Geri Dön

Electrolyte impact on methane production in anaerobic digestion - microbial electrolysis cell (AD-MEC) integrated systems

Anaerobik çürütme - mikrobiyal elektroliz hücresi (AÇ-MEH) entegre sistemlerinde elektrolitin metan üretimi üzerindeki etkisi

  1. Tez No: 903512
  2. Yazar: BERKAN ÖDEN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. YASEMİN DİLŞAD YILMAZEL TOKEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoteknoloji, Çevre Mühendisliği, Biotechnology, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 195

Özet

Anaerobik çürütme (AÇ) prosesi, yenilenemeyen enerji kaynaklarının ikame edilmesine önemli ölçüde katkıda bulunabilecek metan (CH4) bakımından zengin biyogaz üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, uçucu yağ asidi (UYA) birikimi ve pH değişiklikleri gibi koşullar AÇ verimliliğini azaltabilir. Anaerobik çürütme ve mikrobiyal elektroliz hücresi (MEH) entegre sistemleri (AÇ-MEH), elektron transferini ve metanojenez sürecinin istikrarını iyileştirerek bu sorunların üstesinden gelebilecek umut verici bir teknolojidir. Bir AÇ-MEH'de, mikroorganizmalar organik maddeyi kullanarak CH4'e dönüştürür ve küçük bir voltaj uygulanmasıyla elektrik akımı üretir. Fosfat tamponlu solüsyon (FTS) ve karbonat tamponu (KT) gibi elektrolitler, AÇ-MEH sistemlerinde hızlandırılmış elektron transferi ve gelişmiş AÇ-MEH performansı için kullanılmaktadır, ancak AÇ-MEH'ler üzerindeki etkileri daha önce değerlendirilmemiştir. Bu tezde, FTS ve KT 'nin sığır gübresi ile beslenen AÇ-MEH entegre sistemleri üzerindeki etkileri 0,7 V ve 0,9 V uygulanan potansiyel altında araştırılmıştır. Deneylerde, mezofilik koşullar altında karbon fiber fırça (KFF) elektrotlu tek odacıklı MEH'ler kullanılmış ve FTS konsantrasyonu 10 ila 50 mM arasında değişirken KT konsantrasyonu 30 ila 120 mM arasında değiştirilmiştir. Sonuçlar, FTS ve KT'nin AÇ-MEH'lerin akım üretimini olumlu yönde etkilediğini ve 0,9 V'ta 0,23 ± 0,004 mA/cm2'ye kadar akım yoğunluğu ürettiğini göstermiştir (50 mM FTS). Bununla birlikte, her iki elektrolit de CH4 üretimini kısıtlamıştır. Tamponsuz AÇ-MEH'ler her iki deney setinde de 362,0 ± 1,0 mL CH4/g UKM'ye kadar en yüksek CH4 verimine sahipti. Bununla birlikte, en yüksek FTS (50 mM) konsantrasyonuna sahip AÇ kontrol reaktörleri en düşük CH4 verimini sergilemiştir (187.6 ± 17.9 mL CH4/g UKM). Anaerobik toksisite deneyleri, artan tampon konsantrasyonunun AÇ mikrobiyal topluluğu üzerindeki olumsuz etkisini ve CH4 üretim performansında %50'ye kadar düşüş olduğunu göstermiştir (50 mM FTS kontrol reaktörü). Bu nedenle, AÇ-MEH'lerde maksimum CH4 üretimi için elektrolit seçimini ve konsantrasyonunu optimize etmek çok önemlidir.

Özet (Çeviri)

The anaerobic digestion (AD) process is widely used to produce biogas rich in methane (CH4) that can significantly contribute to the replacement of non-renewable energy sources. However, conditions such as volatile fatty acid (VFA) accumulation and pH changes can reduce AD efficiency. Anaerobic digestion and microbial electrolysis cell (MEC) integrated systems (AD-MEC) is a promising technology, that can overcome these problems by improving electron transfer and stability of the methanogenesis process. In an AD-MEC, microorganisms utilize organic matter and convert it into CH4 while generating electric current by applying a small voltage. Electrolytes including phosphate-buffered saline (PBS) and carbonate buffer (CB) are used in AD-MEC systems for accelerated electron transfer and improved AD-MEC performance yet their impact on AD-MECs has not been evaluated previously. In this thesis, the effects of PBS and CB on AD-MEC integrated systems fed with cattle manure were investigated under 0.7 V and 0.9 V applied potential. In the experiments, single chamber MECs were used with carbon fiber brush (CFB) electrodes under mesophilic conditions and PBS concentration ranged from 10 to 50 mM while CB concentration was changed from 30 to 120 mM. The results showed that PBS and CB positively affected the current production of AD-MECs with current density production up to 0.23 ± 0.004 mA/cm2 at 0.9 V (50 mM PBS). Nevertheless, both electrolytes inhibited CH4 production. The no-buffer AD-MECs had the highest CH4 yield in both experimental sets up to 362.0 ± 1.0 mL CH4/g VSadded. However, the AD control reactors with the highest concentration of PBS (50 mM) exhibited the lowest CH4 yield (187.6 ± 17.9 mL CH4/g VSadded). Anaerobic toxicity assays showed the negative impact of increased buffer concentration on the AD microbial community and a reduction in CH4 production performance up to 50% (in 50 mM AD control reactor). Therefore, it is very important to optimize the selection and concentration of electrolytes for maximizing CH4 production in AD-MECs.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    544614

    Investigation of single step sintering and performance of planar and wavy single chamber solid oxide fuel cells

    Başlık çevirisi yok

    YUNUS SAYAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Kimya MühendisliğiLoughborough University

    Dr. HOUZEN WU

  2. Tez No

    350932

    Term yenidoğanlarda topuk delme işleminde ağrı kontrolü için kullanılan mekanik vibrasyonun etkisi

    The efficacy of mechanical vibration of heel stick pain in term neonates

    FATOŞ NİMET DOLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    HemşirelikMarmara Üniversitesi

    Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Hemşireliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AYŞE KARAKOÇ

  3. Tez No

    536800

    Febril nötropenili çocuk lösemi hastalarında saptanan elektrolit bozukluklarının sıklığı ve klinik gidişe etkisi

    The frequency of electrolyte disturbances in children with febrile neutropenia and it's i̇mpact on clinical outcome

    SEDA SÖNMEZ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıDokuz Eylül Üniversitesi

    Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEBNEM YILMAZ

  4. Tez No

    617136

    Investigating the impact of operating conditions and applying empirical models suitable for evaluating fuel cell technology

    Investigating the impact of operating conditions and applying empirical models suitable for evaluating fuel cell technology

    SELGİN AL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Metalurji MühendisliğiUniversity of Leeds

    DR. DUNCAN BORMAN

    DR. LİN MA

  5. Tez No

    845838

    Rutin hemodiyaliz uygulanan hastalarda mevsimsellik ve diyet alımına bağlı sıvı elektrolit ve asit baz değişikliklerinin değerlendirilmesi

    Evaluation of fluid electrolyte and acid-base changes due to seasonality and dietary intake in patients undergoing routine hemodialysis

    AYŞE ERÇİN KUNDAĞ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Beslenme ve DiyetetikEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET UĞUR YALÇIN

Geri Dön