مسیر سوخت و ساز 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 (بالاتر از 9.9) و به منظور افزایش تجزیه پذیری این بسترها، قبل از شروع فرایند هضم آنزیمی از پیش تیمار فراصوت با توان w150 در 15 دقیقه استفاده شد. بعضی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی شامل ذرات جامد و فرّار و حجم لیگنین، سلولز و شبه سلولز قبل و بعد از هضم مواد اندازه گیری شد و به علاوه ترکیبات بیوگاز تولیدی شامل هیدروژن، متان، سولفید هیدروژن و منواکسید کربن در حین هضم اندازه گیری شدند. مسیرهای سوخت و ساز 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 فراصوت 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 فرّار ماده اولیه حاصل از بستر ضایعات گندم به ترتیب %35.1 و %95.3 بود که بیشتر از مقادیر مربوط به دو بستر دیگر بود. بیشترین مقادیر کاهش ذرات جامد (%19.6)، ذرات فرّار (%18)، سلولز (%12.6)، شبه سلولز (%4.4) و لیگنین (%3.6) مربوط به ماده اولیه حاصل از ضایعات گندم بود. تحلیل و بررسی ترکیبات بیوگاز نشان داد بیشترین تولید بیوهیدروژن با بستر گندم به وجود آمد (ppm 18000)، اما میزان تولید بیومتان آن نسبت به بسترهای دیگر کمتر بود. بیشترین میزان تولید بیوهیدروژن در هر سه بستر پس از هفت روز به دست 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 آبکافت، اسیدسازی و استات سازی در مراحل الکل سازی و متان سازی بود. بیشترین میزان تولید هیدروژن مربوط به مرحله بوتیرات زایی و بعد از آن استات سازی بود. تولید بالای بیوهیدروژن توسط ضایعات گندم به خاطر حجم بالای ترکیبات فرّار، هیدروکربنی و شبه سلولزی آن است. درحالی که تولید کم هیدروژن توسط ضایعات ذرت به خاطر سوق پیدا کردن واکنش ها به سمت تولید اتانول و مصرف کردن هیدروژن بود.