Προσθήκη συμβατών διαλυτών ουσιών σε διεργασίες αναερόβιας χώνευσης παρουσία ιοντικής ισχύς και άλλων αντίξοων συνθηκών
Date Issued
2017
Author(s)
Advisor
Abstract
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο έλεγχος επίδρασης των compatible solutes και συγκεκριμένα του glycine betaine κατά την εξωγενή προσθήκη του σε διάφορες περιπτώσεις της διεργασίας της αναερόβιας χώνευσης, παρουσία ιοντικής ισχύς και άλλων αντίξοων συνθηκών όπως η έκθεση υπο αερόβιες συνθήκες και χαμηλές θερμοκρασίες. Η διεξαγωγή όλων των εργαστηριακών δοκιμών βασιζεται στον έλεγχο απόδοσης και παραγωγής μεθανίου μέσω χρήσης αέριου χρωματογράφου (GC), αεροστεγούς γυάλινης σύριγγας καθώς και κατάλληλων υπολογισμών εκ των οποίων προκύπτει ο υπολογισμός της μέσης αθροιστικής παραγωγής μεθανίου.
Αρχικά στη 1η εργαστηριακή δοκιμή εξετάζονται οι συγκεντρώσεις αλατότητας των 25, 35 και 50 g/L (NaCl), παρουσία C.S. (5 mM G.B. → mG.B. = 0.585 g) κατά την οποία βρέθηκε να έχουν θετική επίδραση στις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις (35, 50 g/L) σχετικά με το ρυθμό παραγωγής CH4 καθώς και αρνητική επίδραση κατά τη προσθήκη τους στη χαμηλότερη συγκέντρωση, δηλαδή των 25 g/L. Γεγόνος το οποίο διακρίνεται στα προκύπτοντα αποτελέσματα της μέσης αθροιστικής παραγωγής CH4 με τις τιμές να είναι 13.02, 112.23 και 81.07 ml αντίστοιχα. Ακολούθως, στη 2η και 3η εργαστηριακή δοκιμή εξετάζονται μεγαλύτερες συγκεντρώσεις αλατότητας όπως αυτές των 75 και 100 g/L (NaCl) αντίστοιχα, με/χωρίς τη προσθήκη διάφορετικών συγκεντρώσεων του G.B. (0.1 mM G.B. → mG.B. = 0.0117g, 1 mM G.B. → mG.B. = 0.117g και 5 mM G.B. → mG.B. = 0.585 g), κατά τις οποίες βρέθηκε ότι οι συγκεκριμένες ενώσεις επηρεάζουν αρνητικά το συγκεκριμένο εύρος αλατότητας, με τα αποτελέσματα της Μ.Α.Π. του CH4 να είναι 47.73 έναντι 25.33, 36.57 και 29.68 ml αντίστοιχα για την 2η εργαστηριακή δοκιμή, καθώς και 52.94 έναντι 44.62, 37.17 και 43.09 ml αντίστοιχα για την 3η εργαστηριακή δοκιμή. Όσο αφορά την 4η εργαστηριακή δοκιμή κατά την οποία πραγματοποιήθηκε έκθεση της βιομάζας για το χρονικό διάστημα των 48 ώρων σε συγκεντρώσεις αλατότητας των 35 και 75 g/L (NaCl), παρουσία/απουσία του G.B. (1 mM → mG.B. = 0.117 g) βρέθηκε ότι για την υψηλότερη συγκέντρωση αλατότητας υπάρχει δυνατότητα επαναπροσαρμογής των δειγμάτων κατά την επανέκθεση τους σε κανονικές συνθήκες, με τη Μ.Α.Π. CH4 να είναι 106.41 ml παρουσία του G.B. και 96.93 ml απουσία του. Επιπλέον, στη 5η εργαστηριακή δοκιμή κατά την οποία πραγματοποιήθηκε έκθεση της βιομάζας στους -20°C για το χρονικό διάστημα των 30 ημερών με/χωρίς τη προσθήκη 1 mM G.B., βρέθηκε ότι η συγκεκριμένη συμβατή διαλυτή ουσία έχει θετική επίδραση τόσο κατά τη προσαρμογή της βιομάζας καθώς και στη προστασία της στις συγκεκριμένες συνθήκες, έχοντας Μ.Α.Π CH4 64.46 ml έναντι 57.48 ml απουσία του. Αντίθετα, όσο αφορά την 6η εργαστηριακή δοκιμή η οποία αποσκοπούσε σε παρόμοια διερεύνηση με τη 5η , έχοντας ως μοναδική διαφορά την έκθεση της βιομάζας στους 4°C, βρέθηκε ότι η προσθήκη του G.B. δεν φέρει θετικά αποτελέσματα στις
v
συγκεκριμένες συνθήκες, με τη Μ.Α.Π CH4 να είναι 33.48 παρουσία του έναντι 43.21 ml απουσία του.
Όσο αφορά την 7η εργαστηριακή δοκιμή, στην οποία πραγματοποιήθηκε έκθεση της βιομάζας υπο αερόβιες συνθήκες για το χρoνικό διάστημα των επτά ημερών με/χωρίς της προσθήκη 1 mM G.B. βρέθηκε ότι η χρήση του συγκεκριμένου C.S. έχει θετική επίδραση στις συγκεκριμένες συνθήκες με τα αποτελέσματα της Μ.Α.Π CH4 να είναι 44.91 έναντι 40.57 ml, αντίστοιχα. Παρόλ’αυτά, αξίζει να σημειωθεί ότι τόσο στη 7η καθώς καθώς και στις δυο προηγούμενες εργαστηριακές δοκιμές, βρέθηκε ότι η συγκεκριμένη βιομάζα ενδέχεται να είναι ανθεκτική στις αντίξοες συνθήκες όπου εξετάστηκε. Ακολούθως, στη προτελευταία εργαστηριακή δοκιμή, την 8η , όπου εξετάζεται η προσθήκη 1 mM G.B. σε A.X. παρουσία θαλασσινού νερού και χρήσης κατάλοιπων του P.O. σε δυο feedings, βρέθηκε ότι η συγκεκριμένη ένωση επιδρά θετικά, με τη Μ.Α.Π CH4 για το 1ο feeding να είναι 48.7 ml παρουσία του, έναντι 33.13 ml απουσία του, καθώς και 74.21 ml έναντι 46.11 ml αντίστοιχα για το 2o feeding. Τέλος, στην 9η εργαστηριακή δοκιμή όπου εξετάζονται διάφορες περιπτώσεις σχετικά με το μέγεθος, την ύπαρξη θρεπτικών και τη προσθήκη C.S. σε Α.Χ. P.O. παρουσία θαλασσινού νερού, βρέθηκε ότι η ύπαρξη τόσο των θρεπτικών καθώς και η προσθήκη των C.S είναι απαραίτητη, οδηγόντας σε αυξημένη παραγωγή CH4, ενώ το συγκεκριμένο μέγεθος το οποίο ελέγχθηκε δε φέρει θετικά αποτελέσματα (44.72 ml έναντι 62.85 ml κανονικού μεγέθους).
Αρχικά στη 1η εργαστηριακή δοκιμή εξετάζονται οι συγκεντρώσεις αλατότητας των 25, 35 και 50 g/L (NaCl), παρουσία C.S. (5 mM G.B. → mG.B. = 0.585 g) κατά την οποία βρέθηκε να έχουν θετική επίδραση στις μεγαλύτερες συγκεντρώσεις (35, 50 g/L) σχετικά με το ρυθμό παραγωγής CH4 καθώς και αρνητική επίδραση κατά τη προσθήκη τους στη χαμηλότερη συγκέντρωση, δηλαδή των 25 g/L. Γεγόνος το οποίο διακρίνεται στα προκύπτοντα αποτελέσματα της μέσης αθροιστικής παραγωγής CH4 με τις τιμές να είναι 13.02, 112.23 και 81.07 ml αντίστοιχα. Ακολούθως, στη 2η και 3η εργαστηριακή δοκιμή εξετάζονται μεγαλύτερες συγκεντρώσεις αλατότητας όπως αυτές των 75 και 100 g/L (NaCl) αντίστοιχα, με/χωρίς τη προσθήκη διάφορετικών συγκεντρώσεων του G.B. (0.1 mM G.B. → mG.B. = 0.0117g, 1 mM G.B. → mG.B. = 0.117g και 5 mM G.B. → mG.B. = 0.585 g), κατά τις οποίες βρέθηκε ότι οι συγκεκριμένες ενώσεις επηρεάζουν αρνητικά το συγκεκριμένο εύρος αλατότητας, με τα αποτελέσματα της Μ.Α.Π. του CH4 να είναι 47.73 έναντι 25.33, 36.57 και 29.68 ml αντίστοιχα για την 2η εργαστηριακή δοκιμή, καθώς και 52.94 έναντι 44.62, 37.17 και 43.09 ml αντίστοιχα για την 3η εργαστηριακή δοκιμή. Όσο αφορά την 4η εργαστηριακή δοκιμή κατά την οποία πραγματοποιήθηκε έκθεση της βιομάζας για το χρονικό διάστημα των 48 ώρων σε συγκεντρώσεις αλατότητας των 35 και 75 g/L (NaCl), παρουσία/απουσία του G.B. (1 mM → mG.B. = 0.117 g) βρέθηκε ότι για την υψηλότερη συγκέντρωση αλατότητας υπάρχει δυνατότητα επαναπροσαρμογής των δειγμάτων κατά την επανέκθεση τους σε κανονικές συνθήκες, με τη Μ.Α.Π. CH4 να είναι 106.41 ml παρουσία του G.B. και 96.93 ml απουσία του. Επιπλέον, στη 5η εργαστηριακή δοκιμή κατά την οποία πραγματοποιήθηκε έκθεση της βιομάζας στους -20°C για το χρονικό διάστημα των 30 ημερών με/χωρίς τη προσθήκη 1 mM G.B., βρέθηκε ότι η συγκεκριμένη συμβατή διαλυτή ουσία έχει θετική επίδραση τόσο κατά τη προσαρμογή της βιομάζας καθώς και στη προστασία της στις συγκεκριμένες συνθήκες, έχοντας Μ.Α.Π CH4 64.46 ml έναντι 57.48 ml απουσία του. Αντίθετα, όσο αφορά την 6η εργαστηριακή δοκιμή η οποία αποσκοπούσε σε παρόμοια διερεύνηση με τη 5η , έχοντας ως μοναδική διαφορά την έκθεση της βιομάζας στους 4°C, βρέθηκε ότι η προσθήκη του G.B. δεν φέρει θετικά αποτελέσματα στις
v
συγκεκριμένες συνθήκες, με τη Μ.Α.Π CH4 να είναι 33.48 παρουσία του έναντι 43.21 ml απουσία του.
Όσο αφορά την 7η εργαστηριακή δοκιμή, στην οποία πραγματοποιήθηκε έκθεση της βιομάζας υπο αερόβιες συνθήκες για το χρoνικό διάστημα των επτά ημερών με/χωρίς της προσθήκη 1 mM G.B. βρέθηκε ότι η χρήση του συγκεκριμένου C.S. έχει θετική επίδραση στις συγκεκριμένες συνθήκες με τα αποτελέσματα της Μ.Α.Π CH4 να είναι 44.91 έναντι 40.57 ml, αντίστοιχα. Παρόλ’αυτά, αξίζει να σημειωθεί ότι τόσο στη 7η καθώς καθώς και στις δυο προηγούμενες εργαστηριακές δοκιμές, βρέθηκε ότι η συγκεκριμένη βιομάζα ενδέχεται να είναι ανθεκτική στις αντίξοες συνθήκες όπου εξετάστηκε. Ακολούθως, στη προτελευταία εργαστηριακή δοκιμή, την 8η , όπου εξετάζεται η προσθήκη 1 mM G.B. σε A.X. παρουσία θαλασσινού νερού και χρήσης κατάλοιπων του P.O. σε δυο feedings, βρέθηκε ότι η συγκεκριμένη ένωση επιδρά θετικά, με τη Μ.Α.Π CH4 για το 1ο feeding να είναι 48.7 ml παρουσία του, έναντι 33.13 ml απουσία του, καθώς και 74.21 ml έναντι 46.11 ml αντίστοιχα για το 2o feeding. Τέλος, στην 9η εργαστηριακή δοκιμή όπου εξετάζονται διάφορες περιπτώσεις σχετικά με το μέγεθος, την ύπαρξη θρεπτικών και τη προσθήκη C.S. σε Α.Χ. P.O. παρουσία θαλασσινού νερού, βρέθηκε ότι η ύπαρξη τόσο των θρεπτικών καθώς και η προσθήκη των C.S είναι απαραίτητη, οδηγόντας σε αυξημένη παραγωγή CH4, ενώ το συγκεκριμένο μέγεθος το οποίο ελέγχθηκε δε φέρει θετικά αποτελέσματα (44.72 ml έναντι 62.85 ml κανονικού μεγέθους).
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
ΠΕΡΙΛΗΨΗ.pdf
Size
296.83 KB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
6e89a2fbcbb599d6eaedbf1648eaeb92