Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

Hva er biogass? K. Østgaard NTNU, 12/5-09. 1. Intro: Hvilken biogass? Barndomsminne? Jæren 2002; reaktor 3000 m 3 Deponigass? Organisk avfall? Kumøkk?

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "Hva er biogass? K. Østgaard NTNU, 12/5-09. 1. Intro: Hvilken biogass? Barndomsminne? Jæren 2002; reaktor 3000 m 3 Deponigass? Organisk avfall? Kumøkk?"— Utskrift av presentasjonen:

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

2 1. Intro: Hvilken biogass? Barndomsminne? Jæren 2002; reaktor 3000 m 3 Deponigass? Organisk avfall? Kumøkk? → Hvilken prosess? Og hvem?

3 2. Totalprosess Hydrolyse Syredannelse VFA Eddiksyredannelse H 2 +CO 2 Metandannelse CH 4 /CO 2 ≈ 50%/50% VFA H 2 +CO 2

4 ”Flyktige fettsyrer” VFA: H-COOHmaur-syre CH 3 -COOHeddik- ” CH 3 -CH 2 -COOHpropion- CH 3 -CH 2 -CH 2 -COOHsmør- CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOHvalerin- CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOHkapron-etc. --- CH 3 -CHOH-COOHmelke-syre --- CH 3 -OHmetanol H 3 -CH 2 -OHetanolo.a. -

5 2. Totalprosess Hydrolyse Syredannelse VFA Eddiksyredannelse H 2 +CO 2 Metandannelse CH 4 /CO 2 ≈ 50%/50% VFA H 2 +CO 2

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

7 x Det var en gang ”Kosestund”:

8 Methanobacillus omelianskii: 2 C 2 H 5 OH + CO 2 → CH CH 3 COOH 1. S-organisme: 2 C 2 H 5 OH + 2 H 2 O → 2 CH 3 COOH + 4 H 2 ΔG 0 ’=+9.7kJ ΔG’<0 ved P H2 <10 -4 atm 2. Methanobacterium bryantii: 4 H 2 + CO 2 → CH H 2 O ΔG 0 ’=-131kJ ΔG’ atm ?____________________ ?________________________________

9 Moral: H 2 flux avhenger av gradient: Hold tett sammen → Acetogene + Methanogene = SANT ←

10 PS Såpeoperaversjon: Now starring: SRB! = S- reduserende bacteria; Desulfo- gjengen, Som bare elsker H 2 SRB Acetogens + Methanogens maybe not True also

11 Med H 2 transfer: 70 % via acetat Uten H 2 transfer: 58 % via acetat = total! Energistrømmene:

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

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

14 5. Metanogene substrater 1. CO 2 -type: CO 2 + H 2, CO & HCOOH 2. Metyl-type: CH 3 OH, 1- to 3-metylamines, metylmercaptan & dimetyl- sulfid, (+ valgfri H 2 ) 3. Acetoklastisk CH 3 COOH Archaea-syklus CO 2 →CH 4

15 Substratkonkurranse Eksempel CH 3 COOH: Methanothrix vs. Methanosarcina Begge vinner i en konsentrasjonsgradient Methanothrix vinner Methanosarcina vinner mM acetat # doblinger/dag

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 μ max ≈ 0.2 /d (35 °C) → ting tar tid! Forlenget oppstart og adaptering; kjør ved stasjonær tilstand. Lavt Y SX ≈ 0.02 (acetate) → (rel.) høyt vedlikehold! Jfr. Pirt: q s = m s + μ/Y SX 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 Osmoregulering:Intracellulært osmotisk trykk; VFA blir lipider ved lav pH.

18 6. Prosessdrift Prosessrate –begrensende ved 1Hydrolysetungt nedbrytbart materiale 2Syredannelse- aldri - 3Eddiksyredan.overbelastning; ”surgjæring” → lav pH 4Metandannelsekort slamalder p.g.a. lav μ max 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


Laste ned ppt "Hva er biogass? K. Østgaard NTNU, 12/5-09. 1. Intro: Hvilken biogass? Barndomsminne? Jæren 2002; reaktor 3000 m 3 Deponigass? Organisk avfall? Kumøkk?"

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google