MD4472C1 - Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului - Google Patents
Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului Download PDFInfo
- Publication number
- MD4472C1 MD4472C1 MDA20150026A MD20150026A MD4472C1 MD 4472 C1 MD4472 C1 MD 4472C1 MD A20150026 A MDA20150026 A MD A20150026A MD 20150026 A MD20150026 A MD 20150026A MD 4472 C1 MD4472 C1 MD 4472C1
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- biogas
- suspension
- mixture
- anaerobic
- chestnut
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 21
- 241001070941 Castanea Species 0.000 claims abstract description 21
- 235000014036 Castanea Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims abstract description 9
- 241000157280 Aesculus hippocastanum Species 0.000 claims abstract description 6
- 235000010181 horse chestnut Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 claims abstract description 5
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 7
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 abstract 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 abstract 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 13
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 4
- 230000002210 biocatalytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 3
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 3
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 3
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- 108010020056 Hydrogenase Proteins 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 2
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 229930182470 glycoside Natural products 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 3-(1h-benzimidazol-2-yl)-7-(diethylamino)chromen-2-one Chemical compound C1=CC=C2NC(C3=CC4=CC=C(C=C4OC3=O)N(CC)CC)=NC2=C1 GOLORTLGFDVFDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PLXMOAALOJOTIY-FPTXNFDTSA-N Aesculin Natural products OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1Oc2cc3C=CC(=O)Oc3cc2O PLXMOAALOJOTIY-FPTXNFDTSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNBCMONIPIJTSB-BGNCJLHMSA-N Cichoriin Natural products O([C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1)c1c(O)cc2c(OC(=O)C=C2)c1 WNBCMONIPIJTSB-BGNCJLHMSA-N 0.000 description 1
- 108020005199 Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- 108091006149 Electron carriers Proteins 0.000 description 1
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M Formate Chemical compound [O-]C=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 108091007187 Reductases Proteins 0.000 description 1
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- QNHQEUFMIKRNTB-UHFFFAOYSA-N aesculetin Natural products C1CC(=O)OC2=C1C=C(O)C(O)=C2 QNHQEUFMIKRNTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUAFOGOEJLSQBT-UHFFFAOYSA-N aesculetin dimethyl ether Natural products C1=CC(=O)OC2=C1C=C(OC)C(OC)=C2 GUAFOGOEJLSQBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002790 anti-mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000902900 cellular organisms Species 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 229940011399 escin Drugs 0.000 description 1
- 229930186222 escin Natural products 0.000 description 1
- ILEDWLMCKZNDJK-UHFFFAOYSA-N esculetin Chemical compound C1=CC(=O)OC2=C1C=C(O)C(O)=C2 ILEDWLMCKZNDJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AWRMZKLXZLNBBK-UHFFFAOYSA-N esculin Natural products OC1OC(COc2cc3C=CC(=O)Oc3cc2O)C(O)C(O)C1O AWRMZKLXZLNBBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940093496 esculin Drugs 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229930182486 flavonoid glycoside Natural products 0.000 description 1
- 150000007955 flavonoid glycosides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- -1 glycoside compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002338 glycosides Chemical class 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 244000000013 helminth Species 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003859 lipid peroxidation Effects 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 235000013622 meat product Nutrition 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000001397 quillaja saponaria molina bark Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229930182490 saponin Natural products 0.000 description 1
- 239000010822 slaughterhouse waste Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la biotehnologie, şi anume la un procedeu de obţinere anaerobă a biogazului.Procedeul, conform invenţiei, prevede amestecarea borhotului de la distilarea alcoolului cu dejecţii de bovine şi/sau de găini, şi reziduuri dispersate de la prelucrarea cărnii cu mărimea particulelor solide de 20…100 µm, într-un raport de masă de 1 : (0,2…0,7) : (0,1…0,2), respectiv, administrarea în amestec a unei suspensii de 50…70% de seminţe de castan Aesculus hippocastanum măcinate în borhot de la distilarea alcoolului, obţinute prin zdrobirea şi măcinarea umedă a seminţelor de castan până la dispersivitatea de 0,4…1,0 µm şi fermentarea anaerobă a amestecului în regim mezofil la un pH de 6,5…8,5 cu amestecare periodică, totodată suspensia se administrează în cantitate de 0,15…0,40 ml/L.
Description
Invenţia se referă la biotehnologie, şi anume la un procedeu de obţinere anaerobă a biogazului.
Utilizarea catalizatorilor biochimici pentru intensificarea proceselor de obţinere a biogazului şi creşterea randamentului de biometan în acesta ca o sursă alternativă de energie electrică şi termică, vizează accelerarea procesului de digestie anaerobă a materiei prime organice şi ecologice, care duce la creşterea ratei de fermentare a biomasei cu obţinerea nămolurilor stabilizate, ecologic inofensive ca îngrăşământ organic. Aceştia pot fi aplicaţi în instalaţiile locale de biogaz la fermele din zonele rurale, precum şi în industria de prelucrare a producţiei agricole şi alte obiecte economice.
Este cunoscut catalizatorul biochimic enzimatic de tipul Novozymes BG Max ™ destinat utilizării în tehnologia biogazului şi epurării apelor uzate. Acest catalizator biochimic sporeşte rata de fermentare, dar aceasta afectează doar parţial conţinutul de biometan, ca parte a biogazului [1].
Consumul acestui catalizator în procesul biochimic este destul de mare, totodată se consideră a fi o componentă scumpă.
Cel mai apropiat după soluţia tehnică şi rezultatul obţinut este procedeul de obţinere anaerobă a biogazului, care include tratarea prealabilă a substratului organic prin aducerea lui la un conţinut de umiditate de 80…90%, măcinarea substratului cu introducerea suplimentară a unui catalizator biochimic, fermentarea într-un mediu anaerob şi colectarea biogazului. În acest caz procesul de măcinare se produce până la dimensiuni ale particulelor de 0,5…0,7 cm, iar în calitate de catalizator biochimic sunt folosite reziduuri organice de la prelucrarea laptelui [2].
Dezavantajul acestui procedeu este că în calitate de reziduuri organice de la procesarea laptelui sunt utilizate zerul, laptele bătut şi alte produse cu valoare reziduală alimentară, care se folosesc în industria alimentară datorită compoziţiei organice şi minerale valoroase, care include microelemente necesare şi vitamine.
Cu toate acestea, consumul produselor menţionate în calitate de catalizator biochimic adăugat la fermentare este destul de mare, de 5…10% din masa substratului organic, ceea ce face procesul costisitor şi insuficient de eficace. Aceste adaosuri joacă doar rolul de nutrienţi suplimentari pentru bacterii şi nu accelerează procesul de fermentaţie a biomasei, iar conţinutul cantitativ de metan în compoziţia biogazului produs nu depăşeşte 58…60%.
Problema tehnică rezolvată de prezenta invenţie constă în reducerea cheltuielilor la realizarea procesului biochimic de obţinere a biogazului, creşterea eficienţei acestuia cu o majorare simultană a conţinutului de biometan în biogaz şi a puterii calorice a acestuia, precum şi extinderea bazei de resurse (materii prime).
Procedeul de obţinere anaerobă a biogazului prevede amestecarea borhotului de la distilarea alcoolului cu dejecţii de bovine şi/sau de găini, şi reziduuri dispersate de la prelucrarea cărnii cu mărimea particulelor solide de 20…100 µm, într-un raport de masă de 1 : (0,2…0,7) : (0,1…0,2), respectiv, administrarea în amestec a unei suspensii de 50…70% de seminţe de castan Aesculus hippocastanum măcinate în borhot de la distilarea alcoolului, obţinută prin zdrobirea şi măcinarea umedă a seminţelor de castan până la dispersivitatea de 0,4…1,0 µm şi fermentarea anaerobă a amestecului în regim mezofil la un pH de 6,5…8,5 cu amestecare periodică, totodată suspensia se administrează în cantitate de 0,15…0,40 ml/L.
Rezultatul tehnic al invenţiei propuse constă în sporirea eficienţei proceselor tehnologice de obţinere a biogazului.
În masa omogenizată din seminţe de castan se conţin stimulenţi biologic activi cu proprietăţi biocatalitice în procesul metanogenezei, care prezintă un amestec de compuşi ai glicozidei triterpenice - saponină cu o structură chimică complexă, escină şi derivaţii săi cu formula elementară (С55Н88О24), şi alţi compuşi biologic activi, precum cumarina, esculetina şi glicozida acesteia - esculina, alte glicozide flavonoidice şi alţi compuşi naturali, precum oxiflavonoide cu diferite combinaţii ale grupurilor OH în moleculele lor, compuşi care au efect catalitic asupra dezvoltării microorganismelor şi sporesc eficacitatea proceselor de fermentare metanogenă a substratului organic.
Conţinutul unor asemenea substanţe bioactive în seminţele de castan (în coajă şi pulpă) este de până la 8…10%. Ca rezultat al măcinării lor fine în mediu umed, la o moară coloidală în prezenţa borhotului de la distilarea alcoolică ca fază lichidă, se obţine o suspensie sub formă de pastă de 50…70%, acceptabilă pentru dozarea în biomasa supusă fermentării.
Efectul catalitic stimulator al substanţelor biologic active din seminţele de castan este asociat cu caracteristicile şi proprietăţile grupelor funcţionale din structura chimică a moleculelor care influenţează dezvoltarea organismelor celulare. Se presupune că intensificarea procesului de digestie anaerobă a substratului organic şi emisia biogazului în urma dozării amestecului omogenizat de particule de seminţe de castan se datorează unei îmbinări de proprietăţi biochimice catalitice, antioxidante, antimutagenice, antihipoxante. Astfel, se stabilizează membranele celulare ale microorganismelor, se reduce peroxidarea lipidelor şi se previne deteriorarea membranelor celulare. Mecanismul proceselor energetice ale metanogenezei este destul de complicat, însă poziţiile principiale şi generale sunt stabilite. Astfel, procesul de obţinere a de energiei, prin oxidarea H2 şi reducerea CO2, se datorează funcţionării sistemului de transport de electroni, care include reductaze şi dehidrogenaze ca purtători de electroni în procesele biochimice. În special, în calitate de dehidrogenază au fost identificate hidrogenaza şi formiat de hidrogenază.
Pentru a obţine o suspensie omogenizată din seminţe de castane acestea se mărunţesc mecanic, apoi se dispersează fin într-o moară coloidală. Aceasta permite măcinarea umedă a particulelor seminţelor de castan într-un mediu lichid de borhot de la distilarea alcoolică până la dimensiuni medii ale particulelor de 0,4…1,0 µm. De exemplu, o moară coloidală pentru măcinare umedă de tipul «SUPRATON 85 KB» (INTERNET: ukrstroymash.ru) include o carcasă cu un soclu conic la mijloc, în care se roteşte cu mare viteză (30…125 m/s) un rotor montat pe axa verticală cu decalaj reglementat de un micrometru cu precizie de 0,05 mm. Astfel, filmul de lichid format pe suprafeţele netede mobile şi fixe ale rotorului şi soclului creează o anumită forţă într-un strat subţire de fluid plasat între aceste suprafeţe, în consecinţă are loc dispersia fină a particulelor solide şi formarea unei suspensii stabile.
Astfel, particule solide de castan zdrobit, în amestec cu faza lichidă de borhot de la distilarea alcoolică, intră în decalajul fin al morii coloidale, se mărunţesc până la stare pseudocoloidală şi se elimină în stare omogenizată prin orificiul de evacuare. Sub acţiunea unei cavitaţii direcţionate şi controlate, în moara coloidală se rup la nivel molecular fibrele substanţelor organice, ca rezultat se măreşte substanţial gradul de dispersie al substratului, dimensiunile particulelor reducându-se până la 0,4…1,0 µm.
Acest lucru permite dozarea uşoară a suspensiei obţinute, cu activitate biocatalitică, în bioreactor şi asigură distribuţia uniformă în volumul biomasei pentru intensificarea proceselor metanogene. În acest sens, întregul consorţiu de tulpini de bacterii implicate în toate fazele de formare a biogazului mai uşor descompune substratul deşeurilor din materii biogene şi, în consecinţă, creşte zona de contact şi interacţiune a microorganismelor cu biomasa, ceea ce permite intensificarea producerii biogazului în bioreactor.
Folosirea numai a operaţiunilor mecanice de concasare şi omogenizare a seminţelor de castan, disponibile pe scară largă în calitate de biocatalizator, reduce cheltuielile procesului de obţinere a biogazului şi extinde baza de resurse pentru tehnologia biogazului, înlocuind biocatalizatorii obţinuţi în rezultatul unei succesiuni de extracţii cu solvenţi organici costisitori. Totodată, plantaţiile de copaci de castan sunt răspândite la scară largă ca arbori ornamentali, fructele acestora fiind utilizate limitat în medicină şi farmaceutică, cea mai mare parte este considerată un reziduu vegetal. Totodată, coaja şi miezul seminţelor conţine până la 8…10% de substanţe biologic active, care posedă un spectru larg de efecte biochimice asupra microorganismelor, datorită prezenţei grupelor funcţionale active în structura moleculelor lor.
Biomasa - cea mai eficientă pentru tehnologia biogazului cu aplicarea biocatalizatorilor stimulenţi propuşi, este un amestec din borhot de la distilarea alcoolică şi dejecţii de vite sau dejecţii de găini în raport optimal de 1: (0,2…0,7). Astfel, o tona de bălegar, recalculat la substanţă uscată, conţine 5,6 kg de azot, 3,3 kg de fosfor, 6,5 kg de potasiu, biomasa conţine microorganisme metanogene cu potenţial de activitate biochimică foarte activ, cota materiei organice fiind în medie 40…45%. În amestecul de bălegar şi borhot, în prezenţa unei suspensii de 50…70% din seminţe de castan Aesculus hippocastanum măcinate în borhot de la distilarea alcoolului, se produce o accelerare semnificativă a procesului de digestie anaerobă a biomasei şi o creştere a randamentului de biometan, conţinutul căruia în compoziţia biogazului se apropie de cel al gazelor naturale.
Dispersia deşeurilor de la prelucrarea cărnii se efectuează într-o moară coloidală de dispersare a particulelor până la 20…100 µm, fiind supusă emulsionării cu ape uzate înainte de a fi introduse în bioreactor. Valoarea lor cantitativă de 1…3% de masă în apa reziduală se apreciază ca o cantitate optimă în mediul substratului dispersat şi supus tratării pentru procesul biochimic de metanogeneză şi producerea biogazului, precum şi pentru raportul real dintre valoarea efectivă a apelor uzate şi a deşeurilor necomestibile la uzinele de prelucrare a cărnii, care pot fi folosite pentru dozare şi dispersare în biomasa apelor uzate. Deşeurile întreprinderilor de prelucrare a cărnii reprezintă aproximativ 30% din cantitatea totală a produselor din carne. Acestea reprezintă garnituri de grăsime brută, măruntaie, resturi de alimente vegetale nedigerate şi altele. Concomitent se rezolvă problema înhumării reziduurilor animalelor sacrificate, dat fiind că se creează posibilitatea de utilizare a acestora în procesul biochimic de metanogeneză şi generarea de biogaz.
Dispersarea deşeurilor nealimentare până la starea coloidală poate fi realizată la maşina de tocat deşeuri de tipul RM-1 (Rubble Master) şi concasorul centrifugal de mare putere de tipul ATG-245 (Машина для вытопки жира АВЖ-245). Materia primă destinată prelucrării biochimice, furnizată în amestec cu alte deşeuri nealimentare şi ape reziduale, are proprietăţi enzimatice, care accelerează procesul de metanogeneză datorită acţiunii sale catalitice.
Datorită prezenţei microadaosurilor naturale cu efect biocatalitic din particulele fin dispersate şi omogenizate din seminţele de castan se reduce faza latentă, care se caracterizează prin intensificarea digestiei anaerobe, fapt care reduce perioada efectivă de fermentare a biomasei.
Rezultatul constă în posibilitatea de a reduce volumul şi dimensiunile bioreactorului proiectat, ceea ce duce la o reducere semnificativă a costurilor de operare, precum şi la mărirea productivităţii.
Moment important în procesul biochimic al metanogenezei este faptul că intensificarea condiţiilor fermentării anaerobe a biomasei, concomitent cu creşterea randamentului biometanului în compoziţia biogazului, contribuie la formarea de sedimente cu proprietăţi îmbunătăţite de fertilizare şi inofensivitate ecologică totală pentru utilizarea lor mai largă în producţia agricolă datorită conţinutului ridicat de azot, fosfor, calciu, magneziu, potasiu şi alte microelemente, care creează condiţii mai bune pentru creşterea plantelor. Un alt avantaj al sedimentelor este evitarea impurificării solului cu seminţe de buruieni şi cu agenţi patogeni, helminţi ş. a. Acest lucru face posibilă utilizarea acestor sedimente, alături de combustibilul alternativ de biogaz, ca produs comercial separat, rentabil.
Astfel, utilizarea adaosurilor bioactive stimulente cu proprietăţi biocatalitice, care se conţin în seminţele de castan este un mod eficient de a accelera procesele metanogenezei. Acestea măresc activitatea dehidrogenazei, reduc faza latentă, activează creşterea exponenţială a comunităţii microbiene şi scurtează semnificativ faza latentă de dezvoltare staţionară. Datorită măririi procentului de biometan în biogaz, creşte puterea calorică a acestuia la utilizarea în centralele de cogenerare pentru obţinerea de energie termică şi electrică.
Exemplu
Biomasa destinată generării anaerobe de biogaz a fost pregătită prin amestecarea borhotului de la distilarea alcoolului ca fază lichidă cu bălegar de bovine, deşeuri necomestibile de abator dispersate, în raport de masă de 1: 0,3: 0,1, apoi s-a introdus suspensia omogenizată de 50% din seminţe de castan genul Aesculus hippocastanum într-o cantitate de 3,0 ml/l, iar procesul de fermentare anaerobă a biomasei s-a efectuat la 33 ± 1°C într-un bioreactor de laborator cu volumul de 5 dm3.
Seminţele de castan Aesculus hippocastanum preventiv au fost zdrobite într-un dezintegrator, apoi, în amestec cu adaosul de lichid de borhot de la distilarea alcoolului, au fost aduse la gradul preconizat de dispersie cu o moară coloidală. Gradul mediu de dispersie a particulelor în suspensia obţinută de seminţe de castane, determinat la microscopul optic, a fost de 0,4…1,0 µm. Valoarea iniţială CCO a amestecului a fost de 25300 mgO2/l. S-a determinat rata medie de emisie a biogazului pe zi în condiţiile optime de fermentare, iar conţinutul de biometan în biogaz a fost determinat prin metoda cromatografică.
Experimentele au fost efectuate în 4 bioreactoare în condiţiile procedeului propus şi celei mai apropiate soluţii, fiecare variantă a fost verificată în două bioreactoare. Efectuarea în paralel a experimentelor a făcut posibilă compararea indicatorilor procedeului propus cu cei din cea mai apropiată soluţie.
Rezultatele măsurărilor sunt prezentate în tabel
№ Indicatori Condiţii Valorile 1. Viteza maximă de emisie a biogazului în condiţii optime de fermentare, dm3/h Conform procedeului propus 0,492 Conform condiţiilor din cea mai apropiată soluţie 0,360 2. Conţinutul de biometan în biogaz, % vol. Conform procedeului propus 81,1 Conform condiţiilor din cea mai apropiată soluţie 62 3. Puterea calorică a combustibilului la ardere, kcal/m3 Conform procedeului propus 6920 Conform condiţiilor din cea mai apropiată soluţie 5505
După cum reiese din rezultatele experimentelor, rata de emisie a biogazului în condiţiile optime de fermentare a crescut comparativ cu cea mai apropiată soluţie cu 25%, iar conţinutul de metan din compoziţia biogazului care caracterizează eficienţa fermentării materiilor organice a crescut cu 23,3%. Concomitent, corespunzător, a crescut şi puterea calorică a sa cu aproape 20%. Datele comparative obţinute demonstrează eficienţa procedeului propus.
1. More biogas, 2015.03.11, găsit Internet: < URL: <http://www.e-pages.dk/datagraf/31/swf/11.swf>
2. RU 2526993 C1 2014.08.27
Claims (1)
- Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului, care prevede amestecarea borhotului de la distilarea alcoolului cu dejecţii de bovine şi/sau de găini, şi reziduuri dispersate de la prelucrarea cărnii cu mărimea particulelor solide de 20…100 µm, într-un raport de masă de 1 : (0,2…0,7) : (0,1…0,2), respectiv, administrarea în amestec a unei suspensii de 50…70% de seminţe de castan Aesculus hippocastanum măcinate în borhot de la distilarea alcoolului, obţinute prin zdrobirea şi măcinarea umedă a seminţelor de castan până la dispersivitatea de 0,4…1,0 µm şi fermentarea anaerobă a amestecului în regim mezofil la un pH de 6,5…8,5 cu amestecare periodică, totodată suspensia se administrează în cantitate de 0,15…0,40 ml/L.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20150026A MD4472C1 (ro) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20150026A MD4472C1 (ro) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD20150026A2 MD20150026A2 (ro) | 2016-08-31 |
| MD4472B1 MD4472B1 (ro) | 2017-03-31 |
| MD4472C1 true MD4472C1 (ro) | 2017-10-31 |
Family
ID=56855228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDA20150026A MD4472C1 (ro) | 2015-03-11 | 2015-03-11 | Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD4472C1 (ro) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4530C1 (ro) * | 2015-10-23 | 2018-06-30 | Государственный Университет Молд0 | Preparat fitocatalitic pentru stimularea metanogenezei |
| CN109231445A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-18 | 常州方圆制药有限公司 | 一种提高硫酸依替米星合成废水厌氧处理效率的预处理方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4316961A (en) * | 1980-06-09 | 1982-02-23 | United Gas Pipe Line Company | Methane production by anaerobic digestion of plant material and organic waste |
| RU2413408C1 (ru) * | 2009-10-15 | 2011-03-10 | Юрий Михайлович Лужков | Способ метанового сбраживания навозных стоков |
| WO2012152266A2 (de) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Dge Dr.-Ing. Günther Engineering Gmbh | Verfahren zur herstellung von biogas aus überwiegend tierischen exkrementen |
| MD4189B1 (ro) * | 2011-07-15 | 2012-12-31 | Univ De Stat Din Moldova | Procedeu de fermentare anaeroba a deseurilor organice lichide |
| KR101305458B1 (ko) * | 2013-07-12 | 2013-09-06 | (주)티에스케이워터 | 혐기소화조 소화효율 증대를 위한 슬러지 가용화 방법 |
| RU2526993C1 (ru) * | 2013-03-20 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Способ получения биогаза из экскрементов животных |
-
2015
- 2015-03-11 MD MDA20150026A patent/MD4472C1/ro not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4316961A (en) * | 1980-06-09 | 1982-02-23 | United Gas Pipe Line Company | Methane production by anaerobic digestion of plant material and organic waste |
| RU2413408C1 (ru) * | 2009-10-15 | 2011-03-10 | Юрий Михайлович Лужков | Способ метанового сбраживания навозных стоков |
| WO2012152266A2 (de) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | Dge Dr.-Ing. Günther Engineering Gmbh | Verfahren zur herstellung von biogas aus überwiegend tierischen exkrementen |
| MD4189B1 (ro) * | 2011-07-15 | 2012-12-31 | Univ De Stat Din Moldova | Procedeu de fermentare anaeroba a deseurilor organice lichide |
| RU2526993C1 (ru) * | 2013-03-20 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" | Способ получения биогаза из экскрементов животных |
| KR101305458B1 (ko) * | 2013-07-12 | 2013-09-06 | (주)티에스케이워터 | 혐기소화조 소화효율 증대를 위한 슬러지 가용화 방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| More biogas, 2015.03.11, găsit Internet: < URL: <http://www.e-pages.dk/datagraf/31/swf/11.swf> * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD20150026A2 (ro) | 2016-08-31 |
| MD4472B1 (ro) | 2017-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | Heterotrophic and mixotrophic cultivation of microalgae to simultaneously achieve furfural wastewater treatment and lipid production | |
| Xue et al. | A new method for preparing raw material for biodiesel production | |
| Barua et al. | Biogas production from water hyacinth in a novel anaerobic digester: a continuous study | |
| Eiroa et al. | Evaluation of the biomethane potential of solid fish waste | |
| Olsson et al. | Co-digestion of cultivated microalgae and sewage sludge from municipal waste water treatment | |
| Ameen et al. | Co-digestion of microbial biomass with animal manure in three-stage anaerobic digestion | |
| Hashemi et al. | Integrated process for protein, pigments, and biogas production from baker's yeast wastewater using filamentous fungi | |
| Sahil et al. | Biomass pretreatment, bioprocessing and reactor design for biohydrogen production: a review | |
| Nayana et al. | Biorefinery potential of Coelastrella biomass for fuel and bioproducts—a review | |
| Battista et al. | Toward the scale-up of agro-food feed mixture for biogas production | |
| Elalami et al. | Combination of dry milling and separation processes with anaerobic digestion of olive mill solid waste: Methane production and energy efficiency | |
| Hubenov et al. | Biomethane production using ultrasound pre-treated maize stalks with subsequent microalgae cultivation | |
| Chaiyapong et al. | Enhancement of biogas production potential from Acacia leaf waste using alkaline pre-treatment and co-digestion | |
| Karmee | Noodle waste based biorefinery: an approach to address fuel, waste management and sustainability | |
| Vijayaraghavan et al. | Bio-hydrogen generation from mixed fruit peel waste using anaerobic contact filter | |
| Liu et al. | The effect of amino acids on lipid production and nutrient removal by Rhodotorula glutinis cultivation in starch wastewater | |
| Zhang et al. | Enhancing propionic acid production in the acidogenic fermentation of food waste facilitated by a fungal mash under neutral pH | |
| Xu et al. | Hydrogen generation performance from Taihu algae and food waste by anaerobic codigestion | |
| Wijerathna et al. | Waste biomass valorization and its application in the environment | |
| Asikong et al. | Microorganisms associated with biogas production using vegetable (Telfairia occidentalis) wastes, banana peel and pig dung as substrates | |
| Rashed | The effect of temperature on the biogas production from olive pomace | |
| MD4472C1 (ro) | Procedeu de obţinere anaerobă a biogazului | |
| Rose et al. | Green approaches for the valorization of olive mill wastewater | |
| KR101255972B1 (ko) | 혐기소화공정에서 판크레아틴을 이용한 바이오가스 생산 촉진 방법 | |
| Duca et al. | Effect of bioactive additives on biomass fermentation from agro-industrial sector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG4A | Patent for invention issued | ||
| KA4A | Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) | ||
| MM4A | Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees |