Wiley жаңартылатын энергия
Интеграцияланған технологияны пайдалана отырып, сутегі өндіру
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| 11.5.5 Интеграцияланған технологияны пайдалана отырып, сутегі өндіру
Жақын уақыттан бері таза кіріс әдісі өнеркәсіптік өндіріс үшін жеткіліксіз болғандықтан, интеграцияланған технология био-сутегі өндірісінің ең жақсы нұсқасы болды. Екі әдістен көп біріктірілген кезде, жанама өнімдер де қолданылуы мүмкін, ол интеграциаланған процестердің жалпы тиімділігін арттырады. Біріктірілген қара және фото ферменттеу биологиялық газ тәріздес сутегі өндірісінде жаңа әдіс болды. Оның қара ферменттеу немесе фото ферменттеудің бір сатылы процестерімен салыстырғанда белгілі бір артықшылықтары бар. Осы мақсатта, алдын ала өңдеуден, гидролизден, қара ферменттеу мен фото ферменттеуден тұратын, үш сатылы процесс қолданылуы мүмкін. Алдын ала өңдеудің бірінші сатысы ұсатуды, қышқыл ортадағы гидролизді, бейтараптауды және биомассадан көмірсу қоспасын алу үшін қоректік заттарды қамтиды. Қара ферментация сатысында ашытылған қант органикалық қышқылдарға, CO 2 мен сутегіге түрлендірілді. Органикалық қышқылдардан сутегін жарықпен байланысты анаэробты жағдайда алу үшін жеңіл ферментацияны қолданды. Сутегі өндірісінде қара ферменттеудің әсері фото ферменттеу үшін органикалық қышқылдардың жеткілікті мөлшерін қамтамасыз етеді. Сондықтан, органикалық қышқылдардың қолжетімділігіне шектеу жойылады. Қара және фото ферменттеу биореакторларын пайдалану кезінде, гибридті ферменттеу технологиясы H 2 өнімділігін арттырудың ең перспективті жолдардың бірі бола алады. Процестің синергиясы, субстраттың конверсиясын барынша арттыру, керісінше, термодинамикалық және басқа да шектеулерге байланысты толық өзгере алмайды [19]. Осылайша, осы жүйеде тәуелсіз жеңіл бактериялар мен тәуелді жеңіл бактериялар H 2 шығары ндысын арттыру үшін кешенді жүйені қамтамасыз етеді. Фото ферментті бактериялар арқылы органикалық қышқылдарды одан әрі пайдалану, ОХҚ көзқарасы бойынша сарқынды сулардың тәуір сапасымен қамтамасыз ете алатын еді. Қалай болғанда да, процестің екі микробты компененттері үшін қоршаған орта мен қоршаған орта жағдайының оңтайлы құрылымын қамтамасыз ету үшін, қондырғыны жақсы бақылау қажет. Мұндай жүйелерде анаэробты көмірсулардың ашытуы (немесе органикалық қалдықтар), 206 төмен молекулалық қышқылдар сияқты, содан кейін фотосинтетикалық бактериялардың көмегімен екінші этапта фотобиореакторда H 2 айналатын, аралық өнімдердің түзілуіне әкеліп соғады. Екі жүйені біріктіру арқылы мінсіз ің жоғарғы өнімділігін алуға болады. Мысал ретіндегі әдіс, сутегі өндірісін үлкейту мақсатында, түрлі сәулелер көздері мен қарқындылықты қолданумен биосутегі өндірісі үшін, бидай крахмалы ерітіндісін жеңіл ферментке дейін қара ферментті әсерін көрсетеді [20]. Басқа біріктірілген процесс Бразилияда биоотыннан сутегін өндіру болды, және ол жыл сайын одан да маңызды болып келеді [21]. Бұл мәнмәтінде биосутегі өндірісі кезінде этанолдың бірінші буынынан ағын қалдықтары (этанол 1G), екінші буынды этанол (этанол 2G) және биодизель өндірісі қолданылуы мүмкін. Сондықтан да, гексозалар, пентозалар мен глицериндер сутегін өндіру үшін субстрат ретінде сыналды. Біріншіден, инокулятпен (қышқылдық, сілтілік және жылулық) алдын ала өңдеулердің бактериалдық қауымдастықтардың тиімділігіне әсерін клостридий гидрогеназа экспрессиясының деңгейі бойынша бағалады. Алдын ала қыздырумен өңделген инокулят Н 2 (4,62 моль Н 2 /моль сахароза) ең жоғарғы өнімділікті қамтамасыз етті, сонымен қатар, гидрогеназа экспрессиясының ең жоғарғы деңгейі, 72 сағаттан соң өңделмеген инокулятпен салыстырғанда 64 рет жоғары. Сақара C5 пен C6 және глицерин H2 (35°C және pH 5,5) өндіруге сыналған, нәтижесінде H2 төмендегі түрі өндірілген: (4,24 моль Н 2 /моль сахароза), глюкоза (2,19 моль Н 2 /моль/ глюкозf), фруктоза (2,09 моль Н 2 /моль фруктоза), ксилоза (1,88 моль H2/моль ксилоза) және глицерин (0,80 моль Н 2 /моль глицерин). Тағы бір интеграцияланған технология, ол, орталық композициялық жоспармен (CCD) жауап беру (RSM) әдіснамасын қолданатын, жаңа оқшауланған бактерияларды Enterobacter aerogenes KKU-S1 пайдалану арқылы жұмсалған глицериннен сутегі мен этанолды бір уақытта алу болып табылады [22]. Плакетт-Берман әдісі алғаш рет сутегі мен этанолды өндіруге әсер ететін факторларды анықтау үшін пайдаланылды, яғни, бастапқы pH, температура, дәрумендер ерітіндісінің мөлшері, ашытқы сығындысының концентрациясы (YE) мен глицерин концентрациясы. Нәтижесі, бастапқы pH, температура, ашытқы сығындысының концентрациясы мен глицерин концентрациясы сутегі (HPR) мен этанолдың түзілу жылдамдығына статистикалық маңызды (p≤0,05) әсер етті. Сонымен қатар, орталық композициялық жоспар (CCD) бойынша маңызды факторлар оңтайландырылды. Өндірістің бір мезгілде өсуі үшін оңтайлы шарттар, сутектің пайда болу жылдамдығы және этанол өндірісі ашытқы сығындысының концентрациясы 1,00 г/л, глицерин концентрациясы 37 г/л, бастапқы pH 8,14 және температура 37°C болды, онда сутегі мен этанол өндірісінің максималды жылдамдығына 0,24 ммоль Н 2 /л және 120 ммоль/л қол жеткізілді. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|