Utilising biohydrogen to increase methane production, energy yields and process efficiency via two stage anaerobic digestion of grass

Massanet‐Nicolau, Jaime; Dinsdale, Richard M.; Guwy, Alan J.; Shipley, Gary

doi:10.1016/j.biortech.2015.03.116

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“…The methane yield in MR2 had no significant difference to that in MR1 in Operation 1 (n = 26, p > 0.05), but accounting for only 67%, 52% and 50% of those in MR1 in Operation 2-4. This results indicates that two-stage AD system contributes to methane production at high OLR, which is accordant to the previous literature that demonstrated the improvement of methane production by biohydrogen via two-stage AD process at similar OLR [35]. Besides, the concentrations of VS, COD, carbohydrate and protein in MR1 were lower than those in MR2, implying that more organics were converted in two-stage AD system.…”

Section: Comparison Of Operational Performance Between Mr1 and Mr2 Atsupporting

confidence: 89%

Effects of Two-Stage Operation on Stability and Efficiency in Co-Digestion of Food Waste and Waste Activated Sludge

Liu

2019

Energies

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The two-stage anaerobic digestion (AD) technology attracts increasing attention due to its ability to collect both hydrogen and methane. A two-stage AD system feeding with food waste and waste activated sludge was investigated in order to achieve higher energy yield and organics removal. The two-stage process consists of a thermophilic H2-reactor and a mesophilic CH4-reactor, achieved the highest hydrogen and methane yields of 76.8 mL/g-VS and 147.6 mL/g-VS at hydraulic retention times (HRTs) of 0.8 d and 6 d, respectively. The co-digestion process in this study required much less external alkalinity to maintain the pH values than sole food waste digestion in the literature. Compared with the single-stage mesophilic methane AD process, the two-stage AD system had better performance on operation stability, biogas and energy yields, organics removal and chemical oxygen demand (COD) conversion at high organic loading rates (OLRs). According to the TA-cloning analysis, the dominant bacteria in H2-reactor was closely related to Clostridium sp. strain Z6 and species Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum. The dominant methanogens in two-stage and single-stage CH4-reactor were recognized as acetotrophic methanogens and hydrogenotrophic methanogens, respectively. The presence of the genus Nitrososphaera in the two CH4-reactors might contribute to the low NH4+-N concentration in digestate and low CO2 content in biogas.

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Section: Comparison Of Operational Performance Between Mr1 and Mr2 Atsupporting

confidence: 89%

Effects of Two-Stage Operation on Stability and Efficiency in Co-Digestion of Food Waste and Waste Activated Sludge

Liu

2019

Energies

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“…In addition, the capacity for using the whole substrate is limited in dark fermentation due to the high production of organic acids as by-products; thus, the application of this process as an intermediate stage becomes a reasonable option with the digestion process dedicated to the conversion of the hydrolysed material. The energy efficiency of the global process (coupling dark fermentation and anaerobic digestion) has been demonstrated to be increased by 13% when compared with the stand alone digestion configuration [63]. A similar approach has been also reported for integrating microbial electrolysis cells and anaerobic digestion, in this case for either increasing the efficiency of the organic matter degradation and thus methane production or increasing the production of energy by obtaining hydrogen [64,65].…”

Section: Improving the Performance Of The Anaerobic Digestion Processmentioning

confidence: 76%

Enhancing Anaerobic Digestion: The Effect of Carbon Conductive Materials

González

Sánchez

Gómez

2018

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Anaerobic digestion is a well-known technology which has been extensively studied to improve its performance and yield biogas from substrates. The application of different types of pre-treatments has led to an increase in biogas production but also in global energy demand. However, in recent years the use of carbon conductive materials as supplement for this process has been studied resulting in an interesting way for improving the performance of anaerobic digestion without greatly affecting its energy demand. This review offers an introduction to this interesting approach and covers the different experiences performed on the use of carbon conductive materials proposing it as a feasible alternative for the production of energy from biomass, considering also the integration of anaerobic digestion and thermal valorisation.

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“…A produção de H 2 na fase acidogênica, conforme detalhadamente discutido nas próximas seções, também pode ser um fator-chave para o aumento da recuperação de energia na biodigestão (Massanet-Nicolau et al, 2015), embora grande parte do potencial energético de processos em duas fases resulte de uma conversão mais eficiente da matéria orgânica a CH 4 iii. Redução no tempo de partida da fase metanogênica e aumento da capacidade dos sistemas, i.e., aplicação de maiores cargas orgânicas, também consequências diretas da maior estabilidade operacional (Ke et al, 2005;Liu et al, 2013).…”

Section: Separação De Fasesunclassified

“…Neste ponto ressalta-se, novamente, a vantagem da separação de fases em sistemas termofílicos como uma estratégia para obtenção da estabilidade operacional (De Gioannis et al, 2008;Massanet-Nicolau et al, 2015). O desequilíbrio de reatores termofílicos está frequentemente associado ao desbalanceamento entre as populações acidogênicas e as metanogênicas, fato que leva ao acúmulo de ácidos orgânicos devido à rápida velocidade de acidificação do substrato (Yu et al, 2015).…”

Section: Desempenho Global Dos Sistemas Combinados: Remoção De Matériunclassified

“…2010), seja diretamente pela fração de HAc proveniente da etapa acidogênica ou indiretamente pela conversão dos ácidos propiônico e butírico a acetato na etapa de acetogênese. Comportamento semelhante foi observado a partir da separação de fases em processos anaeróbios aplicados em diferentes tipos de resíduos e águas residuárias, tais como resíduos alimentares (Lee e Chung, 2010), biomassa celulósica (Parawira et al, 2008;Massanet-Nicolau et al, 2015), vinhaças resultantes do processamento de mandioca (Luo et al, 2011) e de milho (Nasr et al, 2012), dentre outros.…”

Section: Desempenho Global Dos Sistemas Combinados: Remoção De Matériunclassified

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Biodigestão anaeróbia termofílica de vinhaça em sistemas combinados do tipo acidogênico-metanogênico para potencialização da recuperação de bioenergia em biorrefinarias de cana-de-açúcar de primeira geração

Fuess¹

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2017AUTORIZO A REPRODUÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE. Fuess, Lucas Tadeu F955bBiodigestão anaeróbia termofílica de vinhaça em sistemas combinados do tipo acidogênico-metanogênico para potencialização da recuperação de bioenergia em biorrefinarias de cana-de-açúcar de primeira geração / Lucas Tadeu Fuess; orientador Marcelo Zaiat; coorientador Marcelo Loureiro Garcia. São Carlos, 2017.Tese (Doutorado) -Programa de Pós-Graduação em Engenharia Hidráulica e Saneamento e Área de Concentração em Hidráulica e Saneamento --Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, 2017.1. Biorrefinaria de cana-de-açúcar. 2. Gerenciamento de vinhaça. 3. Biodigestão anaeróbia. 4. ASTBR. 5. Recuperação de bioenergia. 6. Produção de biohidrogênio. 7. Avaliação tecnológica. I. Título.À Isabella, meu grande amor.Aos meus pais, Fernando e Sônia, meus pilares.Dedico. AGRADECIMENTOSA Deus, pela dádiva da vida, por me inserir em um terno seio familiar e, sobretudo, por me fortalecer para buscar meus sonhos.A minha "pequena grande" família: Sônia, Fernando, Isabella, Spike e Kiara. Aos meus pais, Fernando e Sônia, pelo apoio incondicional, investimento desmedido, carinho e confiança depositada em mim. A minha mulher, Isabella, pelo amor, companheirismo e inúmeras aventuras compartilhadas, mas, sobretudo, por aguentar minhas incontáveis manias e meu lado workaholic. As minhas crianças de quatro patas, Spike e Kiara, por me fazerem entender o significado do amor sincero a cada chegada em casa. Simplesmente obrigado por estarem presentes em minha vida.Aos mestres "Marcelos". Ao Garcia, o Marcelinho ou MG, pela valiosa contribuição em minha iniciação na ciência, pelas orientações competentes desde a IC e pela amizade construída em quase uma década de conversas com o mesmo fim: "tinha mais alguma coisa para falar, mas não lembro agora...". Ao Zaiat, o chefe, pela confiança em meu trabalho, pela tranquilidade e paciência na orientação e pelo exemplo de competência e humanidade. E tudo isso acompanhado com uma (grande) dose de zoeira. Seu Marcelo, trabalhar em seu grupo é viciante, quem está dentro não quer sair. Obrigado por tudo! Aos "Panquecudos": Leandro (rei das metodologias e pai mais fresco do LPB), Carol Gil (tia da cinética... ôôô!), Carla (profa. Helena), Rachel (técnica do íons), Priscila (também técnica do íons... couve-flor!), Tiago Palladino (rei da biomol), Eduardo (fazendeiro de MG e "zen" paciência), Natália (mamãe do ano) e Fabrício (marombeiro que só). Um grupo que transcendeu as afinidades científico-filosóficas para partilhar os ensinamentos adquiridos com os amigos de quatro patas. Obrigado por fazerem meu cotidiano mais alegre, pelas valorosas contribuições e discussões científicas, por aceitarem as intermináveis brincadeiras e, sobretudo, pela amizade construída à base de um esforço desmedido para "fazer ciência". E viva o nosso lema: The zoeira never ends... Aos irmãozinhos cientistas, também crias d...

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Utilising biohydrogen to increase methane production, energy yields and process efficiency via two stage anaerobic digestion of grass

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Effects of Two-Stage Operation on Stability and Efficiency in Co-Digestion of Food Waste and Waste Activated Sludge

Effects of Two-Stage Operation on Stability and Efficiency in Co-Digestion of Food Waste and Waste Activated Sludge

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Biodigestão anaeróbia termofílica de vinhaça em sistemas combinados do tipo acidogênico-metanogênico para potencialização da recuperação de bioenergia em biorrefinarias de cana-de-açúcar de primeira geração

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