![سامانه نشر مجلات علمی دانشگاه تهران](./data/logo.png)
تعداد نشریات | 162 |
تعداد شمارهها | 6,578 |
تعداد مقالات | 71,072 |
تعداد مشاهده مقاله | 125,686,499 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 98,915,304 |
تاثیر پیشفرآوری ویناس و مادهتلقیح در تولید بیوهیدروژن و ظرفیت تولید فرآوردههای آن در خوزستان | ||
مهندسی بیوسیستم ایران | ||
دوره 53، شماره 1، اردیبهشت 1401، صفحه 1-23 اصل مقاله (1.29 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijbse.2022.325353.665415 | ||
نویسندگان | ||
ثمین بلدی1؛ یعقوب منصوری* 2؛ نیما نصیریان3؛ حسین معتمدی4؛ ایرینی آنگلیداکی5 | ||
1گروه مهندسی بیوسیتم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز | ||
2گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز | ||
3گروه مهندسی مکانیزاسیون کشاورزی و بیوسیستم، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی | ||
4گروه زیستشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز | ||
5دانشکده مهندسی شیمی و بیوشیمی، دانشگاه صنعتی دانمارک | ||
چکیده | ||
ویناس، فاضلاب کارخانههای الکلسازی، پسماندی بسیار آلودهکننده است. حجم زیاد ویناس و بوی نامطبوع آن، در کنار خاصیت اسیدی و بار آلودگی زیاد، آن را به یکی از مهمترین چالشهای زیست محیطی استان خوزستان بدل کرده است. کاربرد تخمیر تاریک جهت تیمار این فاضلاب، یکی از ارزانترین روشهای سازگار با محیطزیست مدیریت این پسماند است. هیدروژن سوختی پاک است و در صورت تولید به روش بیولوژیکی، یک حامل انرژی تجدید پذیر تلقی میگردد. در مطالعه حاضر، تولید ناپیوستة بیوهیدروژن از ویناس به روش تخمیر تاریک بررسی شده است. همچنین اثر پیشتیمار ماده تلقیحی (لجن هضم شده) و پیشتیمار ماده اولیه (ویناس) بر عملکرد تولید هیدروژن بررسی شد. نتایج نشان داد کاربرد کلروفرم بهعنوان پیشتیمار ماده تلقیح با عملکرد ۶/۳ ± ۸/۴۷ نرمال میلیلیتر/گرم جامدات فرار اولیه تاثیر بسیار معنیداری بر افزایش عملکرد هیدروژن داشته است. همچنین کاربرد سدیم هیدروکسید تاثیر معنی داری بر هیدرولیز قند ویناس داشته و با عملکرد 1/۰ ± ۵/۹۹ نرمال میلیلیتر/گرم جامدات فرار اولیه، بازده تولید هیدروژن را تا ۱۰۰ درصد افزود. در تمام تیمارها اسید استیک و اسید بوتیریک بهعنوان اسیدهای آلی عمده موجود در مایه نهایی تخمیر شناسایی شدند. در نهایت با توجه به نتایج آزمایشگاهی و نیز اطلاعات میدانی موجود، پتانسیل تولید بیوهیدروژن، اسید استیک و اسید بوتیریک از ویناس تولید شده در استان خوزستان در سال ۱۳۹۹ بهترتیب بهمیزان ۰۰۳/۰، ۱۵۳/۰ و ۱۳۲/۰کیلومتر مکعب محاسبه شد. نتایج نشان داد تولید بیوهیدروژن از ویناس بهروش تخمیر تاریک، با توجه به پتانسیل بالای تولید این گاز از ویناس، روشی بسیار کارآمد بهحساب میآید. | ||
کلیدواژهها | ||
ویناس؛ تخمیر تاریک؛ پیشتیمار؛ لجن بیهوازی؛ بیوهیدروژن | ||
مراجع | ||
Ministry of Jihad Agriculture. (2019). Agricultural Statistics from 2018 to 2019,Volume One: Crops. p.68.(In Farsi) Antonopoulou, G., Dimitrellos, G., Beobide, A. S., Vayenas, D., & Lyberatos, G. (2015). Chemical pretreatment of sunflower straw biomass: The effect on chemical composition and structural changes. Journal of Waste and Biomass Valorization, 6(5), 733-746. Baeyens, J., Zhang, H., Nie, J., Appels, L., Dewil, R., Ansart, R., & Deng, Y. (2020). Reviewing the potential of bio-hydrogen production by fermentation. Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews, 131, 11-23. Banu, J. R., Kavitha, S., Kannah, R. Y., Bhosale, R. R., & Kumar, G. (2020). Industrial wastewater to biohydrogen: Possibilities towards successful biorefinery route. Journal of Bioresource Technology, 298, 122378. Bernal, A. P., Dos Santos, I. F. S., Silva, A. P. M., Barros, R. M., & Ribeiro, E. M. (2017). Vinasse biogas for energy generation in Brazil: An assessment of economic feasibility, energy potential and avoided CO2 emissions. Journal of Cleaner Production, 151, 271-260. Boboescu, I. Z., Gherman, V. D., Mirel, I., Pap, B., Tengölics, R., Rákhely, G., Kovács, K. L., Kondorosi, É., & Maróti, G. (2014). Simultaneous biohydrogen production and wastewater treatment based on the selective enrichment of the fermentation ecosystem. International Iournal of Hydrogen Energy, 39(3), 1502-1510. Bundhoo, M. Z., Mohee, R., & Hassan, M. A. (2015). Effects of pre-treatment technologies on dark fermentative biohydrogen production: A review. Journal of Environmental Management, 157, 20-48. Bundhoo, Z. M. (2019). Potential of bio-hydrogen production from dark fermentation of crop residues: A review. International Journal of Hydrogen Energy, 44(32), 17362-17364. Carrillo-Reyes, J., Buitrón, G., Moreno-Andrade, I., Tapia-Rodríguez, A. C., Palomo-Briones, R., Razo-Flores, E., Aguilar-Juárez, O., Arreola-Vargas, J., Bernet, N., & Braga, A. F. M. (2020). Standardized protocol for determination of biohydrogen potential. Methods X, 7, 100754. Chaganti, S.R., Lalman, J.A., & Heath, D.D.(2012). 16 S rRNA gene based analysis of the microbial diversity and hydrogen production in three mixed anaerobic cultures. International Journal of Hydrogen Energy, 37(11), 9002-9017. Chang, S., Li, J. Z., & Liu, F. (2011). Evaluation of different pretreatment methods for preparing hydrogen-producing seed inocula from waste activated sludge. Journal of Renewable Energy, 36(5), 1517-1522. Da Silva, A. N., Macêdo, W. V., Sakamoto, I. K., Pereyra, D. d. L. A. D., Mendes, C. O., Maintinguer, S. I., Caffaro Filho, R. A., Damianovic, M. H. Z., Varesche, M. B. A., & De Amorim, E. L. C. (2019). Biohydrogen production from dairy industry wastewater in an anaerobic fluidized-bed reactor. Journal of Biomass and Bioenergy, 120, 257-264. Federation, W. E. & Association, A. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association (APHA). Washington, DC, USA. Food and Agriculture Organization. (2019). FAOSTAT statistical database. Retrived July 6, 2021, from https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL. Fu, S. F., Xu, X. H., Dai, M., Yuan, X. Z., & Guo, R. B. (2017). Hydrogen and methane production from vinasse using two-stage anaerobic digestion. Journal of Process Safety and Environmental Protection, 107, 81-86. Gadhe, A., Sonawane, S. S., & Varma, M. N. (2014). Kinetic analysis of biohydrogen production from complex dairy wastewater under optimized condition. International Journal of Hydrogen Energy, 39(3), 13006-13014. García-Depraect, O., Rene, E. R., Diaz-Cruces, V. F., & León-Becerril, E. (2019). Effect of process parameters on enhanced biohydrogen production from tequila vinasse via the lactate-acetate pathway. Journal of Bioresource Technology, 273, 618-626. Guo, W. Q., Ren, N. Q., Wang, X. J., Xiang, W. S., Meng, Z. H., Ding, J., Qu, Y. Y., & Zhang, L. S. (2008). Biohydrogen production from ethanol-type fermentation of molasses in an expanded granular sludge bed (EGSB) reactor. International Journal of Hydrogen Energy, 33(19), 4981-4988. Hoarau, J., Caro, Y., Grondin, I., & Petit, T. (2018). Sugarcane vinasse processing: Toward a status shift from waste to valuable resource. A review. Journal of Water Process Engineering, 24, 11-25. Hu, B. & Chen, S. (2007). Pretreatment of methanogenic granules for immobilized hydrogen fermentation. International Journal of Hydrogen Energy, 32(15), 3266-3273. Hwang, M.H., Jang, N.J., Hyun, S.H., & Kim, I.S. (2004). Anaerobic bio-hydrogen production from ethanol fermentation: the role of pH. Journal of Biotechnology, 111(3), 297-309. Janke, L., Leite, A.F., Batista, K., Silva, W., Nikolausz, M., Nelles, M., & Stinner, W. (2016). Enhancing biogas production from vinasse in sugarcane biorefineries: effects of urea and trace elements supplementation on process performance and stability. Journal of Bioresource Technology, 217, 10-20. Júnior, A. D. N. F., Etchebehere, C., & Zaiat, M. (2015). Mesophilic hydrogen production in acidogenic packed-bed reactors (APBR) using raw sugarcane vinasse as substrate: Influence of support materials. Journal of Anaerobe, 34, 94-105. Luo, G., Karakashev, D., Xie, L., Zhou, Q., & Angelidaki, I. (2011). Long‐term effect of inoculum pretreatment on fermentative hydrogen production by repeated batch cultivations: Homoacetogenesis and methanogenesis as competitors to hydrogen production. Journal of Biotechnology and Bioengineering, 108(8), 1816-1827. Luo, G., Xie, L., Zou, Z., Wang, W., & Zhou, Q. (2010). Evaluation of pretreatment methods on mixed inoculum for both batch and continuous thermophilic biohydrogen production from cassava stillage. Journal of Bioresource Technology, 101 (3), 959-964. Mishra, P., Thakur, S., Mahapatra, D. M. Ab., Wahid, Z., Liu, H., & Singh, L. (2018). Impacts of nano-metal oxides on hydrogen production in anaerobic digestion of palm oil mill effluent–A novel approach. International Journal of Hydrogen Energy, 43(5), 2666-2676. Mohammadi, P., Ibrahim, S., Annuar, M. S. M., & Law, S. (2011). Effects of different pretreatment methods on anaerobic mixed microflora for hydrogen production and COD reduction from palm oil mill effluent. Journal of Cleaner Production, 19(14), 1654-1658. Mohan, S. V. (2009). Harnessing of biohydrogen from wastewater treatment using mixed fermentative consortia: process evaluation towards optimization. International Journal of Hydrogen Energy, 34(17), 7460-7474. Monlau, F., Barakat, A., Trably, E., Dumas, C., Steyer, J. P., & Carrère, H. (2013). Lignocellulosic materials into biohydrogen and biomethane: impact of structural features and pretreatment. Journal of Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 43(3), 260-322. Nath, K., Muthukumar, M., Kumar, A., & Das, D. (2008). Kinetics of two-stage fermentation process for the production of hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy, 33(4), 1195-1203. Náthia-Neves, G., De Alencar Neves, T., Berni, M., Dragone, G., Mussatto, S. I., & Forster-Carneiro, T. (2018). Start-up phase of a two-stage anaerobic co-digestion process: hydrogen and methane production from food waste and vinasse from ethanol industry. Journal of Biofuel Research, 5(2), 813-820. Pereira, I. Z., Dos Santos, I. F. S., Barros, R. M., E Silva, H. L. d. C., Tiago Filho, G. L., & E Silva, A. P. M. (2020). Vinasse biogas energy and economic analysis in the state of São Paulo, Brazil. Journal of Cleaner Production, 260, 118-121. Rafieenia, R., Lavagnolo, M. C., & Pivato, A. (2018). Pre-treatment technologies for dark fermentative hydrogen production: current advances and future directions. Journal of Waste Management, 71, 734-748. Razi alcohol company website. (2021). Comodity detail vinass. Retrieved July 6, 2021, from http://www.ya-razi.com.(In Farsi). Rego, G. C., Ferreira, T. B., Ramos, L. R., De Menezes, C. A., Soares, L. A., Sakamoto, I. K., Varesche, M. B. A., & Silva, E. L. (2020). Bioconversion of pretreated sugarcane vinasse into hydrogen: new perspectives to solve one of the greatest issues of the sugarcane biorefinery. Journal of Biomass Conversion and Biorefinery, 1-15. Sánchez, F. E., Fuess, L. T., Cavalcante, G. S., Adorno, M. Â. T., & Zaiat, M. (2021). Value-added soluble metabolite production from sugarcane vinasse within the carboxylate platform: An application of the anaerobic biorefinery beyond biogas production. Journal of Fuel, 286 (1), 119378. Santos, S. C., Rosa, P. R. F., Sakamoto, I. K., Varesche, M. B. A., & Silva, E. L. (2014b). Organic loading rate impact on biohydrogen production and microbial communities at anaerobic fluidized thermophilic bed reactors treating sugarcane stillage. Journal of Bioresource Technology, 159, 55-63. Silva Neto, J. V. & Gallo, W. L. (2021). Potential impacts of vinasse biogas replacing fossil oil for power generation, natural gas, and increasing sugarcane energy in Brazil. Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews, 135, 110281. Singh, L. & Wahid, Z. A. (2015). Methods for enhancing bio-hydrogen production from biological process: A review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 21, 70-80. Sivagurunathan, P., Kumar, G., Bakonyi, P., Kim, S. H., Kobayashi, T., Xu, K. Q., Lakner, G., Tóth, G., Nemestóthy, N., & Bélafi-Bakó, K. (2016). A critical review on issues and overcoming strategies for the enhancement of dark fermentative hydrogen production in continuous systems. International Journal of Hydrogen Energy, 41(6), 3820-3836. Soares, J. F., Confortin, T. C., Todero, I., Mayer, F. D., & Mazutti, M. A. (2020). Dark fermentative biohydrogen production from lignocellulosic biomass: Technological challenges and future prospects. Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews, 117, 109484. Sridevi, K., Sivaraman, E., & Mullai, P. (2014). Back propagation neural network modelling of biodegradation and fermentative biohydrogen production using distillery wastewater in a hybrid upflow anaerobic sludge blanket reactor. Journal of Bioresource Technology, 165, 233-240. Sydney, E. B., Larroche, C., Novak, A. C., Nouaille, R., Sarma, S. J., Brar, S. K., Letti, L. A. J., Soccol, V. T., & Soccol, C. R. (2014). Economic process to produce biohydrogen and volatile fatty acids by a mixed culture using vinasse from sugarcane ethanol industry as nutrient source. Journal of Bioresource Technology, 159, 380-386. Tena, M., Luque, B., Perez, M., & Solera, R. (2020). Enhanced hydrogen production from sewage sludge by cofermentation with wine vinasse. International Journal of Hydrogen Energy, 45(32), 15977-15984. Tena, M., Perez, M., & Solera, R. (2021). Effect of hydraulic retention time on hydrogen production from sewage sludge and wine vinasse in a thermophilic acidogenic CSTR: A promising approach for hydrogen production within the biorefinery concept. International Journal of Hydrogen Energy, 46(11), 7810-7820. Trchounian, K., Sawers, R. G., & Trchounian, A. (2017). Improving biohydrogen productivity by microbial dark-and photo-fermentations: Novel data and future approaches. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 80, 1201-1216. Urbaniec, K. & Bakker, R. R. (2015). Biomass residues as raw material for dark hydrogen fermentation–A review. International Journal of Hydrogen Energy, 40(9), 3648-3658. Usman, T. M., Banu, J. R., Gunasekaran, M., & Kumar, G. (2019). Biohydrogen production from industrial wastewater: An overview. Journal of Bioresource Technology Reports, 7, 100287. Viana, M., Dams, R., Pinheiro, B., Leitão, R., Santaella, S., & Dos Santos, A. (2019). The source of inoculum and the method of methanogenesis inhibition can affect biological hydrogen production from crude glycerol. Journal of Bioenergy Research, 12(3), 742-733. Wang, J. & Wan, W. (2008). Comparison of different pretreatment methods for enriching hydrogen-producing bacteria from digested sludge. International Journal of Hydrogen Energy, 33(12), 2934-2941. Zheng, Y., Zhao, J., Xu, F., & Li, Y. (2014). Pretreatment of lignocellulosic biomass for enhanced biogas production. Journal of Progress In Energy and Combustion Science, 42, 35-53. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 489 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 576 |