_ Filtrul de biotrickling acceptă hidrogen eficient- conversia metanului pentru valorificarea biologică a biogazului

Conversia biologică hidrogen-metan se referă la producerea de metan prin acțiunea microorganismelor folosind hidrogenul generat prin electroliza apei cu putere reziduală și a dioxidului de carbon prezent în biogaz. Această abordare promite să depășească limitările stocării hidrogenului, scăzând povara financiară a modernizării biogazului și permițând utilizarea CO2 din biogaz cu emisii negative de carbon.

Anterior, cercetătorii de la Institutul de Bioenergie și Tehnologia Bioproceselor din Qingdao din Academia Chineză de Științe a domesticit și obținut microorganisme cu eficiențe mari de conversie hidrogen-metan. De asemenea, au dezvoltat două procese de producție pentru conversia biologică hidrogen-metan in-situ și ex-situ. Cu toate acestea, principalul factor care limitează eficiența conversiei hidrogen-metan rămâne rata scăzută de transfer de masă gaz-lichid a hidrogenului.

Pentru a aborda limitările ratelor scăzute de transfer de masă a hidrogenului în procesul de conversie hidrogen-metan, Cercetătorii au dezvoltat un filtru de biotrickling (BTF), care facilitează creșterea microorganismelor prin utilizarea materialului de ambalare cu o suprafață internă aspră. Acesta asigură contactul complet între fazele gazoase și lichide, crescând astfel eficiența utilizării hidrogenului.

Studiul a fost publicat în Chemical Engineering Journal.

În acest studiu, cercetătorii au început de către explorarea efectelor temperaturilor (25°C, 37°C și 55°C) asupra căii de conversie hidrogen-metan pentru a determina temperatura optimă pentru filtrele de biotrickling. În timpul funcționării filtrului de biotrickling au fost evaluate efectele materialelor de ambalare (ceramită, piatră vulcanică, cărbune activ) și raportul optim al gazului de intrare (H2/CO2, v/v) asupra procesului de conversie.

Conform cercetătorilor, materialele de ambalare selectate au fost ecologice, iar suprafața specifică mare și porozitatea lor au facilitat creșterea și atașarea microorganismelor. Acest lucru asigură un contact suficient între microorganisme și faza gazoasă, ceea ce îmbunătățește foarte mult transferul de masă gaz-lichid.

Rezultatele au arătat că temperatura mai mare este favorabilă conversiei hidrogen-metan. La 25°C, eficiența conversiei hidrogen-metan a fost scăzută (2,5 L/Lw·d), iar cea mai mare parte a hidrogenului și a dioxidului de carbon au fost folosite pentru a produce acetat.

La 55°C, deși procesul de reacție a fost inițial instabil, a atins în cele din urmă stabilitate și a obținut o eficiență de conversie hidrogen-metan de 8,3 L/Lw·d. În schimb, eficiența conversiei a fost încă substanțială la 37°C, realizând 7,1 L/Lw·d. În special, nu a existat o diferență semnificativă în procesul general de metanogeneză între 37°C și 55°C.

În plus, raportul optim de gaz de intrare (H2/CO2) a fost determinat în experimentul BTF, realizând cel mai satisfăcător raport la 2,5:1 (H2/CO2, v/v), care a fost mai mic decât valorile raportate anterior, dar a fost atinsă o eficiență mai mare de îndepărtare a dioxidului de carbon.

Biofilmele care aderă la cele trei materiale de ambalare toate a atins eficiența eficientă de conversie hidrogen-metan în raport de 2,5:1, BTF folosind cărbune activ ca material de ambalare a atins cea mai mare și cea mai stabilă eficiență de conversie (91,9%).

Intensitatea relativă a fluorescenței măsurarea a confirmat că carbonul activat a avut o imobilizare microbiană superioară. Acest studiu oferă o abordare promițătoare pentru aplicarea BTF-urilor în transformarea biogazului hidrogen-metan.

(Fluierul)