مروری بر بهینه سازی تولید بیوگاز با استفاده از پیش تیمار و کاهش آلایندگی

تکنولوژی بیوگاز علاوه بر تولید انرژی، به کاهش اثرات زیست‌محیطی نیز کمک می‌کند. یکی از مزایای اصلی بیوگاز این است که به منابع غذایی انسان رقابت نمی‌کند. فاکتورهای اصلی محدودکننده شامل هضم همی سلولز و سلولز در زیست‌توده، به‌علاوه لیگنین، بلورینگی سلولز و اندازه ذرات هستند. لیگنین که به‌وفور در چوب‌های نرم یافت می‌شود، دارای ساختار پیچیده‌ای است که جداسازی آن یکی از مسائلی است که محققان در حال تلاش برای حل آن هستند. در زمینه افزایش بهره‌وری و صرفه‌جویی اقتصادی در تولید بیوگاز، اقدامات زیادی صورت‌گرفته است که استفاده از پیش تیمار یکی از روش‌ها بشمار می‌آید. پیش تیمار به روش‌های فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی روی هضم قابل اجراست. در این مرحله باید از روش و موادی استفاده شود که کارآمد و مقرون‌به‌صرفه باشند. تکه‌تکه کردن، بلورینگی زیست‌توده را با افزایش سطح زیست‌تخریب‌پذیر کاهش می‌دهد. ا پیش تیمار اسیدی به دلیل هزینه و اثرات محیطی زیستی استفاده نمی‌شود درحالی‌که پیش تیمارهای بیولوژیکی دوستدار محیط‌زیست و مصرف انرژی پایینی دارند. بیشترین میزان اثرگذاری مربوط به پیش تیمار قلیایی است و در بین آنها naoh نقش ویژه‌ای دارد. در هاضم‌های کوچک از پیش تیمار قلیایی شدید و در هاضم‌های بزرگ‌تر از پیش تیمار اسیدی متوسط استفاده گردد. استفاده از نانوذرات آهن صفر ظرفیتی امیدوارکننده‌ترین ماده برای افزایش تولید بیوگاز بشمار می‌آید. نانوذرات بر پایه کربن با ارسال الکترون، افزایش قابل‌توجهی از بیوگاز را نشان داد. همچنین برای اقتصادی نمودن تولید بیوگاز و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌توان از دی‌اکسیدکربن و هیدروژن تولیدی ناشی از بیوگاز در صنعت نیز استفاده کرد.

a review of optimizing biogas production through pretreatment and pollution reduction

aside from energy production, biogas technology also contributes to mitigating environmental impacts. one of the key advantages of biogas is that it does not compete with human food sources. however, the main limiting factors include the digestibility of hemicellulose and cellulose in biomass, along with challenges related to lignin, cellulose crystallinity, and particle size. lignin, abundant in softwoods, poses a complex structure, and its isolation remains a challenging issue that researchers are endeavoring to address. in the realm of enhancing productivity and achieving cost savings in biogas production, various measures have been implemented, with pretreatment emerging as a viable approach. pretreatment involving physical, chemical, or biological methods can be applied to the digestion process. at this juncture, the emphasis should be on utilizing efficient and cost effective methods and materials. shredding biomass reduces its crystallinity by increasing the biodegradable surface area. acidic pretreatment, avoided due to its cost and negative environmental impact, contrasts with the environmentally friendly and low energy consumption associated with biological pretreatments. among the alkaline pretreatments, naoh plays a significant role. strong alkaline pretreatment is recommended for small digesters, while medium acid pretreatment is more suitable for larger digesters. the utilization of zero valent iron nanoparticles is deemed as the most promising approach for enhancing biogas production. furthermore, carbon based nanoparticles have demonstrated a significant capability to enhance biogas production through electron transmission., in order to make biogas production affordable and reduce greenhouse gas emissions, carbon dioxide and hydrogen produced from biogas were used in industrial applications.