Купить (120 RUB)
сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Интенсификация производства газообразных носителей водорода за счет применения электролизной ячейки в системе двухстадийного анаэробного сбраживания
А. А. Ковалев,
Д. А. Ковалев,
В. А. Панченко,
Вивекананд Вивекананд,
Парик Нидхи,
Масакапалли Шьям Кумар,
Е. А. Журавлева,
А. А. Лайкова,
С. В. Шехурдина,
А. А. Иваненко,
Ю. В. Литти https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.11.093-100
Аннотация
Накопление органических отходов, в том числе побочных продуктов животноводства и пищевых отходов, представляет собой серьезную экологическую проблему, и в то же время органические отходы являются крупным источником возобновляемой энергии. Для утилизации органических отходов в рамках проекта РНФ № 22-49-02002 (https://rscf.ru/project/22-49-02002/) была разработана экспериментальная установка для
двухстадийной анаэробной биоконверсии органических отходов для производства биоводорода на стадии темновой ферментации и биометана на стадии метаногенеза. Данное исследование направлено на оценку влияния применения микробной электролизной ячейки на интенсивность производства биометана из эффлюента реактора темновой ферментации при двухстадийном анаэробном сбраживании предобработанной в АВС модели пищевых отходов. Согласно полученным данным, применение микробной электролизной ячейки в системе двухстадийного анаэробного сбраживания предобработанной в АВС модели пищевых отходов позволяет повысить выход газообразных носителей водорода в виде биометана на 57% при разнице потенциалов на электродах МЭЯ 1,2 В. Энергетический вклад темновой ферментации в общий объемный энергетический выход составлял 58,8-66,2%. Таким образом применение микробной электролизной ячейки с разницей потенциалов 1,2 В позволяет повысить энергетический выход системы двухстадийного анаэробного сбраживания предобработанной в АВС модели пищевых отходов на 33%.
Ключевые слова
анаэробная биоконверсия,
биоводород,
темновая ферментация,
кратность подачи субстрата,
аппарат вихревого слоя,
предобработка, пищевые отходы
При поддержке: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-49-02002, https:// rscf.ru/project/22-49-02002/
Об авторах
А. А. Ковалев
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Россия
Россия
Ковалев Андрей Александрович, главный научный сотрудник лаборатории биоэнергетических технологий, доктор технических наук
109428, Москва, 1-й Институтский проезд, 5
Researcher ID: F-7045-2017,
Scopus Author ID: 57205285134
Д. А. Ковалев
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Россия
Россия
Ковалев Дмитрий Александрович, заведующий лабораторией биоэнергетических
технологий, кандидат технических наук
109428, Москва, 1-й Институтский проезд, 5
Researcher ID: K-4810-2015
В. А. Панченко
Российский университет транспорта
Россия
Россия
Панченко Владимир Анатольевич, кандидат технических наук, доцент кафедры Российского университета транспорта, старший научный сотрудник лаборатории Федерального научного агроинженерного центра ВИМ
127994, Москва, ул. Образцова, д. 9
Researcher ID: P-8127-2017,
Scopus Author ID: 57201922860,
Web of Science Researcher ID: AAE-1758-2019
Вивекананд Вивекананд
Центр энергетики и окружающей среды, Национальный технологический институт Малавии
Индия
Индия
Vivekanand Vivekanand, Assistant Professor
302017, Раджастхан, Джайпур
Scopus Author ID: 57211114758
Парик Нидхи
Школа естественных наук, Центральный университет Раджастхана
Индия
Индия
Нидхи Парик, Assistant Professor of Microbial Catalysis and Process Engineering Laboratory, Department of Microbiology
305817, Раджастхан, Аджмер
Масакапалли Шьям Кумар
Центр BioX, Школа фундаментальных наук, Индийский технологический институт
Индия
Индия
Шьям Кумар Масакапалли, Assistant Professor
175075, Химачал-Прадеш, Манди, Каманд
Е. А. Журавлева
Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук
Россия
Россия
Журавлева Елена Александровна, мл. науч. сотр. лаборатории микробиологии антропогенных мест обитания, канд. биол. наук
119071, Москва, Ленинский пр-т, дом 33, строение 2
Researcher ID: JBS-4297-2023,
Scopus Author ID: 57216346570
А. А. Лайкова
Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук
Россия
Россия
Лайкова Александра Алексеевна, младший научный сотрудник лаборатории
микробиологии антропогенных мест обитания, аспирант
119071, Москва, Ленинский пр-т, дом 33, строение 2
Researcher ID: IVU-7977-2023,
Scopus Author ID: 58044317600
С. В. Шехурдина
Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук
Россия
Россия
Шехурдина Светлана Витальевна, младший научный сотрудник лаборатории
микробиологии антропогенных мест обитания, аспирант
119071, Москва, Ленинский пр-т, дом 33, строение 2
Scopus Author ID: 57564192200
А. А. Иваненко
Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук
Россия
Россия
Иваненко Артем Александрович, инженер лаборатории микробиологии антропогенных мест обитания, бакалавр
119071, Москва, Ленинский пр-т, дом 33, строение 2
Researcher ID: JAX-4154-2023
Ю. В. Литти
Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского, Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» Российской академии наук
Россия
Россия
Литти Юрий Владимирович, заведующий лабораторией микробиологии
антропогенных мест обитания, кандидат биологических наук
119071, Москва, Ленинский пр-т, дом 33, строение 2
Researcher ID: C-4945-2014,
Scopus Author ID: 55251689800
Список литературы
1. Kovalev А. А., Kovalev D. А., Panchenko V. A., Zhuravleva Е. А., Laikova А. А., Shekhurdina S. V., Vivekanand V., Litti Y. V. Approbation of an Innovative Method of Pretreatment of Dark Fermentation Feedstocks // International Journal of Hydrogen Energy 2022, 47 (78), 33272-33281. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.08.051.
2. Sudalyandi K., Jeyakumar R. Biofuel Production Using Anaerobic Digestion (Green Energy and Technology), 1st ed. ed.; Springer, 2022.
3. Wang C., Liu Y., Gao X., Chen H., Xu X., Zhu L. Role of Biochar in the Granulation of Anaerobic Sludge and Improvement of Electron Transfer Characteristics // Bioresource Technology 2018, 268, 28-35. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.07.116.
4. Ковалев А. А., Ковалев Д. А., Литти Ю. В., Катраева И. В., Ножевникова А. Н. Влияние коэффициента рециркуляции эффлюента метантенка на выход биоводорода в двухстадийном процессе анаэробной биоконверсии жидких органических отходов. // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2021; (1-3):34-46. https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.01.003
5. Ковалев А. А., Ковалев Д. А., Литти Ю. В., Катраева И. В. Производство биоводорода в двухстадийном процессе анаэробной биоконверсии органического вещества жидких органических отходов с рециркуляцией эффлюента метантенка // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2020; (7-18):87- 100. https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.07-18.87-100
6. Kovalev A. A., Kovalev D. A., Zhuravleva E. A., Katraeva I. V., Panchenko V. А., Fiore U., Litti Y. V. Two-Stage Anaerobic Digestion with Direct Electric Stimulation of Methanogenesis: The Effect of a Physical Barrier to Retain Biomass on the Surface of a Carbon Cloth-Based Biocathode // Renewable Energy. – 2022, 181, 966-977. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.renene.2021.09.097.
7. Ковалев А. А. Энергетический анализ системы двухстадийной анаэробной переработки жидких органических отходов с получением водород- и метансодержащих биогазов // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2020; (25-27):95-106. https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.09.009
Рецензия
Для цитирования:
Ковалев А.А., Ковалев Д.А., Панченко В.А., Вивекананд В., Нидхи П., Шьям Кумар М., Журавлева Е.А., Лайкова А.А., Шехурдина С.В., Иваненко А.А., Литти Ю.В. Интенсификация производства газообразных носителей водорода за счет применения электролизной ячейки в системе двухстадийного анаэробного сбраживания. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2024;(11):93-100. https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.11.093-100
For citation:
Kovalev A.A., Kovalev D.A., Panchenko V.A., Vivekanand V., Nidhi P., Shyam Kumar M., Zhuravleva E.A., Laikova A.A., Shekhurdina S.V., Ivanenko A.A., Litti Yu.V. Intensification of production of gaseous hydrogen carriers by using an electrolysis cell in a two-stage anaerobic digestion system. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2024;(11):93-100. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.11.093-100
Просмотров:
28
Послать статью по эл. почте 