחמיץ, את אמצעי התרבות, ויסגור את מעגל36. גורמים רבים אחרים תורמים לצמיחת pH וביומסה, שאין להתעלם מהם בפישוט יתר זה של סיבה-תוצאה; זמינות חנקן יכולה להיות חשובה ביותר עבור אצות Arthrospira maxima, כמו גם תנאי אקלים כמו טמפרטורה ועוצמת אור16,36, אשר לא ניתן לשלוט במערכת כמו זו. לדוגמה, תוספת של אוריאה, כפי שניתן לראות באיור 4, היא הוכחה שחנקן, יחד עם ערכי pH גבוהים יותר, יכולים לווסת מערכת אצות.
מגבלות נוספות של שיטה זו קשורות לפריון הקציר, שבהשוואה לדגימה, הוא כ-50% פחות יעיל, מה שמעכב את הכדאיות הכלכלית של המערכת ויחייב שיפור של טכניקות הסינון. תוצאות הקציר מוערכות יתר על המידה ב-6% (כפי שנמדד לאחר מכן בשיטות משקל יבש סטנדרטיות), בהתחשב בכך שתנאי הייבוש בחלק זה של הפרוטוקול אינם מביאים לסילוק מלא של המים. בנושא הביומסה, תוצאות הדגימה (כולל עקומת הכיול) מוערכות יתר על המידה בלפחות 5% בשל חיסול לא מלא של מים במתודולוגיה19; עם זאת, מאז השגיאה היא שיטתית, מומלץ רק להמשיך עם ניתוח thermogravimetric כדי לאמת את תכולת המים בתרבות לשקול ולבצע את התיקונים האנליטיים לתוצאות ועקומת כיול.

בשנים האחרונות התפתחו מספר טכנולוגיות לטיהור ביו-גז לביו-מתאן, המקדמות את השימוש בו כדלק שאינו מאובנים, ובכך מפחיתות פליטות מתאן בלתי ניתנות לפירוק1. זיהום אוויר הוא בעיה המשפיעה על רוב אוכלוסיית העולם, במיוחד באזורים עירוניים; בסופו של דבר, כ-92% מאוכלוסיית העולם נושמת אוויר מזוהם2. באמל"ט שיעורי זיהום האוויר נוצרים בעיקר כתוצאה משימוש בדלקים, כאשר בשנת 2014 48% מזיהום האוויר נגרם על ידי מגזר ייצור החשמל והחום3.
בעשור האחרון הוצעו יותר ויותר מחקרים על הקשר בין מזהמים באוויר לבין העלייה בשיעורי התמותה, הטוענים כי קיים מתאם חזק בין שני מערכי הנתונים, במיוחד בקרב אוכלוסיות ילדים.
כדרך להימנע מהמשך זיהום האוויר, הוצעו מספר אסטרטגיות; אחד מהם הוא שימוש במקורות אנרגיה מתחדשים, כולל טורבינות רוח ותאים פוטו-וולטאיים, המפחיתים את שחרור ה-CO2 לאטמוספירה 4,5. מקור אנרגיה מתחדשת נוסף מגיע מביוגז, תוצר לוואי של עיכול אנאירובי של חומר אורגני, המיוצר יחד עם עיכול אורגני נוזלי6. גז זה מורכב מתערובת של גזים, והפרופורציות שלהם תלויות במקור החומר האורגני המשמש לעיכול אנאירובי (בוצת ביוב, זבל בקר או פסולת ביולוגית אגרו-תעשייתית). באופן כללי, פרופורציות אלה הן CH4 (53%-70%vol), CO2 (30%-47%vol), N2 (0%-3%vol), H2O (5%-10%vol), O2 (0%-1%vol), H2S (0-10,000 ppmv), NH3 (0-100 ppmv), פחמימנים (0-200 mg/m3) ו siloxanes (0-41 mg/m3)7,8,9, כאשר הקהילה המדעית מעוניינת בגז המתאן מכיוון שזהו המרכיב האנרגטי המתחדש של התערובת.
עם זאת, לא ניתן פשוט לשרוף ביוגז כפי שהושג מכיוון שתוצרי הלוואי של התגובה יכולים להיות מזיקים ומזהמים; זה מעלה את הצורך לטפל ולטהר את התערובת כדי להגדיל את אחוז המתאן ולהקטין את השאר, ולמעשה להמיר אותו לביו-מתאן10. תהליך זה ידוע גם בשם שדרוג. למרות שכיום קיימות טכנולוגיות מסחריות לטיפול זה, לטכנולוגיות אלו מספר חסרונות כלכליים וסביבתיים 11,12,13. לדוגמה, מערכות עם שטיפת פחמן ומים פעילה (ACF-WS), שטיפת מים בלחץ (PWS), חלחול גז (GPHR) וספיחת נדנדה בלחץ (PSA) מציגות חסרונות כלכליים או אחרים של השפעה סביבתית. חלופה מעשית (איור 1) היא שימוש במערכות ביולוגיות כמו אלה שמשלבות מיקרו-אצות וחיידקים שגדלים בפוטו-ביוריאקטורים; כמה יתרונות כוללים את פשטות התכנון והתפעול, עלויות התפעול הנמוכות, ואת התפעול הידידותי לסביבה שלה ואת תוצרי הלוואישלה 10,13,14. כאשר ביו-גז מטוהר לביו-מתאן, האחרון יכול לשמש כתחליף לגז טבעי, והעיכול יכול להיות מיושם כמקור של חומרי מזון לתמיכה בצמיחת מיקרו-אצות במערכת10.
שיטה נפוצה בהליך שדרוג זה היא גידול מיקרו-אצות בפוטריאקטורים של מסלולים פתוחים יחד עם עמודת ספיגה בשל עלויות התפעול הנמוכות יותר והון ההשקעה המינימלי הדרוש6. הסוג הנפוץ ביותר של כור מסלול עבור יישום זה הוא בריכת אצות בקצב גבוה (HRAP), שהיא בריכת מסלול רדודה שבה הסירקולציה של מרק האצות מתרחשת באמצעות גלגל משוטיםבעל כוח נמוך 14. כורים אלה זקוקים לשטחים גדולים להתקנתם והם רגישים מאוד לזיהום אם משתמשים בהם בתנאי חוץ; בתהליכי טיהור ביוגז, מומלץ להשתמש בתנאים בסיסיים (pH > 9.5) ובשימוש בזני אצות המשגשגים ברמות pH גבוהות יותר כדי לשפר את הסרת CO2 ו- H2S תוך הימנעות מזיהום15,16.
מחקר זה נועד לקבוע את יעילות הטיפול בביו-גז ואת הייצור הסופי של ביו-מתאן באמצעות פוטו-ביוריאקטורים של HRAP בשילוב עם מערכת עמודות ספיחה וקונסורציום מיקרו-אצות.

<table><tbody><tr><td>1 אינץ' סיבוב</td><td>CICLOTEC</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>1 אינץ' סיבוב</td><td>GPI</td><td>A10-LMA100IA1</td><td></td></tr><tr><td>מיכל ספיגה</td><td>EFISA</td><td>מיוצר בעיצוב</td><td></td>קודם</tr><tr><td>מפוח אוויר (2.35 כ"ס)</td> <td>Elmo Rietschle</td><td>2BH11007AH01</td><td></td></tr><tr><td>מפוח ביוגז (2 HP)</td><td>Elmo Rietschle</td><td>2BH11007AH01</td><td></td></tr><tr><td>הרכב ביוגז למדוד</td><td>Geotech</td><td>BIOGAS 5000</td><td></td></tr><tr><td>מכשיר לרכישת נתונים</td><td>LabJack Co.</td>צינורות מפזר <td>U3-LV</td><td></td></tr><tr><td></td><td>חיישן Aero-Tube</td><td>C3060AR</td><td></td></tr><tr><td>DO</td><td>Applisens</td><td>Z10023525</td><td></td></tr><tr><td>טריסודיום פוספט מיובש&nbsp;</td><td>Quimica PIMA</td><td>N/A</td><td>דרגת דשן (חממה ושימוש חוויתי)</td></tr><tr><td>טריסודיום פוספט דודקהידרש&nbsp;</td><td>Fermont</td><td>35963</td><td>דרגה אנליטית (משמשת בתרביות בתוך המעבדה)</td></tr><tr><td>קרום Durapore (45 ומיקרו; m)</td><td>MerckMillipore</td><td>HVLP04700&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>מנוע חשמלי 1.5 HP</td><td>Weg</td><td>00158ET3ERS56C</td><td></td></tr><tr><td>ברזל סולפט heptahydrate</td><td>Agroquimica Samet</td><td>N / A</td><td>דרגת דשן (חממה ושימוש חוויתי)</td></tr> <tr><td>ברזל סולפט heptahydrate</td><td>Fermont</td><td>63593</td><td>דרגה אנליטית (משמש בתרבויות בתוך המעבדה)</td></tr> <tr><td>Geomembrane</td><td>GEOSINCERE</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>מגנזיום סולפט heptahydrate</td><td>Tepeyac</td><td>N/A</td><td>דרגת דשן (שימוש בחממה וניסיון)</td></tr> <tr><td>מגנזיום סולפט heptahydrate</td><td>Fermont</td><td>63623</td><td>דרגה אנליטית (בשימוש בתרבויות בתוך המעבדה)</td></tr> <tr><td>גלגל ההנעה</td><td>GSI</td><td>מיוצר תחת עיצוב</td><td></td>קודם</tr><tr><td>חיישן pH</td><td>ואן לונדון pHoenix</td><td>715-772-0041</td><td></td></tr><tr><td>מסך נייד</td><td>Rasspberry</td><td>Pi 3 B+</td><td></td></tr><tr><td>משאבה צנטריפוגלית מחזור (1.5 HP)</td><td>Aquapak&nbsp;</td><td>ALY 15</td><td></td></tr><tr><td>נתרן ביקרבונט</td><td>Industria del alcali</td><td>N / A</td><td>דרגת דשן (שימוש בחממה וניסיון)</td></tr> <tr><td>נתרן ביקרבונט</td><td>פרמונט</td><td>12903</td><td>דרגה אנליטית (משמש בתרביות בתוך המעבדה)</td></tr> <tr><td>נתרן כלורי</td><td>Sal Colima</td><td>N/A</td><td>דרגת דשן (שימוש בחממה וניסיון)</td></tr> <tr><td>נתרן כלורי</td><td>פרמונט</td><td>24912</td><td>דרגה אנליטית (בשימוש בתרביות בתוך המעבדה)</td></tr><tr><td>נתרן חנקתי</td><td>Vitraquim</td><td>N / A</td><td>דרגת דשן (שימוש בחממה וניסיון)</td></tr><tr><td>נתרן חנקתי</td><td>Fermont</td><td>41903</td><td>דרגה אנליטית (משמש בתרבויות בתוך המעבדה)</td></tr><tr><td>תוכנית אחסון (pH, DO)</td><td>&nbsp; קרן התוכנה Python&nbsp;</td><td>שקיות Python IDLE 2.7</td><td></td></tr><tr><td>Tedlar</td><td>SKC Inc.</td><td>232-25</td><td></td></tr><tr><td>מקליט טמפרטורה</td><td>T& D</td><td>TR-52i</td><td></td></tr><tr><td>UV-Vis ספקטרופוטומטר</td><td>ThermoFisher מכשיר מדעי</td><td>GENESYS 10S&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>משאבת ואקום</td><td>EVAR</td><td>EV-40</td><td></td></tr></tbody></table>

טיהור ביוגז באמצעות שימוש במערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

בשנים האחרונות התפתחו מספר טכנולוגיות לטיהור ביו-גז לביו-מתאן. טיהור זה כרוך בהפחתת ריכוז הגזים המזהמים כגון פחמן דו חמצני ומימן גופרתי כדי להגדיל את תכולת המתאן. במחקר זה השתמשנו בטכנולוגיית גידול מיקרו-אצות כדי לטפל ולטהר ביו-גז המופק מפסולת אורגנית מתעשיית החזירים כדי להשיג ביו-מתאן מוכן לשימוש. לצורך גידול וטיהור הוקמו בסן חואן דה לוס לאגוס, מקסיקו, שני פוטוביוריאקטורים באורך 22.2 מ'3 בריכות פתוחות יחד עם מערכת טורי ספיחה של ספיגה. מספר יחסי נוזל/ביוגז במחזור (L/G) נבדקו כדי להשיג את יעילות ההסרה הגבוהה ביותר; נמדדו פרמטרים אחרים, כגון pH, חמצן מומס (DO), טמפרטורה וצמיחת ביומסה. ה-L/Gs היעילים ביותר היו 1.6 ו-2.5, והתוצאה הייתה שפכי ביו-גז מטופלים בהרכב של 6.8%vol ו-6.6%volב-CO2, בהתאמה, ויעילות סילוק עבור H2S עד 98.9%, כמו גם שמירה על ערכי זיהום O2 של פחות מ-2%vol. מצאנו כי pH קובע במידה רבה את סילוקCO2 , יותר מאשר L/G, במהלך הגידול, בגלל השתתפותו בתהליך הפוטוסינתזה של מיקרו-אצות ויכולתו לשנות pH כאשר הוא מסיס בשל טבעו החומצי. DO, והטמפרטורה התנודדה כצפוי מהמחזורים הטבעיים של אור-חושך של פוטוסינתזה והשעה ביום, בהתאמה. גידול הביומסה השתנה עםCO2 והזנת חומרים מזינים, כמו גם קצירת כורים; עם זאת, המגמה נותרה דרוכה לצמיחה.

זיהום אוויר משפיע על איכות החיים של כל האורגניזמים. במאמר זה נתאר את השימוש בביוטכנולוגיה של מיקרו-אצות לטיפול בביו-גז (סילוק סימולטני של פחמן דו-חמצני ומימן גופרתי) ואת ייצור הביו-מתאן באמצעות בריכות אצות פתוחות חצי-תעשייתיות בקצב גבוה, וניתוח עוקב של יעילות הטיפול, pH, חמצן מומס וגידול מיקרו-אצות.

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

המחקר שלנו מתמקד בפיתוח ביוטכנולוגיה בת קיימא ובת קיימא של מיקרו-אצות עבור ביו-מתאן אנו מראים כי ניתן היה להגדיל את מסנן הביוגז עד לקנה מידה תעשייתי כלשהו בתנאים אחרים. תהליך קנה המידה נועד לטפל בזרימות גדולות יותר של ביוגז במתקנים קטנים יותר במטרה להפוך אותו לכדאיות כלכלית יותר. בנוסף, התהליך מבקש לקדם תנאי הפעלה שיכולים להוביל לייצור רב יותר של ערך על ידי מוצרים המופקים מביומסה מיקרו-אצות.בתהליך בקנה מידה מלא שנחשף לתנאי חוץ, גילינו מינים שונים של מיקרו-אצות המאפשרים לנו להפעיל את מסנן המיקרו-אצות ביעילות. זיהינו גם את תנאי הפעולה האופטימליים שמובילים לריכוז נפחי גבוה יותר של ביו-מתאן. הצלחנו להגדיל בהצלחה את מסנן המיקרו-אצות לפעולות בקנה מידה מלא, ולזהות את תנאי ההפעלה האופטימליים עבור ביוריאקטורים פוטוגרפיים ומסנן מיקרו-אצות כדי להשיג ריכוזי מתאן של עד 85% נפח.שימוש במינים אחרים של מיקרו-אצות באותם תנאי הפעלה יכול לשפר את יעילות הביצועים של מסנן המיקרו-אצות. באביב הקיץ, העלייה בטמפרטורה תסייע ליעילות המערכת.

biogas-purification-through-use-microalgae-bacterial-system-semi

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

גז פליטה מתחנות כוח הוא CO 2 מקור זול לצמיחת אצות. בנינו "גז פליטה לאצות טיפוח" אב טיפוס של מערכות ותיארו כיצד בהיקף של עד תהליך טיפוח האצות. אנחנו הדגמנו את השימוש במודל ביו תגובת העברה המוני כדי לדמות ולעצב את הפעולה האופטימלית של גז פליטה לצמיחה של sp כלורלה. בצילום bioreactors אצות.

לייעל ארובות הגדרות גז לקידום Microalgae צמיחה בphotobioreactors באמצעות הדמיות מחשב

שילוב של גידול מיקרו-אצות עם גז פליטה תעשייתי יכניס בסופו של דבר מתכות כבדות ותרכובות אנאורגניות אחרות למצע הגידול. מחקר זה מציג הליך המשמש לקביעת גורלן הסופי וההשפעה של מתכות כבדות ומזהמים אנאורגניים על צמיחת Nannochloropsis salina הגדל בפוטו-ביו-ריאקטורים.

כימות של מתכות כבדות ומזהמים אורגניים אחרים בפרודוקטיביות של מייקרו

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לבנות מעבדה-סולם בועה עמודה photobioreactors ולהשתמש בהן כדי microalgae תרבות. הוא מספק גם שיטה לקביעת שיעור הצמיחה תרבות ותוכן השומנים נייטרלי.

טיפוח של ירוק Microalgae בועה עמודה Photobioreactors ואת וזמינותו עבור ליפידים נייטרלי

מרחב הספסל, הטיפוח-תרגול מסייע לאפיון מיקרוראלגל ולמיטוב הפרודוקטיביות לפני המשך התהליך העוקב. Photobioreactors חקנים לספק את השליטה הנחוצה עבור ניסויים מיקרוראלגל אמין ולאחר והוא יכול להיות מותאם בבטחה לטפח מיקרואצות עם גזים מאכל (CO2, כך2, לא2) מתוך העירונית או התעשייה בעירה.

מיקרואצות וטיפוח ביומסה ביופיקציה בפוטובילקטור הספסל עם גזים בארובה מאכל

פרוטוקול מתואר לשימוש בפחמן דו-חמצני בגז טבעי של גז טבעי כדי לטפח מיקרו-אצות בבריכות פתוחות של מסלולי מרוצים. הזרקת גז Flue נשלטת באמצעות חיישן pH, וצמיחת מיקרו-אצות מנוטרת באמצעות מדידות בזמן אמת של צפיפות אופטית.

צימוד לכידת פחמן מתחנת כוח עם בריכות מסלול מרוץ פתוחות אוטומטיות למחצה לגידול מיקרו-אצות

כאן אנו מציגים פרוטוקול המאפשר לדמיין אתרים של היווצרות קרח ודרכים של התפשטות קרח בצמחים תוך שימוש בתרמוגרפיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה (HRIT).

השימוש ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום תרמוגרפיה (HRIT) לחקר הקרח נוקלאציה וקרח רביה בצמחים

הדיוק והדיוק של הטכניקות המשמשות למדידת פליטת מתאן מבעלי חיים מעלי גירה חשובים ביותר להצלחת מאמצי הפחתת גזי החממה. כתב יד זה מתאר את העקרונות והפעולה של מערכת אוטומטית לניטור שטפי מסת מתאן ופחמן דו חמצני מנשימתם של בעלי חיים מעלי גירה.

השימוש במערכת אוטומטית (GreenFeed) לפקח פליטות המעיים מתאן ופחמן דו חמצני מבעלי חיים מעלה הגירה

מוצגת מערכת חשיפה זרימה חזקה וגמישה שנועדה לשמור על משקעים בתרחיף. המערכת משמשת לחקירת ההשפעות של משקעים מרחפים על מינים ימיים שונים ושלבי חיים במעבדה.

מערכת חשיפת זרימה דרך להערכת מושעה משקעים השפעות על חיים ימיים

עבודות קודמות מצביעות על כך שההרכב האיזוטופי של חנקן של תחמוצות חנקן אטמוספריות עשוי להבחין בהשפעה של מקורות שונים בסביבה. אנו מדווחים על שיטה אוטומטית, ניידת ומבוססת שדה ליעילות איסוף גבוהה של NOx אטמוספרי לניתוח איזוטופי N ברזולוציית זמן שעתית.

אוטומטיות, מערכת איסוף ניידת ברזולוציה גבוהה עבור ניתוח איזוטופי החנקן של NO<sub&gt; x</sub

מתודולוגיה ניסיונית מוצגת להשוות את הביצועים של קטן (100 ליטר) וגדול (1,000 ליטר) בהיקף כורה המיועד משיקום אצות בשפכי הטמנה. מאפייני מערכת, כולל שטח פן יחס נפח, זמן שמירה, צפיפות ביומסה, וריכוזים להאכיל שפכים, יכולים להיות מותאמים על פי בקשה.

השוואת סולם ב כור מערכת פוטוסינתזה משיקום אצות של שפכים

חקור טיהור ביוגז בקנה מידה תעשייתי באמצעות מערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה. שיטה זו מאפשרת הסרת פחמן דו-חמצני ומימן גופרתי תוך ייצור ביומתאן.

טיהור ביוגז באמצעות שימוש במערכת מיקרו-אצות-חיידקים בבריכות אצות חצי תעשייתיות בקצב גבוה

גלה סרטונים נוספים