The impact of mechanical pretreatment on biogas production from waste materials of the chemical and brewing industries
Variant of the title
Wpływ wstępnego mechanicznego przetwarzania na produkcję biogazu z materiałów odpadowych z przemysłu chemicznego i browarniczego
Author
Bernat, Katarzyna
Zaborowska, Magdalena
Goryszewska, Katarzyna
Published in
Technical Transactions
Numbering
Vol. 117, iss. 1
Release date
2020
Place of publication
Kraków
Publisher
Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej
Magazine section
Chemistry
Language
English
eISSN
2353-737X
DOI
https://doi.org/10.37705/TechTrans/e2020037
Keywords
willow bark residue, brewer’s spent grain, pretreatment step, kinetics of biogas production and loss of COD, lignocellulosic biomass
pozostałości kory wierzby, młóto, wstępne przygotowanie, kinetyka produkcji biogazu i usuwania ChZT, biomasa lignocelulozowa
Abstract
Respirometric tests, carried out in OxiTop system, were used to determine biogas production (BP) from two waste materials, willow bark residue (W) from the chemical industry and brewer’s spent grain (BSG) from the brewing industry. Moreover, the kinetics of BP and the loss of organic compounds (expressed as COD) were investigated. In this investigation, W and BSG were used both in their unchanged forms and after mechanical pretreatment (grinding to a diameter of 1 mm) (W_G and BSG_G). The initial organic load in the bioreactors was 4 kg OM/m³. The BP from W was 154.1 dm³/kg DM (166.6 dm³/kg OM), and from BSG, it was 536.9 dm³/kg DM (559.5 dm³/kg OM). This probably resulted from the fact that the content of lignin that was hard to biodegrade was higher in W than in BSG. Mechanical pretreatment increased BP from W_G to 186.7 dm3/kg DM (201.9 dm³/kg OM), and from BSG_G to 564.0 dm³/kg DM (588.7 dm³/kg OM). The net biogas yield from W and BSG increased by 17% (35 dm³/kg OM) and 5 % (29 dm3/kg OM), respectively. The kinetic coefficient of BP (kB) and the rate of BP (rB) of W were lower than those of BSG. Mechanical pretreatment increased the kB and rB of biogas production from both waste materials.
Wykorzystano testy respirometryczne (bioreaktory OxiTop) do określenia produkcji biogazu (BP) z materiałów odpadowych tj. pozostałości kory wierzby (W) oraz młóta (BSG). Ponadto wyznaczono kinetykę BP i usuwania związków organicznych (ChZT). W i BSG stosowano w formie niezmienionej oraz po mechanicznej obróbce wstępnej (rozdrobnienie do średnicy 1 mm) (W_G, BSG_G). Początkowe obciążenie ładunkiem związków organicznych w bioreaktorach wynosiło 4 kg s.m.o./m3. Produkcja biogazu z W oraz BSG wynosiła odpowiednio 154,1 dm³/kg s.m. (166,6 dm³/kg s.m.o.) i 536,9 dm³/kg s.m. (559,5 dm³/kg s.m.o). Prawdopodobnie było to wynikiem wyższej zawartości trudno biodegradowalnej ligniny w pozostałości kory wierzby. Po mechanicznym rozdrobnieniu, produkcja biogazu z W_G oraz z BSG_G zwiększyła się do 186,7 dm³ kg s.m. (201,9 dm³/kg s.m.o.) i 564,0 dm³/kg s.m. (588,7 dm³/kg s.m.o). Wydajność biogazu netto wzrosła odpowiednio o 17% (35 dm³/kg s.m.o) i 5% (29 dm³/kg s.m.o.). Współczynniki kinetyczne BP (kB) oraz szybkości produkcji biogazu (rB) były niższe gdy substratem była W. Po mechanicznym rozdrobnieniu parametry kinetyczne BP były wyższe.
