Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Повышение выработки биоводорода с помощью новой стратегии аугментации с использованием различных органических остатков

https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.34-36.026-040

Полный текст:

Аннотация

Биоводород считается углеродно-нейтральным топливом, и поэтому обладает огромным потенциалом в энергетическом секторе. В настоящем исследовании рассмотрена потенциальная возможность повышения выработки водорода за счет использования в процессе его производства факультативной анаэробной бактерии, биоаугментированной облигатным анаэробом. Подход, при котором смешиваются Klebsellia pneumoniae и Clostridium acetobutylicum, привел к увеличению выработки водорода на 37 % и 18 % соответственно по сравнению с отдельным организмом. С использованием смешанной культуры также отмечено более эффективное устранение химического потребления кислорода (ХПК). Максимальные значения выработки водорода в этой аугментированной системе составили 9,47 моль Н2/кг-1 ХПКсниж. (с использованием тростниковой мелассы), 8,72 моль Н2/кг-1 ХПКвосстанов. (с использованием крахмальных сточных вод) и 7,78 моль Н2/кг-1 ХПКвосстанов. (с использованием сточных вод спиртового производства). Эффективность устранения ХПК при использовании различных органических отходов колеблется в диапазоне 50–70 %. Максимальные значения выработки водорода 1 125 мл/л-1·ч-1, 642 мл/л-1·ч-1 и 790 мл/л-1·ч-1 получены при использовании соответственно мелассы, крахмальных сточных вод и сточных вод спиртового производства в режиме CSTR. Таким образом, эта биоаугментированная система может внести полезный вклад в успешную реализацию концепции «превращения отходов в энергию».

Об авторах

П. Синха
Индийский технологический институт
Индия

Харагпур 721302



К. Гаурав
Индийский технологический институт
Индия

Харагпур 721302



Ш. Рой
Индийский технологический институт
Индия

Харагпур 721302



Г. Балахандар
Индийский технологический институт
Индия

Харагпур 721302



Д. Дас
Индийский технологический институт
Индия

Дебабрата Дас, доктор наук (биоэнергетика), профессор, старший преподаватель; член 8-ми научных организаций

Харагпур 721302



Список литературы

1. Forsberg C.W. Future hydrogen markets for large-scale hydrogen production systems. Int J Hydrogen Energy, 2007;32:431–9.

2. Abánades A. The challenge of hydrogen production for the transition to a CO2-free economy, 2012:11–16.

3. Maeda T., Sanchez-Torres V., Wood T.K. Escherichia coli hydrogenase 3 is a reversible enzyme possessing hydrogen uptake and synthesis activities. ApplMicrobiolBiotechnol 2007;76:1035–42.

4. Peters J.W., Schut G.J., Boyd E.S., Mulder D.W., Shepard E.M., Broderick J.B., et al. [FeFe]and [NiFe]hydrogenase diversity, mechanism, and maturation. BiochimBiophysActa Mol Cell Res., 2015;1853:1350–69.

5. Vignais P.M., Colbeau A. Molecular biology of microbial hydrogenases. Curr Issues Mol Biol., 2004;6:159–88.

6. Roy S., Ghosh S., Das D. Improvement of hydrogen production with thermophilic mixed culture from rice spent wash of distillery industry. Int J Hydrogen Energy, 2012;37:15867–74.

7. Kumar N., Das D. Enhancement of hydrogen production by Enterobacter cloacae IIT-BT 08. Process Biochem., 2000;35:589–93.

8. Standard methods for the examination of water and wastewater. Washington D.C.: APHA-AWWAWEF, 1998.

9. Shiraishi T., Fukusaki E., Kajiyama S. Kobayashi a. Short communication A simple assay for formate dehydrogenase activity by gas chromatography e mass spectrometry q. J Chromatogr A, 1999;855:337–40.

10. Dutta T., Das A.K., Das D. Purification and characterization of [Fe]-hydrogenase from high yielding hydrogen-producing strain, Enterobacter cloacae IITBT08 (MTCC 5373). Int J Hydrogen Energy, 2009;34:7530–7.

11. Miller GL. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal Chem., 1959;31:426–8.

12. Elasharnouby O., Hafez H., Nakhla G., Naggar M.H.E. A critical literature review on biohydrogen production by pure cultures. Int J Hydrogen Energy, 2013;38:4945–66.

13. Das D., Khanna N., Dasgupta C.N. Biohydrogen production. 1sted. New York: CRC press Taylor & Francis; 2014.

14. Pandey A., Sinha P. An evaluative report and challenges for fermentative biohydrogen production. Int J Hydrogen Energy, 2011;36:7460–78.

15. Park M.J., Jo J.H., Park D., Lee D.S., Park J.M. Comprehensive study on a two-stage anaerobic digestion process for the sequential production of hydrogen and methane from cost-effective molasses. Renew Energy, 2010;35:6194–202.

16. Arimi M.M., Knodel J., Kiprop A., Namango S.S., Zhang Y., Geißen S.-U. Strategies for improvement of biohydrogen production from organic-rich wastewater: a review. Biomass Bioenergy, 2015;75:101–18.

17. Roy S., Vishnuvardhan M., Das D. Continuous thermophilic biohydrogen production in packed bed reactor. Appl Energy, 2014;136:51–8.

18. Ngoma L., Masilela P., Obazu F., Gray V.M. The effect of temperature and effluent recycle rate on hydrogen production by undefined bacterial granules. Bioresour Technol, 2011;102:8986–91.

19. Lu W., Wen J., Chen Y., Sun B., Jia X., Liu M., et al. Synergistic effect of Candida maltosa HY-35 and Enterobacter aerogenes W-23 on hydrogen production. Int J Hydrogen Energy, 2007;32:1059–66.

20. Yokoi H., Tokushige T., Hirose J., Hayashi S., Takasaki Y. H2 production from starch by a mixed culture of Clostridium butyricum and Enterobacter aerogenes. BiotechnolLett., n.d.;20:143–147.

21. Pachapur V.L., Sarma S.J., Brar S.K., Le Bihan Y., Buelna G., Verma M. Biohydrogen production by cofermentation of crude glycerol and apple pomacehydrolysate using coculture of Enterobacter aerogenes and Clostridium butyricum. BioresourTechnol, 2015;193:297–306.

22. Cheng J., Zhu M. A novel anaerobic co-culture system for biohydrogen production from sugarcane bagasse. BioresourTechnol, 2013;144:623–31.

23. Seppälä J.J., Puhakka J.A., Yli-Harja O., Karp M.T., Santala V. Fermentative hydrogen production by Clostridium butyricum and Escherichia coli in pure and cocultures. Int J HydrogenEnergy, 2011;36:10701–8.


Для цитирования:


Синха П., Гаурав К., Рой Ш., Балахандар Г., Дас Д. Повышение выработки биоводорода с помощью новой стратегии аугментации с использованием различных органических остатков. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2019;(34-36):26-40. https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.34-36.026-040

For citation:


Sinha P., Gaurav K., Roy S., Balachandar G., Das D. Improvement of Biohydrogen Production with Novel Augmentation Strategy Using Different Organic Residues. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2019;(34-36):26-40. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.34-36.026-040

Просмотров: 12


ISSN 1608-8298 (Print)