مسير سوخت و ساز توليد بيوگاز از مخلوط ضايعات ليگنوسلولزي و كود حيواني

در اين تحقيق از ضايعات گندم، برنج و ذرت دانه اي به عنوان بستر توليد بيوگاز استفاده شد. با توجه به بالا بودن ميزان ليگنين در هر سه بستر (بالاتر از 9.9) و به منظور افزايش تجزيه پذيري اين بسترها، قبل از شروع فرايند هضم آنزيمي از پيش تيمار فراصوت با توان W150 در 15 دقيقه استفاده شد. بعضي ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي شامل ذرات جامد و فرّار و حجم ليگنين، سلولز و شبه سلولز قبل و بعد از هضم مواد اندازه گيري شد و به علاوه تركيبات بيوگاز توليدي شامل هيدروژن، متان، سولفيد هيدروژن و منواكسيد كربن در حين هضم اندازه گيري شدند. مسيرهاي سوخت و ساز تبديل گلوكز به عنوان ماده اصلي تشكيل دهنده هر سه بقاياي گياهي به بيوگاز جهت تعيين عوامل اثرگذار بر تركيبات بيوگاز مطالعه شد. نتايج نشان داد استفاده از پيش تيمار فراصوت در هر سه نوع ضايعات، شكست ساختارهاي ليگنيني را افزايش مي دهد و موجب كاهش حجم اين ساختارها در ماده اوليه نسبت به بستر مي شود. مقدار ذرات جامد و فرّار ماده اوليه حاصل از بستر ضايعات گندم به ترتيب %35.1 و %95.3 بود كه بيشتر از مقادير مربوط به دو بستر ديگر بود. بيشترين مقادير كاهش ذرات جامد (%19.6)، ذرات فرّار (%18)، سلولز (%12.6)، شبه سلولز (%4.4) و ليگنين (%3.6) مربوط به ماده اوليه حاصل از ضايعات گندم بود. تحليل و بررسي تركيبات بيوگاز نشان داد بيشترين توليد بيوهيدروژن با بستر گندم به وجود آمد (ppm 18000)، اما ميزان توليد بيومتان آن نسبت به بسترهاي ديگر كمتر بود. بيشترين ميزان توليد بيوهيدروژن در هر سه بستر پس از هفت روز به دست آمد كه مربوط به مرحله اسيدسازي بوتيرات بود. با افزايش زمان هضم، توليد هيدروژن كاهش يافت در حالي كه توليد ساير تركيبات بيوگاز افزايش داشت. يكي از دلايل آن مصرف شدن هيدروژن توليد شده در مرحله هاي آبكافت، اسيدسازي و استات سازي در مراحل الكل سازي و متان سازي بود. بيشترين ميزان توليد هيدروژن مربوط به مرحله بوتيرات زايي و بعد از آن استات سازي بود. توليد بالاي بيوهيدروژن توسط ضايعات گندم به خاطر حجم بالاي تركيبات فرّار، هيدروكربني و شبه سلولزي آن است. درحالي كه توليد كم هيدروژن توسط ضايعات ذرت به خاطر سوق پيدا كردن واكنش ها به سمت توليد اتانول و مصرف كردن هيدروژن بود.