Zastosowanie gliceryny jako substratu w biologicznym generowaniu wodoru w procesie fermentacji
Loading...
Date
2011-10-14T13:41:08Z
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Using glycerol as a substrate in biological hydrogen production via fermentation
Abstract
Przykładem nośnika energii, który ze względu na swe wyjątkowe zalety, zyskał miano paliwa przyszłości, jest wodór. Wysoka energia spalania i powstawanie jedynie wody w wyniku tego procesu stanowią o niebywałym potencjale tego pierwiastka. Jedną z biologicznych metod produkcji wodoru jest fermentacja w wyniku której, bakterie z rodzaju Clostridium, Enterobacter czy Bacillus przeprowadzają konwersję prostych związków organicznych w wodór, tlenek węgla(IV) i lekkie kwasy tłuszczowe. Substratami ciemnej fermentacji mogą być ścieki różnego pochodzenia, w tym również nieoczyszczona frakcja glicerynowa, pochodząca z produkcji biopaliw, co zostało wykorzystane w niniejszej pracy doktorskiej. W procesie ciemnej fermentacji opartej na glicerynie, produktami gazowymi są wodór i dwutlenek węgla, natomiast produkty ciekłe to 1,3 – propanodiol, 2,3 - butanodiol, etanol, kwas octowy, masłowy. Proces przeprowadzono w skali pilotażowej, w bioreaktorze firmy Bioegnineering, o całkowitej objętości równej 7 L, wyposażonym w mieszadło i kontrolery temperatury i pH. Osad fermentacyjny został zastosowany jako źródło mieszanej kultury bakteryjnej. W procesie fermentacji porównano trzy równe substraty glicerynowe: glicerynę cz.d.a. i dwie frakcje glicerynowe stanowiące uboczny produkt produkcji biopaliw. Wyznaczono optymalne parametry prowadzenia procesu fermentacji w kierunku otrzymywania wodoru, 1,3-propanodiolu i utylizacji materiału odpadowego.
Hydrogen is the most promising energy carrier. It is highly efficient and environmentally friendly fuel of the future. There are many ways of hydrogen production including biological processes. One of them is dark fermentation which converts organic compounds, mainly sugars, into hydrogen, carbon dioxide, volatile fatty acids and alcohols. Dark fermentation can be used also as a process of utilizing waste e.g. from food industry. This work’s idea was to use glycerol as a substrate in biological production of hydrogen. Waste glycerol is produced in biodiesel industry. Although clean glycerol can be applied in cosmetic, pharmaceutical or food industry, management of large quantities is still a problem. Moreover, glycerol can be used as a source of organic carbon for microorganisms in dark fermentation. Beside of hydrogen, 1,3-propanediol, 2,3-butanediol, acetic and butyric acids are also products of this process. Experiments were performed in 7-liters bioreactor, equipped with an electric stirrer, temperature and pH control system. Pure glycerol and waste glycerol was used as a substrate. Sewage sludge served as a source of mixed bacteria culture. Experiments concentrate on optimization of the process conditions. The influence of concentration of substrate, of inoculum, pH and content of metabolites was tested. Optimal parameters of dark fermentation process were established from rate of hydrogen, 1,3-propanediol, and utilization of organic matter.
Hydrogen is the most promising energy carrier. It is highly efficient and environmentally friendly fuel of the future. There are many ways of hydrogen production including biological processes. One of them is dark fermentation which converts organic compounds, mainly sugars, into hydrogen, carbon dioxide, volatile fatty acids and alcohols. Dark fermentation can be used also as a process of utilizing waste e.g. from food industry. This work’s idea was to use glycerol as a substrate in biological production of hydrogen. Waste glycerol is produced in biodiesel industry. Although clean glycerol can be applied in cosmetic, pharmaceutical or food industry, management of large quantities is still a problem. Moreover, glycerol can be used as a source of organic carbon for microorganisms in dark fermentation. Beside of hydrogen, 1,3-propanediol, 2,3-butanediol, acetic and butyric acids are also products of this process. Experiments were performed in 7-liters bioreactor, equipped with an electric stirrer, temperature and pH control system. Pure glycerol and waste glycerol was used as a substrate. Sewage sludge served as a source of mixed bacteria culture. Experiments concentrate on optimization of the process conditions. The influence of concentration of substrate, of inoculum, pH and content of metabolites was tested. Optimal parameters of dark fermentation process were established from rate of hydrogen, 1,3-propanediol, and utilization of organic matter.
Description
Wydział Chemii:Zakład Kinetyki i Katalizy
Sponsor
Keywords
Wodór, Hydrogen, Gliceryna odpadowa, Raw glycerol, Fermentacja, Fermentation