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

PDF İndir

  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: Belirtilmemiş.

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

    925602

    Insights into the interfacial dynamics on the electrocatalyst during CO2 electroreduction

    CO₂ elektrokimyasal indirgeme sürecinde elektrokatalizör üzerindeki arayüzey dinamiklerine yönelik içgörüler

    SAEEDE TAFAZOLI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Kimya MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SARP KAYA

  2. Tez No

    1010763

    Lıfe cycle assessment of green hydrogen productıon vıa electrolysıs

    Elektroliz yoluyla yeşil hidrojen üretiminin yaşam döngüsü değerlendirmesi

    HAKAN ÇAMUR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI İŞLER KAYA

  3. 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 Unıversıty

    Dr. HOUZEN WU

  4. Tez No

    644513

    Kistik fibrozis taraması pozitif gelen yenidoğanlarda elektrolit bozukluğunun ter testi üzerine etkisinin araştırılması

    Investigation of impact of electrolyte disorder on the sweat test of newborns with positive resulting of cystic fibrosis screening

    ESRA ERDİNÇ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Aile HekimliğiNecmettin Erbakan Üniversitesi

    Aile Hekimliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAZAN KARAOĞLU

  5. Tez No

    953414

    Sıvı elektrolit uygulamasının cerrahi girişimin başarısı üzerine etkisi

    The impact of fluid and electrolyte therapy on the success of surgical interventions

    ÖMER FARUK KARAKOÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Veteriner HekimliğiFırat Üniversitesi

    Cerrahi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CİHAN GÜNAY

Geri Dön