Διερεύνηση μεθόδων αναβάθμισης βιοαέριου και μετατροπής διοξείδιου του άνθρακα σε βιομεθάνιο με χρήση μηδενικού σθένους και αναερόβιας ιλύος - Γεωργίου, Μαρία (My University, 2023)
Οι αυξανόμενες παγκόσμιες ανησυχίες σχετικά με την αύξηση του όγκου των απορριμμάτων, την υπερθέρμανση του πλανήτη και την εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα ως πρωτογενείς πηγές ενέργειας έχουν τονώσει την έρευνα για τη διαδικασία αναερόβιας χώνευσης και τις πολυπλοκότητες της. Η διαδικασία αναερόβιας χώνευσης, είναι η κύρια πηγή παραγωγής βιοαερίου και αποτελείται από μια βιολογική διαδικασία τεσσάρων σταδίων υπό αναερόβιες συνθήκες. Διάφορες ομάδες μικροοργανισμών διασπούν οργανικά απόβλητα ώστε να επιτευχθεί η παραγωγή του βιοαερίου. Το βιοαέριο είναι ένα μείγμα που αποτελείτε κυρίως από μεθάνιο (CH4) και διοξείδιο του άνθρακα (CO2) με μικρές ποσότητες άλλων αερίων όπως υδρόθειο (H2S), αμμωνία (ΝΗ3) κ.λπ. Το αέριο που έχει ενεργειακή και οικονομική αξία είναι το CH4 επομένως είναι επιθυμητό να μετατραπεί το βιοαέριο στο μεγαλύτερο δυνατό ποσοστό καθαρού βιομεθανίου. Το βιομεθάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θέρμανση και καύσιμου ενώ το χωνεμένο υπόλειμμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκαν 3 διαφορετικά πειράματα. Στο πρώτο μέρος, διερευνήθηκε η παραγωγή μεθανίου με χρήση αναερόβιας κοκκώδης λάσπης, ορού γάλακτος (cheese way) και ex-situ προσθήκη υδρογόνου. Το μέγιστο της παραγωγής CH4 διακρίνεται την 35η μέρα όπου το ποσοστό του μεθανίου φτάνει περίπου το 70 %. Στο δεύτερο σκέλος μελετήθηκε η μετατροπή CO2 σε CH4 χρησιμοποιώντας σκόνη σιδήρου μηδενικού σθένους (PZVI), αναερόβια κοκκώδης λάσπη και διάλυμα διττανθρακικού νατρίου (NaHCO3) με δινάτριο EDTA (Na2EDTA). Κατά την διάρκεια της αντίδρασης του σιδήρου με το διττανθρακικό νάτριο, σχηματίζεται ένα παθητικό στρώμα σιδηρίτη (FeCO3) στην επιφάνεια του σίδηρου, με αποτέλεσμα να αναστέλλει την περαιτέρω παραγωγή υδρογόνου. Ως εκ τούτου, προκειμένου να αποτραπεί ο σχηματισμός του σιδηρίτη και να διαλυθεί μερικά ο ήδη σχηματιζόμενος σιδηρίτης, διερευνήθηκε η χρήση του EDTA στο σύστημα. Επομένως, πραγματοποιήθηκαν δύο πειράματα, το ένα σε αναλογία Fe:EDTA 3:1 και το δεύτερο σε αναλογία 1:1. Στο τέλος του πρώτου κύκλου, 17η μέρα για αναλογία Fe:EDTA 3:1 και 23η μέρα για αναλογία 1:1 υπήρξε περίπου 37 % και 40 % μέγιστη παραγωγή CH4 στο δείγμα Fe-EDTA-antib αντίστοιχα.
Keywords: βιοαέριο; βιομεθάνιο; αναερόβια χώνευση; αναβάθμιση βιοαερίου; σίδηρος μηδενικού σθένους; σιδηρίτης; biogas; biomethane; anaerobic digestion; biogas upgrading; zero-valent iron; ferrite