Name: 準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-22T12:40:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: 学ぶ 微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製法。準工業用高速藻類池で二酸化炭素と硫化水素を同時除去し、バイオメタン生産を最適化する持続可能な手法を解説する。

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我々は、DGAPA UNAMプロジェクト番号IT100423の部分的な資金提供に感謝する。また、PROANとGSIには、光合成バイオガスのフル設備アップグレードに関する技術的経験を共有することを許可していただいたことに感謝します。ペドロ・パストール・エルナンデス・ゲレロ氏、カルロス・マルティン・シガラ氏、フアン・フランシスコ・ディアス・マルケス氏、マルガリータ・エリザベス・シスネロス・オルティス氏、ロベルト・ソテロ・ブリオネス・メンデス氏、ダニエル・デ・ロス・コボス・バスコンセロス氏の技術サポートに感謝します。この研究の一部は、ISO9001:2015の認証を取得してIIUNAM環境工学研究所で行われました。

1. システムのセットアップ
注:このプロトコルで記述されているシステムの配管および計装図(P&ID)を 図2に示します。
<ol><li>リアクターのセットアップ<ol><li>反応器の安定性を向上させるために、地盤を平らにして圧縮して準備します。</li>
		<li>オープンフィールドで、端から3mの細長い穴を2つ掘り、さらに深さ3m2 と1mの穴(通気井と呼ばれる)を掘ります。</li>
		<li>2つのHRAP(図3)を、ジオメンブレンで覆われた金属支持体のスペース内に置きます。各原子炉の運転能力は22.2m3でなければなりません。</li>
		<li>原子炉ごとに1728.42ワット(2.35馬力)のエアポンプを、曝気井が掘られたHRAPのポイントの近くに配置します。</li>
		<li>パドルホイール(1103.24ワット[1.5馬力]の電気モーターで動く)を反応器全体に固定して、バイオマスと培地の接触を促進します。</li>
	</ol></li>
	<li>ガス処理のセットアップ(図4)<ol><li>6インチのポリ塩化ビニル(PVC)チューブで脱着カラムを構築し、蓋付きの上部から2mのところに入口電流が入り、底面から出口電流が流れます(図2)。</li>
		<li>吸収タンク(VT:2.55 m3)を設置し、ガス状の入口(未処理のバイオガス)電流が底部から11本のディフューザーチューブを介してバブリングされ、嫌気性消化槽からバイオガスブロワー、1インチの回転計、サンプリングポートを通過する4インチのPVCパイプラインを介して供給され、液体はタンクの底にある脱着カラムの後の媒体の再循環から供給されます。液体出口はタンクの側面にあります。CO2を濃縮した媒体をレベル制御カラムに輸送し、ガスはタンク上部の出口から排出され、タンクは1インチのPVCパイプラインに接続され、得られたバイオメタンをバーナーに導いて連続燃焼させます(図2)。</li>
		<li>吸収タンクを4インチのPVCチューブを介して脱着カラムに接続し、両方の操作の間にサンプリングポートを通します(図2)。</li>
		<li>入口が下部にある6インチのPVCチューブでレベルコントロールコラムを構築します。システムのニーズに応じて、2つの出口(バタフライバルブで制御)があります。1つ目は2.5mの高さにあり、2つ目は地面から3mの高さにあります(図2)。</li>
		<li>HRAPフォトバイオリアクターを2インチのPVCパイプラインを介して6インチの脱着カラムに接続し、再循環遠心ポンプ(1103.24ワット[1.5馬力])と1インチの回転計を通します(図2)。</li>
		<li>レベルコントロールカラムを4インチのPVCチューブに通し、スケジュール40のPVCチューブに接続し、サンプリングポートに通します。次に、フレキシブルPVCチューブの一部に接続し、次に別のスケジュール40PVCチューブ、最後にHRAPフォトバイオリアクターに開く4インチPVCチューブに接続します(図2)。</li>
		<li>脱着カラムのバイパスを2インチPVCパイプラインでセットアップし、サンプリングポートの手前でメインチューブに接続します(図2)。</li>
	</ol></li>
</ol>2. システムの機能テスト
<ol><li>再循環渦巻ポンプ(1103.24ワット [1.5 hp])<ol><li>ポンプの最大流量を決定するには、空気の吸引を避けるために少なくとも10分間内部をプライミングし、230Vおよび1相で始動します。</li>
		<li>再循環の流れを1インチの回転計に流してテストします。</li>
	</ol></li>
	<li>バイオガスバブリングシステム<ol><li>少なくとも200 mbarに相当する気柱を泡立てるのに必要な力を決定するには、吸収タンクに空気をバブリングして、出力の異なる少なくとも3台のブロワー(485.52ワット[0.66 hp]、1838.74ワット[2.5 hp]、および3309.74ワット[4.5 hp])をテストします。</li>
		<li>タンク内の気泡の大きさと分布を目視で確認します。ここで説明する動作条件下では、気泡の予測平均直径は3mmです。</li>
	</ol></li>
</ol>3. 室内条件下での接種と生育
<ol><li>寒天プレートから15mLの水性ミネラル培地17(NaHCO3 [10 g / L]、Na3PO4 ·12H2O [0.033 g / L]、NaNO3 [0.185 g / L]、MgSO4 ·7H2O [0.014 g / L]、FeSO4 ·7H2O [0.0008 g / L]、NaCl [0.4 g / L])にArthrospira maximaの純粋な菌株を移します。</li>
	<li>フラスコ容量の100%を使用して、無害なジョルダン水性培地で培養を500 mLフラスコにスケールアップし、2000 lmで冷間光を提供し、エアバブリング(0.3 L / minまたは0.6 vvm)による連続混合下で、表面実装デバイス(SMD)2835を備えた発光ダイオード(LED)ランプを使用して、12時間の明/12時間の暗長周期で増殖させます。(約1ヶ月続くステップ)。</li>
	<li>50 L に達するまで、以前の容量の 20% を新しい容量に追加して、スケールアッププロセスを続けます。</li>
	<li>50Lの透明な袋の温室で操作およびJourdanの培地の自然光の条件に文化を合わせなさい(約2か月持続するステップ)。</li>
	<li>これらの条件で、最大 5 m3 の HRAP フォトバイオリアクター (約 2 か月続くステップ) までスケーリングを続けます。</li>
</ol>4. 屋外環境下での運転開始
<ol><li>これらの5 m3 HRAPフォトバイオリアクターの全容量を、屋外にある13 m3 のHRAPフォトバイオリアクターに追加し、残りの容量をJourdan培地で満たします。パドルホイールで30cm/sの速度で混合を開始し、バッチモードで15日間または0.7 g / Lに達するまで培養します(約1か月続くステップ)。</li>
	<li>成長が0.7 g / Lに達したら、容量を動作中の22.2 m3 HRAPに移し、残りをジョーダン培地で満たし、パドルホイールを30 cm / sの速度に設定します。バイオマスが0.7 g / LおよびpH10に達するまで増殖させます。これらの条件が満たされたら、必要に応じてサンプリングと収穫を開始します。</li>
	<li>HRAPフォトバイオリアクターから吸収タンクへの液体再循環を可変流量で開始し、バイオマス生産性を向上させます。2時間後に平均流量3.5 m3/hでバイオガスのバブリングを開始し、培養液に無機炭素を供給します。pHは9以上でなければならないので注意してください。 注意: 吸収タンクに媒体を再循環させる前に、上記の遠心ポンプをプライミングしてください。</li>
	<li>栄養素の追加:収穫までの栄養状態を毎週監視し、定常状態を仮定して全体的な窒素収支を次のように計算します。 MNaNO3 = (Mバイオマス x 0.10)/0.12 [g] どこ： MNaNO3 = 硝酸ナトリウム質量 [g] Mバイオマス = 収穫バイオマス [g] 1.10: 窒素/バイオマスの質量収量16 [g/g] 1.12: 硝酸ナトリウム中の窒素の質量分率 [g/g]</li>
	<li>窒素収支の結果を使用して、ジョルダン培地を再配合して、Na3PO4·12H2O、MgSO4·7H2O、およびFeSO4·7H2Oの比例量を追加します。重炭酸ナトリウムや塩化ナトリウムをこれ以上添加しないでください。 注:反応器に添加する前に、栄養素をきれいな水に溶かしてください。</li>
	<li>水分の蒸発を監視し、必要に応じて毎週追加します。</li>
</ol>5. サンプリングと分析
<ol><li>バイオガス<ol><li>10Lのポリフッ化ビニルバッグを適切な直径のフレキシブルチューブで出口に接続して、吸収タンクの前のサンプリング出口とタンクの後のサンプリング出口からバイオガスをサンプリングします。それぞれを別々のポリフッ化ビニルバッグに入れます。</li>
		<li>圧力トランスダクターをゼロに設定し、安定するのを待って、ポータブルガス分析計を校正します。これを行うには、[ スタート]、[ 次へ]の順に押し、分析計の指示に従って透明なチューブと黄色のチューブを接続します。 [次へ ]を押し、最後に [ガス測定値]を押します。</li>
		<li>ポリフッ化ビニルバッグに含まれる各サンプルを分析装置に接続し、[ 次へ ]を押して、システムの両方のポイントからCH4、CO2、O2 、およびH2S濃度を%volとして測定します。</li>
		<li>液体再循環フローをバイオガス生産フローで割ることにより、体積再循環液体/バイオガス比(L / G)を決定します。CO2 および H2S 除去の効率が最も高い対応するガス流量 (m3/h) を計算します。</li>
	</ol></li>
	<li>システム条件(pH、溶存酸素、温度)のオンライン測定<ol><li>メーカーの仕様に従ってすべてのセンサーを校正します。</li>
		<li>pHセンサー、溶存酸素(DO)センサー、温度センサーを各HRAPの液体に配置します。 メモ: 各センサーのブランドと仕様については、材料表ファイルを参照してください。</li>
		<li>pHセンサとDOセンサを、1.4 GHz 64ビットクアッドコアプロセッサで構成されるデータ収集デバイスに接続し、統合開発学習環境(IDLE)2.7で記述された既製のPythonプログラムを保存するポータブルスクリーンに接続します。<ol><li>画面からプログラムを開き、各データポイントを保存する時間間隔を指定します(この場合は2分ごと)。</li>
			<li>プログラムが収集したデータを自動的に保存するスプレッドシートを作成します。</li>
			<li>「ON」と表示されているボタンをクリックすると、データの保存を開始する準備が整ったことを示します。</li>
			<li>データ取得を停止するには、 OFFと表示されているボタンをクリックします。</li>
			<li>情報をダウンロードするには、ユニバーサル シリアル バス (USB) を挿入し、スプレッドシートをインポートします。</li>
		</ol></li>
		<li>温度センサーをサーモレコーダーに接続して、実験中に記録されたデータを保存します。</li>
	</ol></li>
	<li>短期間の探索的テスト<ol><li>最も効率的なL/Gの決定<ol><li>流入するバイオガスの流れを調整して、テストするL / G値(0.5、1、1.5、1.6、2、2.5、3.3、3.4)を選択します。</li>
			<li>前述の機器を使用して、開始時および15分ごとに1時間(60分)の各ガス(CH4、CO2、H 2、H2S、O2、N2)のpHおよび入口および出口濃度を測定します。</li>
			<li>出口の値を比較して最も効率的なL / Gを決定し、実験のニーズに応じて最も便利なものを選択します。</li>
		</ol></li>
		<li>L/G、pH、CO2の関係<ol><li>比較するL/Gを少なくとも2つ選択します。</li>
			<li>各L / Gについて、前述の機器を使用して、開始時にコントロールとして、15分ごとに60分間、次に毎時合計5時間、CO2、およびH2S、O2、およびN2 のpHと入口および出口濃度を測定します。</li>
			<li>次式を使用して、CO2 除去率を計算します。 %CO2 除去 = ((CO2in - CO2out)/(CO2in)) x 100</li>
			<li>結果をグラフ化し、試験した各L/GのpHとCO2 の挙動を比較します。</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>培養物 1 リットルあたりのバイオマス重量と 750 nm での吸光度を相関させる検量線18<ol><li>藻類培養物をサンプリングして、吸光度を1.0にします。培養物の吸光度が1.0未満の場合は、培養サンプルからろ過(0.45μmフィルター)により水分を抽出します。吸光度が1より大きい場合は、新しい培地を添加することで吸光度を下げることができます。</li>
		<li>サンプルを使用して5つの藻類細胞懸濁液を調製し、容量/体積(V/V)の割合(100%、80%、60%、40%、20%)で新しい培地を添加します。</li>
		<li>5つの溶液のうち750 nmの吸光度を、プラスチックキュベットを用いた分光光度計で測定し、記録します(新鮮な培地をブランクにします)。</li>
		<li>10 mLを事前に秤量した0.45 μmフィルターでろ過し、シリカデシケーターで24時間乾燥させ、その後48時間乾燥させて重量を一定にすることで、各懸濁液の培養物1リットルあたりのバイオマス重量を決定します。5 つのソリューションのそれぞれについて、この手順を繰り返します。 注:高温(60°C以上)は、サンプルを揮発させて重量を変化させる可能性のある特定の主要化合物が失われるため、乾燥には推奨されません。</li>
		<li>重量を確認したら、次の式で反応器内のバイオマス濃度を計算します。 バイオマス濃度=(バイオマス重量-ろ過重量)×1000/ろ過量[g/L]</li>
		<li>スプレッドシートまたはその他のソフトウェアを使用して、750 nmで測定された吸光度の関数として、培養物1リットルあたりのグラム単位のバイオマス重量データの線形回帰を作成します。線形回帰係数は 0.95 より大きくなければなりません。そうでなければ、曲線は役に立たず、プロトコルを繰り返す必要があります。 注:使用される乾燥方法ではサンプル中の水分を完全に除去できず、水分含有量が5%未満になるため、バイオマス重量として説明されており、ほとんどの方法ほど乾燥重量ではありません19。</li>
	</ol></li>
	<li>バイオマスの成長<ol><li>原子炉を毎日監視します。パドルホイールと各培養からのリターンの中間点から1Lのサンプルを採取し、ラボに持ち込みます。</li>
		<li>顕微鏡下でコロニーの成長と培養の純度を確認します。</li>
		<li>サンプルの750 nmでの吸光度を分光光度計で測定および記録し、新鮮な培地をブランクにします。</li>
		<li>検量線と比較して、推定バイオマス重量(グラム/リットル)を求めます。</li>
		<li>各軌道面リアクターの成長を記録します。</li>
	</ol></li>
	<li>バイオマス生産 - 収穫<ol><li>原子炉を毎日監視します。サンプリング中にバイオマスの成長が0.7 g/Lを超えると、収穫が必要になります。</li>
		<li>両方のHRAPを交互に、反応器の一方の端のセクションの上にポリエステルメッシュを配置し、もう一方の端がメッシュの上の液体を排出するように、柔軟なPVCチューブの端を液体の流れ内に配置します。</li>
		<li>4500 Lから7500 L(反応器のバイオマス飽和度に応じて)をメッシュに排出し、対応するHRAPへの連続的な流れを維持します。バイオマスはメッシュ上に保持されます。</li>
		<li>収穫するには、反応器の上部からメッシュを取り除き、別の表面に置いてバイオマスをこすり落とし、漏斗に入れます。</li>
		<li>バイオマスを漏斗に押し込み、清潔で乾燥したメッシュの上に細長い形状を作成します。メッシュを暖かい屋根付きの部屋(34〜36°C)に48〜72時間置きます。</li>
		<li>乾いたら、メッシュからバイオマスを取り除き、計量します。バイオマス収穫濃度をg/L単位で計算するには、次の式を使用します。 排水量=ポンプ流量×排水時間[L] バイオマス収穫量=バイオマス収穫量/排水液量[g/L]</li>
	</ol></li>
</ol>

豚排泄物バイオガスからのバイオメタン取得のための微細藻類培養

<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>
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利益相反。著者らは、利益相反がないことを宣言します。

何年にもわたって、この藻類技術は、バイオガスを精製するための過酷で高価な物理化学的手法の代替としてテストされ、使用されてきました。特に、 Arthrospira 属は 、クロレラとともにこの特定の目的のために広く使用されています。しかし、準工業規模で作られる方法論はほとんどなく、この手順に付加価値を与えています。
適切なL/G比を使用して、より低いO2濃度を維持することが重要です。ただし、これはこのプロトコルが適用される地域によって異なります。バイオメタンでは、パイプラインの爆発や腐食の危険性があるため、酸素含有量が厳しく規制されています。欧州連合の一部の国では、1%vol 29,30,31という低い内容を要求しています。一方、メタンは65%vol31を超える濃度でなければなりません。メキシコでは、バイオガスとバイオメタンに関する規制はほとんどありません、なぜならそれは天然ガスと同等であると考えられているからです、メキシコの基準32によると、バイオメタン中のCH4の最小含有量は84%volであり、最大O2含有量は0.20%volです。
さらに、pHは培養中のCO2 除去をL/Gよりも大きく左右するため、特にバイオガスバブリング中は、方法論全体でpHを適切に制御することが重要です。CO2 が液体に可溶化すると、pHレベルに直接影響を与える化学平衡が作用していることを理解することが重要です。これらの培養物が振動するpHレベル(8.5〜9.5)では、重炭酸塩はこの分子が存在する形態であり、pH範囲の上限で炭酸塩がわずかに増加します33。この形態では、微細藻類は光合成の暗反応中に炭素を代謝して炭水化物を生成することもできる34。バイオガスの泡立ちのタイミングも重要であり、日中の泡立ちを維持することが推奨されます。それにもかかわらず、L/Gは、図5に見られるように、CO2 除去およびpHにも影響を与える。除去率と pH は 1.58 の比率で、1.64 の比率で記録されたものよりも一貫性が低く、はるかに低かった。この挙動は、再循環比のガスの摂取量が多いため(ガスが多いほど比率が小さくなります)、pHの低下が速くなったことに起因している可能性があります。しかし、1.64 の開始 pH の方が高かったため、この試験中の CO2 除去効率の緩衝挙動が有利であったとも言えます。このプロトコルのL / Gは、バブリングされるバイオガスの量によって制御されます。ただし、他のプロトコルでは再循環液体の速度が異なり、これもオプションです。さらに、培養液の酸性化や藻類の代謝により、夜間にバイオガスを泡立てることができず、現時点では人工光が提供されないためです。
結果の妥当性にばらつきをもたらすもう一つの現象は、反応器内のバイオマス沈降を避けるために間欠的な空気バブリングが使用され、酸素蓄積による成長阻害を防ぐことです。ただし、この方法を使用すると、これは回避できません。エアバブリングの代替案は、反応器の長さに沿った動きを改善するためにパドルホイールを追加することであり、これは他の実験で効果的である可能性があります。一方、原子炉の設置に必要な広大な土地と、公正なバイオメタン生産性を得るためにシステムの始動と維持に大量の水が消費されます。
この定期的なサンプリングプロセスでは、データ間の相関がほぼ1(0.9995)であるバイオマス重量-吸光度の検量線(図9)が使用されることに注意することが重要です。この方法は、同じ藻類に関する以前の記事に基づいていない可能性がありますが、決定係数は、この方法が信頼できるという強い統計的関連性を示しています。さらに、このような方法論では、サンプリングと収穫の両方の重要性を説明することが適切です。サンプリングは藻類培養物の適切な維持を可能にし、収穫は3つの目的を果たしました:第一に、酸素蓄積を引き起こす可能性のある培養物の過密による成長阻害を回避しました35。第二に、藻類バイオマスの回復は、さらなる経済的機会につながる可能性があります。そして最後に、文化の成長傾向を測定する別の機会が与えられました。
それにもかかわらず、収穫の適切な時期(このプロトコルではサンプリング結果によって定義される)を決定することも、反応器内のバイオマスを低下させるため、重要なステップです。バイオマス濃度が低いと、サイクルとしてのpHとCO2の除去に影響を与えます:好ましくないシステム条件(たとえば、より低いpH値)では、バイオマスの成長が遅くなり、代謝するバイオマスが少なくなるため、CO2を除去するシステムの能力が低下します。さらに溶解したCO2は、培地を酸性化し、サイクル36を閉じるであろう。pHとバイオマスの成長には他の多くの要因が寄与していますが、この因果関係の過度の単純化では見落とされるべきではありません。窒素の利用可能性は、Arthrospira maxima藻類にとって非常に重要であり、温度や光強度16,36などの気候条件も、このようなシステムでは制御できません。例えば、図4に見られるように、尿素を添加すると、窒素と高いpH値が藻類系を規則化できることが証明されています。
この方法のその他の制限は、サンプリングと比較すると約50%効率が低く、システムの経済的実現可能性を妨げ、ろ過技術の改善を必要とする収穫生産性に関連しています。収穫重量の結果は、プロトコルのその部分の乾燥条件が完全な水分除去をもたらさないことを考えると、6%過大評価されています(標準的な乾燥重量法に従って後で測定)。バイオマスのトピックでは、方法論における水の不完全な除去のために、サンプリング結果(検量線を含む)が少なくとも5%過大評価されています19。ただし、誤差は体系的なものであるため、熱重量分析を進めて培養中の水分含有量を検証し、結果と検量線の分析的修正を検討し、行うことのみを推奨します。

近年、バイオガスをバイオメタンに精製し、非化石燃料としての利用を促進する技術がいくつか登場し、脱気不可能なメタン排出を軽減しています1。大気汚染は、特に都市部で世界の人口のほとんどに影響を与える問題です。最終的に、世界人口の約92%が汚染された空気を吸っています2。ラテンアメリカでは、大気汚染率は主に燃料の使用によって引き起こされており、2014年には大気汚染の48%が電力および熱生産部門によってもたらされました3。
過去10年間で、大気中の汚染物質と死亡率の増加との関係に関する研究がますます提案されており、特に子供の集団において、両方のデータセットの間に強い相関関係があると主張しています。
大気汚染の継続を回避する方法として、いくつかの戦略が提案されています。その1つが、風力タービンや太陽電池などの再生可能エネルギー源の使用であり、大気中へのCO2放出を減少させます4,5。別の再生可能エネルギー源は、有機物の嫌気性消化の副産物であるバイオガスから来ており、液体有機消化物とともに生成されます6。このガスはガスの混合物で構成されており、その割合は嫌気性消化に使用される有機物(下水汚泥、家畜の糞尿、または農工業バイオ廃棄物)の供給源によって異なります。一般に、これらの割合は、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)、炭化水素(0-200 mg / m3)およびシロキサン(0-41 mg / m3)7,8,9であり、科学界は、これが混合物の再生可能なエネルギー成分であるため、メタンガスに関心を持っています。
ただし、バイオガスは、反応の副生成物が有害で汚染物質になる可能性があるため、得られたとおりに単純に燃焼させることはできません。これにより、混合物を処理および精製してメタンの割合を増やし、残りを減らして、本質的にバイオメタンに変換する必要性が高まります10。このプロセスは、アップグレードとも呼ばれます。現在、この治療法には商用技術がありますが、これらの技術にはいくつかの経済的および環境的欠点があります11、12、13。たとえば、活性炭と水洗浄(ACF-WS)、圧力水洗浄(PWS)、ガス透過(GPHR)、および圧力スイング吸着(PSA)を備えたシステムは、環境への影響の経済的またはその他の欠点を示します。実行可能な代替案(図1)は、微細藻類とフォトバイオリアクターで増殖したバクテリアを組み合わせたような生物学的システムを使用することです。いくつかの利点には、設計と操作のシンプルさ、低い運用コスト、および環境に優しい操作と副産物が含まれます10,13,14。バイオガスがバイオメタンに精製されるとき、後者は天然ガスの代替として使用され得、消化物は、システム10内の微細藻類の成長をサポートするための栄養源として実装され得る。
このアップグレード手順で広く使用されている方法は、運用コストが低く、必要な投資資本が最小限であるため、吸収カラムと組み合わせたオープンレースウェイフォトリアクターでの微細藻類の成長です6。この用途に最も使用されるタイプの軌道面反応器は、高速藻類池(HRAP)であり、これは、藻類ブロスの循環が低出力パドルホイール14を介して発生する浅い軌道面池である。これらの原子炉は、設置に広い面積を必要とし、屋外条件で使用すると汚染の影響を非常に受けやすくなります。バイオガス精製プロセスでは、アルカリ性条件(pH > 9.5)を使用し、汚染を回避しながらCO2およびH2Sの除去を強化するために、より高いpHレベルで繁栄する藻類種を使用することをお勧めします15,16。
この研究は、吸収脱着カラムシステムおよび微細藻類コンソーシアムと組み合わせたHRAPフォトバイオリアクターを使用して、バイオガス処理効率とバイオメタンの最終生産を決定することを目的としています。

<table><tbody><tr><td>1"回転計</td><td>CICLOTEC</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>1"回転計</td><td>GPI</td><td>A10-LMA100IA1</td><td></td></tr><tr><td>吸収タンク</td><td>EFISA</td><td>前の設計</td><td></td>の下で作られ</tr>ました <tr><td>送風機 (2.35 HP)</td><td>エルモ・リーチュレ</td><td>2BH11007AH01</td><td></td></tr><tr><td>バイオガス送風機 (2 HP)</td><td>エルモ・リーチュレ</td><td>2BH11007AH01</td><td></td></tr><tr><td>バイオガス組成物測定</td><td>Geotech</td><td>BIOGAS 5000</td><td></td></tr><tr><td>データ収集デバイス</td><td>LabJack Co.</td><td>U3-LV</td><td></td></tr><tr><td>ディフューザーチューブ</td><td>エアロチューブ</td><td>C3060AR</td><td></td></tr><tr><td>DOセンサー</td><td>Applisens</td><td>Z10023525</td><td></td></tr><tr><td>ドデカ水和三ナトリウム リン酸&nbsp;</td><td>Quimica PIMA</td><td>N / A</td><td>肥料グレード(温室およびexperior使用)</td></tr><tr><td>ドデカ水和物リン酸三ナトリウム&nbsp;</td><td>Fermont</td><td>35963</td><td>分析グレード(実験室内の培養に使用)</td></tr><tr><td>デュラポアメンブレン(45&マイクロ;m)</td><td>メルクミリポア</td><td>HVLP04700&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>電気モーター 1.5 HP</td><td>Weg</td><td>00158ET3ERS56C</td><td></td></tr><tr><td>硫酸第一鉄七水和物</td><td>Agroquimica Samet</td><td>N/A</td><td>肥料グレード (温室および経験的使用)</td></tr>硫酸<tr><td>第一鉄七水和物</td><td>Fermont</td><td>63593</td><td>分析グレード (実験室内の培養で使用)</td></tr><tr><td>ジオメンブレン</td><td>GEOSINCERE</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>マグネシウム硫酸塩七水和物</td><td>Tepeyac</td><td>N/A</td><td>肥料グレード (温室および経験的使用)</td></tr><tr><td>硫酸マグネシウム七水和物</td><td>Fermont</td><td>63623</td><td>分析グレード (実験室内の培養で使用)</td></tr><tr><td>パドルホイール</td><td>GSI</td><td>以前の設計</td><td></td>の下で製造</tr><tr><td>pHセンサー</td><td>Van London pHoenix</td><td>715-772-0041</td><td></td></tr><tr><td>ポータブルスクリーン</td><td>Rasspberry</td><td>Pi 3 B+</td><td></td></tr><tr><td>再循環遠心ポンプ(1.5 HP)</td><td>Aquapak&nbsp;</td><td>ALY 15</td><td></td></tr><tr><td>重炭酸ナトリウム</td><td>Industria del alcali</td><td>N/A</td><td>肥料グレード (温室および経験的使用)</td></tr><tr><td>重炭酸ナトリウム</td><td>フェルモント</td><td>12903</td><td>分析グレード (実験室内の培養に使用)</td></tr><tr><td>塩化ナトリウム</td><td>Sal Colima</td><td>N/A</td><td>肥料グレード (温室および経験的使用)</td></tr><tr><td>塩化ナトリウム</td><td>フェルモント</td><td>24912</td><td>分析グレード(実験室内の培養に使用)</td></tr><tr><td>硝酸ナトリウム</td><td>Vitraquim</td><td>N / A</td><td>肥料グレード(温室および実験用)</td></tr><tr><td>硝酸ナトリウム</td><td>Fermont</td><td>41903</td><td>分析グレード(実験室内の培養に使用)</td></tr><tr><td>保管プログラム(pH、DO)</td><td>&nbsp;Pythonソフトウェアの基礎&nbsp;</td><td>Python IDLE 2.7</td><td></td></tr><tr><td>Tedlar バッグ</td><td>SKC Inc.</td><td>232-25</td><td></td></tr><tr><td>温度レコーダーT</td><td>&D</td><td>TR-52i</td><td></td></tr><tr><td>紫外可視分光光度計</td><td>サーモフィッシャー 科学機器</td><td>GENESYS 10S&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>真空ポンプ</td><td>EVAR</td><td>EV-40</td><td></td></tr></tbody></table>

準工業用高速藻類池における微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製

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

近年、バイオガスをバイオメタンに精製する技術が数多く登場しています。この浄化には、二酸化炭素や硫化水素などの汚染ガスの濃度が低下し、メタン含有量が増加します。本研究では、養豚業から排出される有機廃棄物から発生するバイオガスを微細藻類の培養技術を用いて処理・精製し、すぐに使えるバイオメタンを得た。培養と精製のために、メキシコのサン・フアン・デ・ロス・ラゴスに22.2m3の露天掘りフォトバイオリアクターと吸収脱着カラムシステムを組み合わせて設置しました。いくつかの再循環液体/バイオガス比(L/G)がテストされ、最高の除去効率が得られました。pH、溶存酸素(DO)、温度、バイオマス成長などの他のパラメータを測定しました。最も効率的なL/Gは1.6と2.5であり、その結果、CO2中の組成はそれぞれ6.8%volと6.6%volで処理されたバイオガス廃液が得られ、H2Sの除去効率は最大98.9%であり、O2汚染値は2%vol未満に維持されました。微細藻類の光合成過程に関与し、酸性であることから可溶化時にpHを変化させる能力があるため、培養中のCO2除去はL/GよりもpHが大きく左右されることが分かりました。DOと温度は、それぞれ光合成の明暗自然サイクルと時刻から予想どおりに振動しました。バイオマスの成長は、CO2と栄養素の供給、および原子炉の収穫によって変化しました。しかし、この傾向は引き続き成長の兆しを見せています。

大気汚染は、すべての生物の生活の質に影響を与えます。ここでは、微細藻類バイオテクノロジーを用いたバイオガス処理(二酸化炭素と硫化水素の同時除去)と、半工業的な開放型高速藻類池によるバイオメタン生産、およびその後の処理効率、pH、溶存酸素、微細藻類の成長の分析について説明します。

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

私たちの研究は、バイオメタンのための持続可能で実行可能な微細藻類バイオテクノロジーの開発に焦点を当てており、他の条件下でバイオガスフィルターを工業規模までスケールアップすることが可能であったことを示しています。スケーリングのプロセスは、より経済的に実行可能にすることを目的として、小規模な施設で大量のバイオガスを処理することを目的としています。さらに、このプロセスは、微細藻類バイオマスから抽出された製品による価値のより大きな生産につながる可能性のある運用条件を促進することを目指しています。屋外条件に晒される本格的なプロセスを通じて、微細藻類フィルターを効率的に操作できるさまざまな種類の微細藻類を発見しました。また、バイオメタンをより高濃度にするための最適な運転条件も特定しました。微細藻類フィルターの本格稼働に成功し、光バイオリアクターと微細藻類フィルターの最適な運転条件を特定し、最大85%のメタン濃度を達成することができました。同じ動作条件下で他の種の微細藻類を使用すると、微細藻類フィルターの性能効率が向上する可能性があります。春の夏には、温度の上昇がシステムの効率を高めます。

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

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環境

発電所からの煙道ガスは、藻類の成長のための安価なCO 2源である。私たちは、システム「栽培藻類する煙道ガス」のプロトタイプを構築し、藻類培養工程をスケールアップする方法を説明してきました。我々は、Chlorella種の成長のための煙道ガスの最適な動作をシミュレートし、設計するために、物質移動のバイオ反応モデルの使用を実証した。藻類のフォトバイオリアクター中。...

計算機シミュレーションを通してフォトバイオリアクターで藻類の成長を促進するために排煙設定を最適化

&gt;jove_content&lt;微細藻類の培養と工業用煙道ガスの統合は、最終的に重金属と他の無機化合物を成長培地に導入します。この研究は、フォトバイオリアクターで成長したNannochloropsis...

重金属や微細藻類の生産性に関するその他の無機汚染物質の定量

中性脂質のバブル列フォトバイオリアクターとアッセイで緑の微細藻類の栽培

ベンチスケール、軸栽培は、その後のプロセススケールアップの前に、マイクロアルガル特性評価と生産性の最適化を容易にします。光バイオリアクターは、信頼性の高い再現性のある微細藻類実験に必要な制御を提供し、自治体や産業の燃焼放出から腐食性ガス(CO2、SO2、NO2)で微細藻類を安全に栽培できるように適応することができます。...

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発電所からの炭素回収と微細藻類栽培用の半自動オープンレースウェイ池の結合

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植物の氷核と氷伝播の研究のための高解像度赤外線サーモグラフィ（HRIT）の使用

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学ぶ 微細藻類-バクテリアシステムを用いたバイオガス精製法。準工業用高速藻類池で二酸化炭素と硫化水素を同時除去し、バイオメタン生産を最適化する持続可能な手法を解説する。

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