مسیر متابولیک تولید بیوگاز از مخلوط ضایعات لیگنوسلولزی و کود حیوانی

در این تحقیق از ضایعات گندم، برنج و ذرت دانه ای به عنوان بستر تولید بیوگاز استفاده شد. با توجه به بالا بودن میزان لیگنین در هر سه بستر (> ۹/۹) و به منظور افزایش تجزیه پذیری این بسترها، قبل از شروع فرایند هضم آنزیمی از پیش تیمار آلتراسونیک با توان w۱۵۰ در min۱۵ استفاده شد. بعضی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی شامل ذرات جامد و فرار و حجم لیگنین، سلولز و همی سلولز قبل و بعد از هضم مواد اندازه گیری شد و بعلاوه ترکیبات بیوگاز تولیدی شامل هیدروژن، متان، سولفید هیدروژن و منواکسید کربن در حین هضم اندازه گیری شدند. مسیرهای متابولیک تبدیل گلوکز به عنوان ماده اصلی تشکیل دهنده هر سه بقایای گیاهی به بیوگاز جهت تعیین عوامل اثرگذار بر ترکیبات بیوگاز مطالعه شد. نتایج نشان داد استفاده از پیش تیمار آلتراسونیک در هر سه نوع ضایعات، شکست ساختارهای لیگنینی را افزایش می دهد و موجب کاهش حجم این ساختارها در ماده اولیه نسبت به بستر می شود. مقدار ذرات جامد و فرار ماده اولیه حاصل از بستر ضایعات گندم به ترتیب %۱/۳۵ و %۳/۹۵ بود که بیشتر از مقادیر مربوط به دو بستر دیگر بود. بیشترین مقادیر کاهش ذرات جامد (%۶/۱۹)، ذرات فرار (%۱۸)، سلولز (%۶/۱۲)، همی سلولز (%۴/۴) و لیگنین (%۶/۳) مربوط به ماده اولیه حاصل از ضایعات گندم بود. آنالیز ترکیبات بیوگاز نشان داد بیشترین تولید بیوهیدروژن با بستر گندم بوجود آمد (ppm ۱۸۰۰۰)، اما میزان تولید بیومتان آن نسبت به بسترهای دیگر کمتر بود. بیشترین میزان تولید بیوهیدروژن در هر سه بستر پس از هفت روز بدست آمد که مربوط به مرحله اسیدسازی بوتیرات بود. با افزایش زمان هضم، تولید هیدروژن کاهش یافت در حالی که تولید سایر ترکیبات بیوگاز افزایش داشت. یکی از دلایل آن مصرف شدن هیدروژن تولید شده در مرحله های هیدرولیز، اسیدسازی و استات سازی در مراحل الکل سازی و متان سازی بود.

Keywords:

بیوهیدروژن , ضایعات لیگنوسلولزی , روابط استوکیومتری , مسیرهای متابولیک , ویژگی های فیزیکی و شیمیایی , هضم بی هوازی