Glicerīna ietekme uz biogāzes ražošanu jaunas konstrukcijas laboratorijas bioreaktorā

Abstract

Darbā pētīta tehniskā glicerīna ietekme uz biogāzes ražošanas procesu un fermentācijā iesaistīto mikroorganismu sukcesija biogāzes reaktorā dažādos fermentācijas posmos. Liellopu mēslus saturoša jaukta substrāta un glicerīna periodiska tipa kofermentācija veikta jauna tipa 7,5L bioreaktorā, kas izgatavots no ertacetāla plastmasas. Masspektrometrijas biogāzes analīžu rezultāti liecina, ka 1% tehniskā glicerīna piedeva uzlabo biogāzes ražību par 118%, savukārt metāna specifisko iznākumu par 92%. Svaiga substrāta kofermentācijā ar glicerīnu biogāzes specifiskais iznākums bija 0,581 L (mL glicerīna)-1. Savukārt kofermentācijā ar degazētu ieraugu 0,408 L (mL glicerīna)-1. Tas skaidrojams ar sinerģiskās kofermentācijas efektu. FISH analīžu rezultāti uzrādīja dominējošo mikroorganismu grupu relatīvās sastopamības izmaiņas fermentācijas sākumā un pēc 12 dienām, kā arī pēc tehniskā glicerīna pievienošanas. Paaugstinātas organiskās slodzes gadījumā pēc glicerīna pievienošanas, reaktorā pastiprināti savairojas Clostridium un Gamma-Proteobacteria grupu baktērijas. Savukārt palielinoties gaistošo organisko skābju daudzumam, bioreaktorā aktivizējas Methanosarcinales un Methanobacteriales grupu metanogēnās baktērijas.

Darbs izstrādāts laika posmā no 2011. gada oktobra līdz 2014. gada maijam LU BF Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedrā, kā arī LU Cietvielu fizikas institūtā.

Ertacetāls, POM, tehniskais glicerīns, biogāze, FISH, bioreaktors.

The impact of crude glycerol on biogas production and succession of fermenting microorganisms in bioreactor during fermentation is studied. New type of 7,5L bioreactor made of Ertacetal was employed for fermentation of mixed substrate containing bovine manure and glycerol. Masspectroscopy analysis of formed biogas reveals elevation of biogas and methane specific production rate by 118% and 92%, respectively. Specific yield of biogas when fresh substrate was cofermented with glycerol was 0,581 L (mL glycerol)-1. In the case of cofermentation with degasified substrate yield was only 0,408 L (mL glycerol)-1. The difference can be explained by synergistic cofermentation. FISH analysis revealed differences in prevailing groups of microorganisms in bioreactor in 1st and 12th day of fermentation and after addition of glycerol. In case of an excessive organic load after addition of glycerol increase in numbers of Clostridium and Gamma-Proteobacteria bacteria is observed. By increase of volatile organic acids prevailation of methanogenic bacteria Methanosarcinales and Methanobacteriales is observed.

Research is carried out in UL FB department of microbiology and biotechnology and UL Institute of solid state physics from October 2011 till May 2014.

Keywords: Ertacetal, POM, crude glycerol, biogas, FISH, bioreactor