Name: Biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-03-22T12:40:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: Ontdek microalgenbiotechnologie voor biogaszuivering en biomethaanproductie in semi-industriële hoogrendementsvijvers. Deze methode optimaliseert CO₂- en H₂S-verwijdering voor duurzame energie.

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

Wij danken DGAPA UNAM project nummer IT100423 voor de gedeeltelijke financiering. We danken ook PROAN en GSI voor het feit dat we technische ervaringen hebben kunnen delen over hun fotosynthetische biogasopwaardering van volledige installaties. De technische ondersteuning van Pedro Pastor Hernández Guerrero, Carlos Martin Sigala, Juan Francisco Díaz Márquez, Margarita Elizabeth Cisneros Ortiz, Roberto Sotero Briones Méndez en Daniel de los Cobos Vasconcelos wordt zeer gewaardeerd. Een deel van dit onderzoek is uitgevoerd bij IIUNAM Environmental Engineering Laboratory met een ISO 9001:2015 certificaat.

1. Opzet van het systeem
OPMERKING: Een leiding- en instrumentatiediagram (P&ID) van het systeem dat in dit protocol wordt beschreven, wordt weergegeven in afbeelding 2.
<ol><li>Opstelling van de reactor<ol><li>Bereid de grond voor door deze waterpas te maken en te verdichten om de stabiliteit van de reactor te verbeteren.</li>
		<li>Graaf op een open veld twee langwerpige gaten en graaf op 3 m van het einde verder een gat van 3m2 en 1 m diep (bekend als een beluchtingsput).</li>
		<li>Plaats twee HRAP's (Figuur 3) in de ruimte op met geomembraan bedekte metalen steunen. Elke reactor moet een bedrijfscapaciteit hebben van 22,2m3.</li>
		<li>Plaats een luchtpomp per reactor van 1728,42 watt (2,35 pk) dicht bij het punt van de HRAP's waar de beluchtingsputten zijn gegraven.</li>
		<li>Bevestig een schoepenrad (bewogen door een elektromotor van 1103,24 watt [1,5 pk") over de reactor om het contact tussen biomassa en media te bevorderen.</li>
	</ol></li>
	<li>Opstelling voor gasbehandeling (figuur 4)<ol><li>Bouw de desorptiekolom met een 6" polyvinylchloride (PVC) buis, waarbij de inlaatstroom 2 m van de afgedekte bovenkant binnenkomt en de uitlaatstroom van onderaf stroomt (Figuur 2).</li>
		<li>Plaats de absorptietank (Vt: 2,55 m3), waar de gasvormige inlaatstroom (onbehandeld biogas) vanaf de bodem door 11 diffusorbuizen wordt geblazen en van de anaërobe vergister komt via een 4" PVC-pijpleiding die door een biogasblazer, een 1" rotameter en een bemonsteringspoort gaat, terwijl de vloeistof uit de mediarecirculatie komt na de desorptiekolom op de bodem van de tank. De vloeistofuitlaat bevindt zich aan de zijkant van de tank. Het transporteert de met CO2 -verrijkte media naar de niveauregelkolom en het gas verlaat de uitlaat aan de bovenkant van de tank, die is verbonden met een 1" PVC-pijpleiding om het verkregen biomethaan naar een brander te leiden voor continue verbranding (Figuur 2).</li>
		<li>Sluit de absorptietank aan op de desorptiekolom via een PVC-buis van 4 inch, die tussen beide bewerkingen door een bemonsteringspoort gaat (Figuur 2).</li>
		<li>Bouw de niveauregelkolom met een 6" PVC-buis waar de inlaat zich aan de onderkant bevindt. Het heeft twee uitgangen (bediend met vlinderkleppen), afhankelijk van de behoeften van het systeem; de eerste bevindt zich op een hoogte van 2,5 m en de tweede op 3 m van de grond (figuur 2).</li>
		<li>Sluit de HRAP-fotobioreactoren via een 2" PVC-pijpleiding aan op de 6" desorptiekolom, door een recirculatiecentrifugaalpomp (1103,24 watt [1,5 pk]) en een 1" rotameter (Figuur 2).</li>
		<li>Sluit de niveauregelkolom via een 4" PVC-buis aan op een schema 40 PVC-buis, die door een bemonsteringspoort gaat. Sluit het vervolgens aan op een deel van de flexibele PVC-buis, gevolgd door nog een schema 40 PVC-buis en ten slotte een 4" PVC-buis, die uitkomt op de HRAP-fotobioreactoren (Figuur 2).</li>
		<li>Stel de bypass van de desorptiekolom in met een PVC-pijpleiding van 2 inch en sluit deze aan op de hoofdbuis vóór de bemonsteringspoort (Figuur 2).</li>
	</ol></li>
</ol>2. Functioneel testen van het systeem
<ol><li>Recirculatie centrifugaalpomp (1103,24 watt [1,5 pk])<ol><li>Om het maximale debiet van de pomp te bepalen, vult u de binnenkant gedurende ten minste 10 minuten om luchtaanzuiging te voorkomen en start u deze op 230 V en 1 fase.</li>
		<li>Test de recirculatiestroom door deze door de 1" rotameter te laten stromen.</li>
	</ol></li>
	<li>Biogas borrelsysteem<ol><li>Om de kracht te bepalen die nodig is om ten minste een luchtkolom gelijk aan 200 mbar te laten borrelen, test u ten minste 3 ventilatoren met verschillende vermogens (485,52 watt [0,66 pk], 1838,74 watt [2,5 pk] en 3309,74 watt [4,5 pk]) door lucht in de absorptietank te laten borrelen.</li>
		<li>Controleer visueel de grootte en verdeling die wordt bereikt door de luchtbellen in de tank. Onder de hier beschreven bedrijfsomstandigheden is de voorspelde gemiddelde diameter van de bellen 3 mm.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Inenting en groei onder binnenomstandigheden
<ol><li>Breng een zuivere stam van Arthrospira maxima over van agarplaten naar 15 ml waterig mineraal medium17 (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]).</li>
	<li>Schaal de kweek op tot kolven van 500 ml met onschadelijk waterig medium van Jourdan, met behulp van 100% van het volume van de kolf, en laat deze groeien in 12 uur licht/12 uur donkere fotoperioden met behulp van light emitting diode (LED)-lampen met opbouwapparaat (SMD) 2835 dat tijdens koud licht levert bij 2000 lm en onder continue menging door luchtborrelen (0,3 l/min of 0,6 vvm). (stap van ongeveer 1 maand).</li>
	<li>Ga door met het opschalingsproces door 20% van het vorige volume toe te voegen aan het nieuwe volume totdat 50 L is bereikt.</li>
	<li>Pas de kweek aan het natuurlijke licht en de Jourdan-kweekmedia in een kas aan in transparante zakken van 50 L (stap van ongeveer 2 maanden).</li>
	<li>Ga in deze omstandigheden door met opschalen tot 5m3 HRAP fotobioreactoren (stap van ongeveer 2 maanden).</li>
</ol>4. Operationele start van het systeem onder buitenomstandigheden
<ol><li>Voeg het volledige volume van deze 5m3 HRAP fotobioreactoren toe aan HRAP's fotobioreactoren van 13m3 die zich buiten bevinden en vul de rest van het volume met Jourdan kweekmedium. Begin met het mengen door een schoepenrad met een snelheid van 30 cm/s en kweek gedurende 15 dagen in batchmodus of totdat het 0,7 g/L bereikt (stap duurt ongeveer 1 maand).</li>
	<li>Zodra de groei 0,7 g/l bereikt, brengt u het volume over naar de werkende 22,2 m3 HRAP, vult u de rest met Jourdan-media en stelt u het schoepenrad in op een snelheid van 30 cm/s. Laat de biomassa groeien tot 0,7 g/L en een pH van 10; Zodra aan deze voorwaarden is voldaan, begint u indien nodig met bemonsteren en oogsten.</li>
	<li>Start de vloeistofrecirculatie van de HRAP-fotobioreactor naar de absorptietank met variabel debiet om de productiviteit van de biomassa te verhogen. Begin met het borrelen van biogas met een gemiddeld debiet van 3,5 m3/h na 2 uur om anorganische koolstof aan de cultuur te leveren. Let op de pH, want deze moet boven de 9 blijven. NOTITIE: Voordat u de media door de absorptietank laat recirculeren, moet u de hierboven beschreven centrifugaalpomp vullen.</li>
	<li>Toevoeging van voedingsstoffen: Controleer wekelijks de voedingscondities tijdens de oogst en de algehele stikstofbalans, uitgaande van een stabiele toestand, berekend zoals weergegeven: MNaNO3 = (MBiomassa x 0,10)/0,12 [g] Waar: MNaNO3 = Natriumnitraatmassa [g] MBiomassa = Geoogste biomassa [g] 1.10: Massaopbrengst stikstof/biomassa16 [g/g] 1.12: Massafractie van stikstof in natriumnitraat [g/g]</li>
	<li>Met de resultaten van de stikstofbalans herformuleert u de Jourdan-media om de proportionele hoeveelheid Na3PO4·12H2O, MgSO4·7H2O en FeSO4·7H2O toe te voegen. Voeg geen natriumbicarbonaat of natriumchloride meer toe. NOTITIE: Los de voedingsstoffen op in schoon water voordat u ze aan de reactoren toevoegt.</li>
	<li>Controleer de waterverdamping en voeg indien nodig wekelijks toe.</li>
</ol>5. Bemonstering en analyse
<ol><li>Biogas<ol><li>Bemonstering van het biogas uit de bemonsteringsuitgang vóór de absorptietank en uit de bemonsteringsuitgang na de tank door een polyvinylfluoridezak van 10 liter met een flexibele buis met de juiste diameter op de uitlaat aan te sluiten; Plaats ze allemaal in aparte polyvinylfluoridezakken.</li>
		<li>Kalibreer de draagbare gasanalysator door de druktransductor op nul te zetten en te wachten op stabilisatie. Doe dit door op Start en vervolgens op Volgende te drukken en een doorzichtige buis en een gele buis aan te sluiten volgens de instructies van de analysator. Druk op Volgende en tot slot, Gasmetingen.</li>
		<li>Sluit elk monster in de polyvinylfluoridezakken aan op de analysator, druk op Volgende en meet de CH4-, CO2-,O2 - enH2S-concentraties als %vol vanaf beide punten van het systeem.</li>
		<li>Bepaal de volumetrische recirculatievloeistof/biogasverhouding (L/G) door de vloeistofrecirculatiestroom te delen door de biogasproductiestroom. Bereken de overeenkomstige gasstroom (m3/h) die de hoogste efficiëntie van CO2 en H2S verwijdering biedt.</li>
	</ol></li>
	<li>Online meten van systeemcondities (pH, opgeloste zuurstof, temperatuur)<ol><li>Kalibreer alle sensoren volgens de specificaties van de fabrikant.</li>
		<li>Plaats een pH-sensor, een sensor voor opgeloste zuurstof (DO) en een temperatuursensor in de vloeistof van elke HRAP. NOTITIE: Raadpleeg voor het merk en de specificaties van elk van de sensoren het bestand Materiaaltabel.</li>
		<li>Sluit de pH- en DO-sensoren aan op een apparaat voor gegevensverzameling dat bestaat uit een 1,4 GHz 64-bits quad-coreprocessor die is aangesloten op een draagbaar scherm waarop een kant-en-klaar Python-programma is opgeslagen dat is geschreven in Integrated Development and Learning Environment (IDLE) 2.7.<ol><li>Open het programma via het scherm en geef de tijdsintervallen aan om elk datapunt op te slaan (in dit geval elke 2 minuten).</li>
			<li>Maak een spreadsheet waarin het programma automatisch de verzamelde gegevens opslaat.</li>
			<li>Klik op de knop met de tekst AAN, wat aangeeft dat het klaar is om te beginnen met het opslaan van gegevens.</li>
			<li>Om de gegevensverzameling te stoppen, klikt u op de knop met de tekst UIT.</li>
			<li>Als u de informatie wilt downloaden, plaatst u een USB (Universal Serial Bus) en importeert u de spreadsheet.</li>
		</ol></li>
		<li>Sluit de temperatuursensor aan op een thermorecorder om de gegevens op te slaan die tijdens de experimenten zijn geregistreerd.</li>
	</ol></li>
	<li>Korte verkennende tests<ol><li>Bepaal de meest efficiënte L/G<ol><li>Regel de inkomende biogasstroom om de te testen L/G-waarde te selecteren (0,5, 1, 1,5, 1,6, 2, 2,5, 3,3, 3,4).</li>
			<li>Meet de pH en de inlaat- en uitlaatconcentraties van elk gas (CH4, CO2, H2S, O2, N2) aan het begin en elke 15 min gedurende een uur (60 min), met behulp van de eerder beschreven instrumenten.</li>
			<li>Bepaal de meest efficiënte L/G door de uitlaatwaarden te vergelijken en kies degene die het meest geschikt is op basis van de behoeften van het experiment.</li>
		</ol></li>
		<li>Relatie tussen L/G, pH en CO2<ol><li>Kies ten minste twee L/G's om te vergelijken.</li>
			<li>Meet voor elke L/G de pH en de inlaat- en uitlaatconcentraties van CO2 en van H2S, O2 en N2 als controle aan het begin, elke 15 min gedurende 60 min, en vervolgens elk uur gedurende in totaal 5 uur, met behulp van de eerder beschreven instrumenten.</li>
			<li>Bereken de CO2 - verwijderingspercentages met behulp van de vergelijking: %CO2 verwijdering = ((CO2in - CO2uit)/(CO2in)) x 100</li>
			<li>Maak een grafiek van de resultaten en vergelijk het gedrag van de pH en CO2 voor elk van de geteste L/G's.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
	<li>Kalibratiecurve om het gewicht van biomassa per liter cultuur te correleren met de extinctie bij 750 nm18<ol><li>Bemonstert de algencultuur om te proberen een absorptie van 1.0 te krijgen. Als de cultuur een extinctie van minder dan 1,0 heeft, onttrek dan water door filtratie (0,45 μm filter) uit een kweekmonster. Als de absorptie groter is dan 1, kan deze worden verminderd door een nieuw kweekmedium toe te voegen.</li>
		<li>Bereid vijf algencelsuspensies met behulp van het monster en voeg vers kweekmedium toe, in volume/volume (V/V) percentage: 100%, 80%, 60%, 40% en 20%.</li>
		<li>Meet en registreer de extinctie bij 750 nm van de vijf oplossingen met een spectrofotometer met behulp van plastic cuvetten, waarbij het verse kweekmedium de blanco is.</li>
		<li>Bepaal het biomassagewicht per liter cultuur van elke suspensie door 10 ml door een eerder gewogen filter van 0,45 μm te filteren en het monster gedurende 24 uur en later 48 uur in een silica-exsiccator te drogen om een constant gewicht te garanderen. Herhaal deze stap voor elk van de vijf oplossingen. OPMERKING: Een hogere temperatuur (boven 60 °C) wordt niet aanbevolen voor het drogen vanwege het verlies van bepaalde belangrijke verbindingen die kunnen vervluchtigen en het gewicht van het monster kunnen veranderen.</li>
		<li>Nadat u het gewicht hebt bevestigd, berekent u de biomassaconcentratie in de reactor met de vergelijking: Biomassaconcentratie = (Biomassagewicht - filtergewicht) x 1000/Gefilterd volume [g/L]</li>
		<li>Maak een lineaire regressie van de biomassagewichtsgegevens in gram per liter cultuur als functie van de absorptie gemeten bij 750 nm met behulp van een spreadsheet of andere software. De lineaire regressiecoëfficiënt moet groter zijn dan 0,95; Anders is de curve niet nuttig en moet het protocol worden herhaald. OPMERKING: Het wordt beschreven als biomassagewicht en niet als droog gewicht als de meeste methoden, omdat de gebruikte droogmethode geen volledige verwijdering van water in het monster mogelijk maakt, waardoor een watergehalte van minder dan 5% overblijft19.</li>
	</ol></li>
	<li>Groei van biomassa<ol><li>Bewaak de reactoren elke dag. Neem een monster van 1 liter halverwege tussen het schoepenrad en de terugkeer van elke cultuur en breng het naar het laboratorium.</li>
		<li>Controleer de koloniegroei en zuiverheid van de cultuur onder de microscoop.</li>
		<li>Meet en registreer de extinctie bij 750 nm van de monsters met een spectrofotometer, waarbij het verse kweekmedium de blanco is.</li>
		<li>Vergelijk met de kalibratiecurve om het geschatte gewicht van de biomassa in gram per liter te verkrijgen.</li>
		<li>Noteer de groei van elke toevoerkanaalreactor.</li>
	</ol></li>
	<li>Productie van biomassa - oogsten<ol><li>Bewaak de reactoren elke dag. Als de groei van biomassa tijdens de bemonstering boven de 0,7 g/l komt, moet worden geoogst.</li>
		<li>Plaats afwisselend tussen beide HRAP's een polyester gaas op een sectie aan het ene uiteinde van de reactor en plaats een uiteinde van een flexibele PVC-buis in de stroom van de vloeistof, zodat het andere uiteinde de vloeistof bovenop het gaas afvoert.</li>
		<li>Giet tussen 4500 L en 7500 L (afhankelijk van de biomassaverzadiging van de reactor) af op het gaas, waarbij een continue stroom terug naar de overeenkomstige HRAP wordt gehandhaafd. De biomassa wordt vastgehouden op het gaas.</li>
		<li>Om te oogsten, verwijdert u het gaas van de bovenkant van de reactor en plaatst u het op een ander oppervlak om de biomassa eraf te schrapen en in een trechter te plaatsen.</li>
		<li>Duw de biomassa door de trechter om langwerpige vormen te creëren bovenop een schoon en droog gaas; zet het gaas 48-72 uur in een warme, overdekte ruimte (34-36 °C).</li>
		<li>Eenmaal droog, verwijder je de biomassa uit het gaas en weeg je het. Bereken de geoogste biomassaconcentratie in g/L met deze vergelijkingen: Volume afgetapte vloeistof = Pompdebiet x Afvoertijd [L] Concentratie van geoogste biomassa = Biomassagewicht van geoogste biomassa/Volume afgevoerde vloeistof [g/L]</li>
	</ol></li>
</ol>

Teelt van microalgen voor biomethaanverkrijging uit biogas uit varkensafval

<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>

Belangenverstrengeling. De auteurs verklaren dat ze geen belangenconflict hebben.

Door de jaren heen is deze algentechnologie getest en gebruikt als alternatief voor de harde en dure fysisch-chemische technieken om biogas te zuiveren. Met name het geslacht Arthrospira wordt veel gebruikt voor dit specifieke doel, samen met Chlorella. Er zijn echter maar weinig methodieken die op semi-industriële schaal worden gemaakt, wat waarde toevoegt aan deze procedure.
Het is van cruciaal belang om lagereO2-concentraties te handhaven door de juiste L/G-verhouding te gebruiken; Dit hangt echter af van de regio waar dit protocol zal worden toegepast. Het zuurstofgehalte in biomethaan is sterk gereguleerd vanwege het risico op explosie en corrosie in de pijpleidingen. Sommige landen in de Europese Unie eisen dat de inhoud zo laag is als 1%vol 29,30,31. Methaan daarentegen moet een concentratie hebben van meer dan 65% vol31. In Mexico is er bijna geen regelgeving met betrekking tot biogas en biomethaan, want het wordt beschouwd als gelijkwaardig aan aardgas, waar volgens de Mexicaanse normen32 het minimumgehalte aan CH4 in biomethaan 84% vol is en een maximaalO2-gehalte van 0,20% vol is toegestaan.
Bovendien bepaalt de pH in grote mate de CO2 -verwijdering, meer dan L/G, tijdens de teelt, en daarom is het van cruciaal belang om de pH gedurende de hele methodologie goed onder controle te houden, vooral tijdens het borrelen van biogas. Het is belangrijk om te begrijpen dat zodra CO2 in de vloeistof is opgelost, er een chemisch evenwicht in het spel is dat rechtstreeks van invloed is op de pH-waarden. Bij de pH-waarden waar deze culturen omheen schommelden (8,5-9,5), zijn bicarbonaten de vorm waarin dit molecuul aanwezig is, met een lichte toename van carbonaten aan de bovenkant van het pH-bereik33. In deze vorm zijn de microalgen ook in staat om de koolstof te metaboliseren tijdens de donkere reacties van fotosynthese om koolhydraten te produceren34. De timing van het borrelen van biogas is ook belangrijk, waarvan het wordt aanbevolen om het borrelen overdag te behouden. Desalniettemin heeft L/G ook invloed op de CO2 -verwijdering en de pH, zoals te zien is in FIG. 5. Het verwijderingspercentage en de pH bij een verhouding van 1,58 waren minder consistent en veel lager dan die van de verhouding van 1,64. Dit gedrag kan worden toegeschreven aan een hogere opname van gas in de recirculatieverhouding (meer gas zorgt voor een kleinere verhouding), waardoor de pH sneller daalde. Er kan echter ook worden gesteld dat de start-pH voor 1,64 hoger was, wat het gebufferde gedrag van CO2 -eliminatie-efficiëntie tijdens deze test bevorderde. L/G wordt in dit protocol gecontroleerd door de hoeveelheid biogas die wordt geborreld; Andere protocollen variëren echter de snelheid van de recirculerende vloeistof, wat ook een optie is. Bovendien is het 's nachts niet mogelijk om biogas te laten borrelen vanwege de verzuring van de kweek en het algenmetabolisme, aangezien er op dit moment geen kunstlicht wordt voorzien.
Een ander fenomeen dat variabiliteit in de validiteit van de resultaten introduceert, is het intermitterende luchtborrelen dat wordt gebruikt om sedimentatie van biomassa in de reactoren te voorkomen, waardoor groeiremming door zuurstofaccumulatie wordt voorkomen. Dit kan echter niet worden vermeden als deze methode wordt gebruikt. Een alternatief voor luchtborrelen is het toevoegen van meer schoepenraderen om de beweging over de lengte van de reactor te verbeteren, wat effectief kan zijn in andere experimenten. Aan de andere kant de uitgestrekte stukken land die nodig zijn voor de installatie van de reactoren, evenals het aanzienlijke waterverbruik om het systeem op te starten en te onderhouden om een eerlijke biomethaanproductiviteit te verkrijgen.
Het is belangrijk op te merken dat dit reguliere bemonsteringsproces gebruikmaakt van de kalibratiecurve voor het gewicht van biomassa - absorptie (figuur 9), waarbij de correlatie tussen de gegevens bijna 1 (0,9995) is; Hoewel de methode misschien niet gebaseerd is op een eerder artikel over dezelfde algen, toont de bepalingscoëfficiënt een sterk statistisch verband dat deze methode betrouwbaar is. Bovendien is het relevant om het belang van zowel bemonstering als oogst te beschrijven in een methodologie als deze. Bemonstering zorgde voor een goed onderhoud van de algencultuur, terwijl het oogsten een drievoudig doel diende: ten eerste werd groeiremming als gevolg van overbevolking van de cultuur vermeden, wat zuurstofophoping zou kunnen veroorzaken35; ten tweede kan het herstel van algenbiomassa leiden tot verdere economische kansen; En tot slot bood het nog een kans om de groeitrend voor de cultuur te meten.
Desalniettemin is het bepalen van de geschikte oogstmomenten (die in dit protocol worden gedefinieerd door de bemonsteringsresultaten) ook een cruciale stap omdat het de biomassa in de reactoren verlaagt. Een lagere biomassaconcentratie beïnvloedt de pH en CO2 -verwijdering als cyclus: bij ongunstige systeemomstandigheden (bijvoorbeeld bij lagere pH-waarden) vertraagt de groei van biomassa, wat op zijn beurt het vermogen van het systeem om CO2 te elimineren verlaagt omdat er minder biomassa is om het te metaboliseren; meer opgeloste CO2 zou de kweekmedia verzuren en de cyclus sluiten36. Veel andere factoren dragen bij aan de groei van de pH en biomassa, die niet over het hoofd mogen worden gezien in deze oversimplificatie van oorzaak-gevolg; De beschikbaarheid van stikstof kan uiterst belangrijk zijn voor Arthrospira maxima-algen, evenals klimaatomstandigheden zoals temperatuur en lichtintensiteit16,36, die niet kunnen worden gecontroleerd in een systeem als dit. De toevoeging van ureum, zoals te zien is in figuur 4, is bijvoorbeeld het bewijs dat stikstof, samen met hogere pH-waarden, een algensysteem kan regulariseren.
Andere beperkingen van deze methode houden verband met de oogstproductiviteit, die in vergelijking met bemonstering ongeveer 50% minder efficiënt is, wat de economische haalbaarheid van het systeem belemmert en de verbetering van filtratietechnieken zou vereisen. De resultaten van het oogstgewicht worden met 6% overschat (zoals achteraf gemeten volgens standaard drooggewichtmethoden), aangezien de droogomstandigheden op dat deel van het protocol niet resulteren in volledige watereliminatie. Wat biomassa betreft, zijn de bemonsteringsresultaten (met inbegrip van de kalibratiecurve) met ten minste 5 % overschat als gevolg van de onvolledige eliminatie van water in de methodologie19; Aangezien de fout echter systematisch is, wordt aanbevolen om alleen door te gaan met een thermogravimetrische analyse om het watergehalte in de cultuur te verifiëren om de resultaten en kalibratiecurve te overwegen en analytische correcties aan te brengen.

In de afgelopen jaren zijn er verschillende technologieën ontstaan om biogas te zuiveren tot biomethaan, waarbij het gebruik ervan als niet-fossiele brandstof wordt bevorderd en zo de uitstoot van onontluchtbaar methaan wordt verminderd1. Luchtvervuiling is een probleem dat het grootste deel van de wereldbevolking treft, vooral in verstedelijkte gebieden; Uiteindelijk ademt ongeveer 92% van de wereldbevolking vervuilde luchtin 2. In Latijns-Amerika worden de luchtverontreinigingspercentages voornamelijk veroorzaakt door het gebruik van brandstoffen, waarbij in 2014 48% van de luchtverontreiniging werd veroorzaakt door de elektriciteits- en warmteproductiesector3.
In het afgelopen decennium zijn er steeds meer studies voorgesteld over de relatie tussen verontreinigende stoffen in de lucht en de toename van sterftecijfers, met het argument dat er een sterke correlatie is tussen beide datasets, met name bij kinderen.
Om te voorkomen dat de luchtverontreiniging voortduurt, zijn verschillende strategieën voorgesteld; een daarvan is het gebruik van hernieuwbare energiebronnen, waaronder windturbines en fotovoltaïsche cellen, die de uitstoot van CO2 in de atmosfeer verminderen 4,5. Een andere hernieuwbare energiebron is biogas, een bijproduct van de anaërobe vergisting van organisch materiaal, geproduceerd samen met een vloeibaar organisch digestaat6. Dit gas bestaat uit een mengsel van gassen en hun verhoudingen zijn afhankelijk van de bron van organisch materiaal dat wordt gebruikt voor anaërobe vergisting (zuiveringsslib, rundveemest of agro-industrieel bioafval). Over het algemeen zijn deze verhoudingen 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), koolwaterstoffen (0-200 mg/m3) en siloxanen (0-41 mg/m3)7,8,9, waarbij de wetenschappelijke gemeenschap geïnteresseerd is in het methaangas omdat dit de hernieuwbare energetische component van het mengsel is.
Biogas kan echter niet zomaar worden verbrand zoals het is verkregen, omdat de bijproducten van de reactie schadelijk en verontreinigend kunnen zijn; Dit verhoogt de noodzaak om het mengsel te behandelen en te zuiveren om het percentage methaan te verhogen en de rest te verlagen, waardoor het in wezen wordt omgezet in biomethaan10. Dit proces wordt ook wel upgraden genoemd. Hoewel er momenteel commerciële technologieën voor deze behandeling zijn, hebben deze technologieën verschillende economische en ecologische nadelen 11,12,13. Systemen met actieve kool en waterreiniging (ACF-WS), hogedrukreiniging (PWS), gaspermeatie (GPHR) en drukschommelingsadsorptie (PSA) hebben bijvoorbeeld enkele economische of andere nadelen van milieu-impact. Een levensvatbaar alternatief (figuur 1) is het gebruik van biologische systemen, zoals systemen die microalgen combineren met bacteriën die in fotobioreactoren worden gekweekt; Enkele voordelen zijn de eenvoud van ontwerp en bediening, de lage bedrijfskosten en de milieuvriendelijke werking en bijproducten 10,13,14. Wanneer biogas wordt gezuiverd tot biomethaan, kan dit laatste worden gebruikt als vervanging voor aardgas en kan het digestaat worden gebruikt als een bron van voedingsstoffen om de groei van microalgen in het systeem te ondersteunen10.
Een methode die veel wordt gebruikt bij deze opwaarderingsprocedure is de groei van microalgen in fotoreactoren met open toevoerkanalen in combinatie met een absorptiekolom vanwege de lagere bedrijfskosten en het minimale benodigde investeringskapitaal6. Het meest gebruikte type raceway-reactor voor deze toepassing is de high-rate algenvijver (HRAP), een ondiepe drijfkanaalvijver waar de circulatie van de algenbouillon plaatsvindt via een schoepenrad met laag vermogen14. Deze reactoren hebben grote oppervlakken nodig voor hun installatie en zijn zeer gevoelig voor besmetting bij gebruik in de buitenlucht; bij biogaszuiveringsprocessen wordt geadviseerd om alkalische omstandigheden (pH > 9,5) te gebruiken en algensoorten te gebruiken die gedijen bij hogere pH-waarden om de verwijdering van CO2 en H2S te verbeteren en verontreiniging te voorkomen15,16.
Dit onderzoek was gericht op het bepalen van de efficiëntie van de biogasbehandeling en de uiteindelijke productie van biomethaan met behulp van HRAP-fotobioreactoren in combinatie met een absorptie-desorptiekolomsysteem en een microalgenconsortium.

<table><tbody><tr><td>1" rotameter</td><td>CICLOTEC</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>1" rotameter</td><td>GPI</td><td>A10-LMA100IA1</td><td></td></tr><tr><td>Absorption tank</td><td>EFISA</td><td>Gemaakt volgens eerder ontwerp</td><td></td></tr><tr><td>Luchtblazer (2,35 HP)</td><td>Elmo Rietschle</td><td>2BH11007AH01</td><td></td></tr><tr><td>Biogasblazer (2 HP)</td><td>Elmo Rietschle</td><td>2BH11007AH01</td><td></td></tr><tr><td>Biogas samenstellingsmaat</td><td>Geotech</td><td>BIOGAS 5000</td><td></td></tr><tr><td>Gegevensverzamelingsapparaat</td><td>LabJack Co.</td><td>U3-LV</td><td></td></tr><tr><td>Diffuseerbuizen</td><td>Aero-Tube</td><td>C3060AR</td><td></td></tr><tr><td>DO sensor</td><td>Applisens</td><td>Z10023525</td><td></td></tr><tr><td>Dodecahydraat trisodiumfosfaat&nbsp;</td><td>Quimica PIMA</td><td>N/A</td><td>Meststofkwaliteit (kas- en experimenteel gebruik)</td></tr><tr><td>Dodecahydraat trisodiumfosfaat&nbsp;</td><td>Fermont</td><td>35963</td><td>Analytische kwaliteit (Gebruikt in culturen in het laboratorium)</td></tr><tr><td>Durapore membraan (45 &micro;m)</td><td>MerckMillipore</td><td>HVLP04700&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Elektrische motor 1,5 HP</td><td>Weg</td><td>00158ET3ERS56C</td><td></td></tr><tr><td>Ferrosulfaat heptahydraat</td><td>Agroquimica Samet</td><td>N/A</td><td>Meststofkwaliteit (kas- en experimenteel gebruik)</td></tr><tr><td>Ferrosulfaat heptahydraat</td><td>Fermont</td><td>63593</td><td>Analytische kwaliteit (Gebruikt in culturen in het laboratorium)</td></tr><tr><td>Geomembraan</td><td>GEOSINCERE</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Magnesiumsulfaat heptahydraat</td><td>Tepeyac</td><td>N/A</td><td>Meststofkwaliteit (kas- en experimenteel gebruik)</td></tr><tr><td>Magnesiumsulfaat heptahydraat</td><td>Fermont</td><td>63623</td><td>Analytische kwaliteit (Gebruikt in culturen in het laboratorium)</td></tr><tr><td>Paddle wheel</td><td>GSI</td><td>Gemaakt volgens eerder ontwerp</td><td></td></tr><tr><td>pH sensor</td><td>Van London pHoenix</td><td>715-772-0041</td><td></td></tr><tr><td>Draagbare scherm</td><td>Rasspberry</td><td>Pi 3 B+</td><td></td></tr><tr><td>Recirculatiecentrifugaalpomp (1,5 HP)</td><td>Aquapak&nbsp;</td><td>ALY 15</td><td></td></tr><tr><td>Natriumbicarbonaat</td><td>Industria del alcali</td><td>N/A</td><td>Meststofkwaliteit (kas- en experimenteel gebruik)</td></tr><tr><td>Natriumbicarbonaat</td><td>Fermont</td><td>12903</td><td>Analytische kwaliteit (Gebruikt in culturen in het laboratorium)</td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Sal Colima</td><td>N/A</td><td>Meststofkwaliteit (kas- en experimenteel gebruik)</td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Fermont</td><td>24912</td><td>Analytische kwaliteit (Gebruikt in culturen in het laboratorium)</td></tr><tr><td>Natriumnitraat</td><td>Vitraquim</td><td>N/A</td><td>Meststofkwaliteit (kas- en experimenteel gebruik)</td></tr><tr><td>Natriumnitraat</td><td>Fermont</td><td>41903</td><td>Analytische kwaliteit (Gebruikt in culturen in het laboratorium)</td></tr><tr><td>Opslagprogramma (pH, DO)</td><td>&nbsp;Python Software Foundation&nbsp;</td><td>Python IDLE 2.7</td><td></td></tr><tr><td>Tedlar zakken</td><td>SKC Inc.</td><td>232-25</td><td></td></tr><tr><td>Temperatuurrecorder</td><td>T&amp;D</td><td>TR-52i</td><td></td></tr><tr><td>UV-Vis spectrofotometer</td><td>ThermoFisher Scientific instrument</td><td>GENESYS 10S&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Vacuumpomp</td><td>EVAR</td><td>EV-40</td><td></td></tr></tbody></table>

biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid

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

In de afgelopen jaren zijn er een aantal technologieën ontstaan om biogas te zuiveren tot groen gas. Deze zuivering omvat een vermindering van de concentratie van vervuilende gassen zoals kooldioxide en waterstofsulfide om het methaangehalte te verhogen. In deze studie gebruikten we een microalgenkweektechnologie om biogas geproduceerd uit organisch afval van de varkensindustrie te behandelen en te zuiveren om kant-en-klaar biomethaan te verkrijgen. Voor de teelt en zuivering werden in San Juan de los Lagos, Mexico, twee fotobioreactoren van 22,2m3 met open vijver in combinatie met een absorptie-desorptiekolomsysteem opgesteld. Verschillende recirculatievloeistof/biogasverhoudingen (L/G) werden getest om de hoogste verwijderingsrendementen te verkrijgen; andere parameters, zoals pH, opgeloste zuurstof (DO), temperatuur en biomassagroei, werden gemeten. De meest efficiënte L/G's waren 1,6 en 2,5, wat resulteerde in een behandeld biogaseffluent met een samenstelling van respectievelijk 6,8% vol en 6,6% vol in CO2, en verwijderingsrendementen voor H2S tot 98,9%, evenals het handhaven van O 2-verontreinigingswaarden van minder dan 2% vol. We ontdekten dat pH in grote mate bepalend is voor de verwijdering van CO2, meer dan L/G, tijdens de teelt vanwege de deelname aan het fotosyntheseproces van microalgen en het vermogen om de pH te variëren wanneer ze worden opgelost vanwege de zure aard. DO, en de temperatuur oscilleerden zoals verwacht op basis van respectievelijk de licht-donker natuurlijke cycli van fotosynthese en het tijdstip van de dag. De groei van biomassa varieerde met de toevoer van CO2 en nutriënten en met de oogst van reactoren; De trend bleef echter klaar voor groei.

Luchtverontreiniging heeft invloed op de kwaliteit van leven van alle organismen. Hier beschrijven we het gebruik van microalgenbiotechnologie voor de behandeling van biogas (gelijktijdige verwijdering van kooldioxide en waterstofsulfide) en de productie van biomethaan door middel van semi-industriële open algenvijvers met hoge snelheid en de daaropvolgende analyse van behandelingsefficiëntie, pH, opgeloste zuurstof en microalgengroei.

Biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid

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

Ons onderzoek richt zich op het ontwikkelen van duurzame en levensvatbare microalgenbiotechnologie voor biomethaan We laten zien dat het mogelijk was om het biogasfilter onder andere omstandigheden op te schalen naar enige industriële schaal. Het proces van schaalvergroting is gericht op het behandelen van grotere stromen biogas in kleinere installaties met als doel het economisch levensvatbaarder te maken. Bovendien is het proces bedoeld om bedrijfsomstandigheden te bevorderen die kunnen leiden tot een grotere productie van waarde door producten die worden gewonnen uit biomassa van microalgen.Door een proces op ware grootte blootgesteld aan buitenomstandigheden, hebben we verschillende soorten microalgen ontdekt die ons in staat stellen om het microalgenfilter efficiënt te bedienen. We hebben ook de optimale bedrijfsomstandigheden geïdentificeerd die leiden tot een hogere volumetrische concentratie van biomethaan. We waren in staat om het microalgenfilter met succes op te schalen naar volledige operaties en de optimale bedrijfsomstandigheden voor fotobioreactoren en microalgenfilters te identificeren om methaanconcentraties tot 85% volume te bereiken.Het gebruik van andere soorten microalgen onder dezelfde bedrijfsomstandigheden zou de prestatie-efficiëntie van het microalgenfilter kunnen verbeteren. In de lentezomer zal de temperatuurstijging de efficiëntie van het systeem ten goede komen.

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

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Rookgas van energiecentrales is een goedkope CO 2 bron voor algengroei. We hebben prototype "rookgas teelt van algen" gebouwd systemen en beschreef hoe de opschaling van de algen teeltproces. We hebben het gebruik van een massa-overdracht bio-reactie model te simuleren en het ontwerp van de optimale werking van rookgas voor de groei van Chlorella sp aangetoond. in algen foto-bioreactoren.

Optimaliseer Rookgas instellingen ter bevordering van microalgen groei in fotobioreactoren via Computersimulaties

Integratie van microalgencultivatiek met industrieel rookgas zal uiteindelijk zware metalen en andere anorganische verbindingen in de groeimedia introduceren. Deze studie presenteert een procedure die wordt gebruikt om het eindlot en de impact van zware metalen en anorganische verontreinigingen op de groei van Nannochloropsis salina gekweekt in fotobioreactoren te bepalen.

Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen

Hier presenteren we een protocol om te bouwen van lab-schaal zeepbel kolom photobioreactors en ze gebruiken om cultuur microalgen. Het biedt ook een methode voor de bepaling van de groeisnelheid van de cultuur en de neutrale vetgehalte.

Teelt van groene microalgen in Bubble kolom Photobioreactors en een kwantitatieve analyse voor neutrale lipiden

Bench-Scale, Axenische teelt vergemakkelijkt microalgal karakterisering en productiviteit optimalisatie voor verdere proces scale-up. Photobioreactoren zorgen voor de nodige controle voor betrouwbare en reproduceerbaar microalgal experimenten en kunnen worden aangepast om microalgen veilig te cultiveren met de corrosieve gassen (CO2, dus2, No2) van gemeentelijke of industriële verbrandingsemissies.

Microalgen teelt en biomassa kwantificering in een Fotobioreactor met een tafel schaal met corrosieve rookgas

Er wordt een protocol beschreven om de koolstofdioxide in het rookgas van aardgascentrales te gebruiken om microalgen te cultiveren in open raceway-vijvers. Rookgasinjectie wordt geregeld met een pH-sensor en de groei van microalgen wordt gemonitord met realtime metingen van de optische dichtheid.

Koppeling van koolstofafvang uit een energiecentrale met semi-geautomatiseerde open racewayvijvers voor de teelt van microalgen

Hier presenteren we een protocol dat het mogelijk maakt om locaties van ijsvorming en wegen van ijsverspreiding in planten te visualiseren met behulp van hoogwaardige infraroodthermografie (HRIT).

Het gebruik van een hoge resolutie infrarood thermografie (HRIT) voor de studie van Ice Nucleatie en Ice Voortplanting in Planten

Accuraatheid en precisie van de technieken die worden gebruikt om methaanemissies van herkauwende dieren te meten, zijn van cruciaal belang voor het succes van inspanningen om broeikasgasemissies te verminderen. Dit manuscript beschrijft de principes en werking van een geautomatiseerd systeem om methaan- en kooldioxidemassastroom uit de adem van herkauwende dieren te bewaken.

Het gebruik van een Automated System (GreenFeed) naar Enterisch methaan en kooldioxide emissies van herkauwers Monitor

Een robuust en flexibel doorstromend blootstellingssysteem, ontworpen om sediment in suspensie te houden, wordt gepresenteerd. Het systeem wordt gebruikt om de effecten van gesuspendeerd sediment op verschillende aquatische soorten en levensfasen in het laboratorium te onderzoeken.

Een flow-through Exposure System voor het evalueren van sedimenten in suspensie Effecten op Aquatic Life

Vorige werk suggereert dat de stikstofisotopische samenstelling van atmosferische stikstofoxiden de invloed van verschillende bronnen in het milieu zou kunnen onderscheiden. We rapporteren over een geautomatiseerde, mobiele, veldgebaseerde methode voor de hoge verzamelingsefficiëntie van atmosferisch NOx voor N-isotopische analyse met een uurlijkse tijdresolutie.

Geautomatiseerd, hoge-resolutie Mobile opvangsysteem voor de Stikstof isotopenanalyse van NO<sub&gt; x</sub

Een experimentele methode wordt voorgesteld om de prestaties van kleine (100 L) en grote (1000 L) vergelijken schaal reactoren ontworpen voor algen sanering van de stortplaats afvalwater. Systeemkenmerken, zoals specifiek oppervlak tot volumeverhouding, retentietijd biomassa dichtheid en afvalwater voer concentraties kan worden aangepast op basis van toepassing.

Vergelijking van de schaal in een Photosynthetic Reactor System for Algen sanering van afvalwater

Ontdek microalgenbiotechnologie voor biogaszuivering en biomethaanproductie in semi-industriële hoogrendementsvijvers. Deze methode optimaliseert CO₂- en H₂S-verwijdering voor duurzame energie.

Biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid

Meer video's verkennen