1 / 20

Hva er biogass?

Hva er biogass?. K. Østgaard NTNU, 12/5-09. 1. Intro: Hvilken biogass?. Barndomsminne?. Deponigass?. Organisk avfall?. Kumøkk? →. Jæren 2002; reaktor 3000 m 3. Hvilken prosess? Og hvem?. 2. Totalprosess. Hydrolyse Syredannelse VFA Eddiksyredannelse H 2 +CO 2 Metandannelse

adem
Download Presentation

Hva er biogass?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Hva er biogass? K. Østgaard NTNU, 12/5-09

  2. 1. Intro: Hvilken biogass? Barndomsminne? Deponigass? Organisk avfall? Kumøkk? → Jæren 2002; reaktor 3000 m3 Hvilken prosess? Og hvem?

  3. 2. Totalprosess Hydrolyse Syredannelse VFA Eddiksyredannelse H2+CO2 Metandannelse CH4/CO2 ≈ 50%/50% VFA H2+CO2

  4. ”Flyktige fettsyrer” VFA: H-COOH maur-syre CH3-COOH eddik- ” CH3-CH2-COOH propion- CH3-CH2-CH2-COOH smør- CH3-CH2-CH2-CH2-COOH valerin- CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH kapron- etc. - - - CH3-CHOH-COOH melke-syre - - - CH3-OH metanol H3-CH2-OH etanol o.a. -

  5. 2. Totalprosess Hydrolyse Syredannelse VFA Eddiksyredannelse H2+CO2 Metandannelse CH4/CO2 ≈ 50%/50% VFA H2+CO2

  6. rRNA analysis Økosystemstruktur; genprober Domene-nivå-prober Lavere nivå-prober Rød metanogene Grønn udyrkede bacteria - Sekiguchi et al. (1999).

  7. x 3. ”Kosestund”: Det var en gang . . .

  8. ?____________________ ?________________________________ 1. S-organisme: 2 C2H5OH + 2 H2O → 2 CH3COOH + 4 H2 ΔG0’=+9.7kJ ΔG’<0 ved PH2<10-4 atm 2. Methanobacterium bryantii: 4 H2 + CO2 → CH4 + 2 H2O ΔG0’=-131kJ ΔG’<0 ved PH2>10-6 atm Methanobacillus omelianskii: 2 C2H5OH + CO2→ CH4 + 2 CH3COOH

  9. Moral: H2 flux avhenger av gradient: Hold tett sammen → 10-4 10-6 ← Acetogene + Methanogene = SANT

  10. PS Såpeoperaversjon: also Now starring: SRB! = S- reduserende bacteria; Desulfo- gjengen, Som bare elsker H2 SRB Acetogens + Methanogens maybenot True

  11. Energistrømmene: Med H2 transfer: 70 % via acetat Uten H2 transfer: 58 % via acetat = total!

  12. 4. Interspecies hydrogentransfer Hold tett sammen: → = Syntrofe konsortia! Clusterdannelse vil også favorisere granuldannelse, jfr. UASB.

  13. Acetogene substrater Acetogene reaksjoner ved syntrofe konsortia: Merk propionat ved + 76.1 kJ: 3 bakterier deler ≈ 1 ATP. G° ' H2-produserende Reaksjon [kJ] organisme ―――――――――――――― ――――――――――――――― ――――――――――――― Etanol + H2O →acetat-+ H+ + 2H2 +9.6 S-organism Laktat- + 2H2O →acetat- + HCO3- + H+ + 2H2 -4.2 Desulfovibrio Propionat- + 3H2O →acetat-+ HCO3- + H+ + 3H2 +76.1Syntrophobacter wolinii Butyrat- + 2H2O →2acetat-+ H+ + 2H2 +48.1 Syntrophomonas Valerat- + 2H2O →acetat-+ propionate- + H+ + 2H2 +48.1 wolfei Kaproat- + 4H2O →3acetat- + 2H+ + 4H2 +96.2 Clostridium bryantii Benzoat- + 7H2O →3acetat-+ HCO3- + 3H+ + 3H2 +58.9 Syntrophus buswellii Acetat- + 4H2O → 2HCO3- + H+ + 4H2 +104.6 - navnløs - Glutamat- + 4H2O → propionat- + 2HCO3- + NH4+ + H+ + 2H2 -5.8 Acidaminobacter Alanin- + 3H2O →acetat- + HCO3- + NH4+ + H+ + 2H2 +7,5 hydrogenoformans Malat- + 3H2O →acetat-+ 2HCO3- + H+ + 2H2 -26.4 Aspartat- + 4H2O →acetat- + 2HCO3- + NH4+ + H+ + 2H2 -14.0 - navnløs -

  14. 5. Metanogene substrater 1. CO2 -type: CO2 + H2, CO & HCOOH 2. Metyl-type: CH3OH, 1- to 3-metylamines, metylmercaptan & dimetyl- sulfid, (+ valgfri H2) 3. Acetoklastisk CH3COOH Archaea-syklus CO2→CH4

  15. Substratkonkurranse Methanothrix vinner Methanosarcina vinner Eksempel CH3COOH: Methanothrix vs. Methanosarcina Begge vinner i en konsentrasjonsgradient - - - - - - - - - - - - - - - - - - - # doblinger/dag mM acetat

  16. Temperaturavhengighet Obs. enten meso- eller termo-fil! Høyere rater i termofilt område. Høyere diversitet i mesofilt område; → mer robust prosess!

  17. Mer metanogenbiologi: Lavere μmax ≈ 0.2 /d (35 °C) → ting tar tid! Forlenget oppstart og adaptering; kjør ved stasjonær tilstand. Lavt YSX ≈ 0.02 (acetate) → (rel.) høyt vedlikehold! Jfr. Pirt: qs = ms + μ/YSX og se opp for overbelastning av: 1. Protonpumpa: Intracellulær pH; jfr. også Mitchells pmf → Hold ytre pH > 7! 2. Na+/K+-pumpa: Intracellulær Na+/K+ ; sjøvann er toksisk → Om Na+ er for høy, tilsett antagonist K+. 3. Osmoregulering: Intracellulært osmotisk trykk; VFA blir lipider ved lav pH.

  18. 6. Prosessdrift Prosess rate –begrensende ved 1 Hydrolyse tungt nedbrytbart materiale 2 Syredannelse - aldri - 3 Eddiksyredan. overbelastning; ”surgjæring” → lav pH 4 Metandannelse kort slamalder p.g.a. lav μmax Konklusjon: Stabilisér ved stasjonær tilstand! Eksempler Trondheim kommune: Heggstadmoen deponi, Høvringen & Ladehammeren renseanlegg

  19. PS Norsk bioenergi:TU Nov. 2007: ”Husdyrgjødsel blir grønn energi”:

  20. PS Norsk bioenergi:TU Nov. 2007: ”Husdyrgjødsel blir grønn energi”:

More Related