AI Summary & Key Takeaways
AI InsightAccording to the results, while reactors R1 and R2 produced a maximum volumetric percentage of biohydrogen of 10-15%, reactors R3 and R4 reached levels of 30% (on day 11) and 32% (on day 7), respectively.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Rapid population growth and consumption lead to an increased demand for energy. Fossil fuels as the most dominant resources used for energy production are depleting, and more importantly, their combustion leads to the release of carbon dioxide (CO 2 ), triggering global warming and climate change. Therefore, recent studies have been focusing intensively on increasing the production of green hydrogen as a clean alternative [1- 2].Parallel to these efforts, bio-hydrogen has also been gaining significant attention. In this study, high temperature (110°C for 10 minutes), acidic conditions (pH 2-5.5), and nanoparticle addition (magnetite nanoparticle; obtained from Ege University, Faculty of Science, Department of Biochemistry) methods were tested for enhancing the biohydrogen production. For this purpose, initially, the sludge was autoclaved at 110°C for 10 minutes. Following these pretreatment steps, four different trial sets (R1: pH 5.5, R2: pH 5.5 + 5mg/L Fe 3 O 4 NP, R3: pH 7, R4: pH 7 + 5mg/L Fe 3 O 4 NP) were established to investigate biohydrogen production. The reactors were operated under static conditions at 38°C with fed- batch using 2-4 g COD/day substrate load. The volumetric contents of the produced biogas were determined by sampling of headspace gases and analyzed using gas chromatography (GC). According to the results, while reactors R1 and R2 produced a maximum volumetric percentage of biohydrogen of 10-15%, reactors R3 and R4 reached levels of 30% (on day 11) and 32% (on day 7), respectively. These results indicated that the acidification pretreatment did not increase hydrogen yield; however, the addition of nanoparticles under neutral conditions significantly improved biohydrogen production (compared to the control group) at earlier stages.
Özet
Hızlı nüfus artışı ve tüketim, enerji talebinde artışa yol açmaktadır. Enerji üretiminde en yaygın kullanılan fosil yakıtlar tükenmektedir ve daha da önemlisi, bunların yanması karbondioksit (CO 2 ) salımına yol açarak küresel ısınma ve iklim değişikliğini tetiklemektedir. Bu nedenle, son zamanlardaki çalışmalar, yeşil hidrojen üretimini artırmaya yoğunlaşmıştır [1-2].Bu çalışmalra paralel olarak biy0hidrojen çalışmalarına duyulan ilgi de önemli oranda artmaktadır. Bu çalışmada, biyohidrojen üretimini artırmak için yüksek sıcaklık (110°C'de 10 dakika), asidik koşullar (pH 2-5.5) ve nanoparçacık ekleme (manyetit nanopartikül; Ege Üniversitesi, Fen Fakültesi, Biyokimya Bölümü'nden temin edilmiştir) yöntemleri test edilmiştir. Bu amaçla, öncelikle aşı çamur, 110°C'de 10 dakika boyunca otoklavlanmıştır. Bu ön işleme adımlarının ardından, biyohidrojen üretimini araştırmak için dört farklı deneme seti (R1: pH 5.5, R2: pH 5.5 + 5mg/L Fe3O4 NP, R3: pH 7, R4: pH 7 + 5mg/L Fe3O4 NP) oluşturulmuştur. Reaktörler, 38°C'de statik koşullarda, 2-4 g KOİ/gün günlük beslemeli olarak çalıştırılmıştır. Üretilen biyogazın hacimsel içerikleri, tepe gazlarının örneklenmesiyle belirlenmiş ve gaz kromatografisi (GC) kullanılarak analiz edilmiştir. Sonuçlara göre, R1 ve R2 reaktörleri maksimum hacimsel biyohidrojen yüzdesi olarak % 10-15 üretirken, R3 ve R4 reaktörleri sırasıyla %30 (11.günde) ve %32 (7.günde) seviyelerine ulaşmıştır. Bu sonuçlar, asidifikasyon ön işleminin hidrojen verimini artırmadığını; ancak, nötr koşullar altında nanopartikül eklenmesinin (kontrol grubuna kıyasla) biyohidrojen üretimini erken aşamalarda başlattığını göstermektedir.