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Manuscrit Accepté Optimisation de la production de biogaz à partir de Sargasses

Manuscrit Accepté Optimisation de la production de biogaz à partir de Sargasses sp. en utilisant un plan d'expériences pour évaluer la co-digestion avec du glycérol et de l'huile de friture usagée JV Oliveira, MM Alves, JC Costa PII : EST CE QUE JE: Référence: S0960-8524(14)01553-3 http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2014.10.121 BORDER 14164 Apparaitre dans: Bioressources Technologie Date de réception: Date de révision : Date d'acceptation : 21 août 2014 21 octobre 2014 24 octobre 2014 Veuillez citer cet article comme suit : Oliveira, JV, Alves, MM, Costa, JC, Optimisation de la production de biogaz à partir de Sargasses sp. en utilisant un plan d'expériences pour évaluer la co-digestion avec le glycérol et les huiles de friture usagées, Bioressources Technologie (2014), doi : http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2014.10.121 Il s'agit d'un fichier PDF d'un manuscrit non édité qui a été accepté pour publication. En tant que service à nos clients, nous fournissons cette première version du manuscrit. Le manuscrit fera l'objet d'une révision, d'une composition et d'un examen de la preuve résultante avant d'être publié dans sa forme finale. Veuillez noter qu'au cours du processus de production, des erreurs peuvent être découvertes, ce qui pourrait affecter le contenu, et toutes les clauses de non-responsabilité qui s'appliquent à la revue s'appliquent. Traduit de Anglais vers Français - www.onlinedoctranslator.com Optimisation de la production de biogaz à partir de Sargasses sp. en utilisant une conception de expériences pour évaluer la co-digestion avec du glycérol et de l'huile de friture usagée JV Oliveira, MM Alves* et JC Costa CEB-Centre de Génie Biologique, Université du Minho, 4710-057 Braga, le Portugal Résumé Un plan d'expériences a été adopté pour évaluer les conditions optimales de production de méthane à partir des macroalgues Sargasses sp. co-digéré avec le glycérol (Gly) et les huiles de friture usagées (WFO). Trois variables ont été testées : % total solides d'algues (%TSSargasses sp.), concentration du co-substrat (gGly/WFO L-1); et, type de co-substrat (Gly ou WFO). Le potentiel biochimique de méthane (BMP) de Sargasses sp. était de 181 ± 1 L CH4 kg-1 LA MORUE. La co-digestion avec Gly et WFO a augmenté le BMP de 56% et 46%, respectivement. Le méthane taux de production (k), a montré un comportement similaire à celui du BMP, augmentant de 38 % et 19% avec Gly et WFO, respectivement. Le BMP le plus élevé (283±18 L CH4 kg-1 DCO) et k (65,9 ± 2,1 L CH4 kg-1 DCO d-1) a été obtenu dans le dosage avec 0,5% TS et 3,0 gGly L-1. La co-digestion avec du glycérol ou WFO est un processus prometteur pour améliorer le BMP des macroalgues Sargasses sp. Mots clés * Auteur correspondant : Madalena Alves (adresse : Universidade do Minho, Departamento de Engenharia Biológica, Campus de Gualtar, 4710-057 Braga (Portugal) ; e-mail : madalena.alves@deb.uminho.pt; Téléphone : +351 253 604 417 ; Télécopieur : +351 253 604 429) 1 Co-digestion anaérobie; Conception d'expériences; Glycérol;Sargasses sp.; Huile de friture usagée 1. INTRODUCTION Dans le scénario actuel de réserves fossiles limitées, la demande croissante de l'alimentation humaine, l'alimentation animale, les produits chimiques, les matériaux et l'énergie sont étroitement associés à la l'utilisation des terres arables. Sources d'énergie renouvelables alternatives, sources alternatives de biomasse, procédés et produits durables qui optimisent la superficie des terres arables utiliser, valoriser les sous-produits et déchets, et minimiser les l'impact environnemental sont d'une importance capitale pour la société mondiale dans le années à venir. Après l'intérêt soudain pour la culture de plantes hautement productives algues dues à la crise pétrolière des années 1970 (van Hal et al., 2014), nous sommes actuellement témoin d'une redécouverte du potentiel des algues. Les algues peuvent être utilisées pour produire bioénergie, nommément biodiesel, bioéthanol et biogaz. Cette source de biomasse présente plusieurs avantages par rapport aux cultures terrestres puisqu'il n'entre pas en concurrence avec l'utilisation des terres et la consommation d'eau nécessaires à la production de cultures vivrières. Leur jeûne les taux de croissance et les rendements élevés les rendent encore plus attractifs (Borjensson et Mattisson, 2008). Les macroalgues ont également un grand potentiel en tant que cultures énergétiques pour digestion anaérobie car ils contiennent des sucres facilement hydrolysables et peu teneur en lignine. Sargasses sp. est une macroalgue brune largement répandue dans les régions tropicales et les mers subtropicales et l'une des algues les plus abondantes du Portugal côte. Le potentiel biochimique de méthane (BMP) deSargasses sp. à distance entre 119 et 380 L de méthane (CH4) par kg de solides volatils (VS) (Bird et 2 al., 1990; Chynoweth, 2005 ; Gunaseelan, 1997). À l'aide deSargasses sp. comme substrat dans les processus de digestion anaérobie donne non seulement une solution pour leur l'élimination, mais fournit également une source d'énergie renouvelable. Cependant, certains des problèmes ont été signalés dans la digestion anaérobie des algues. Récalcitrant matériaux, comme les polyphénols, les fibres cellulosiques et les composants de type lignine, difficiles leur biodégradabilité (Ward et al., 2014). La co-digestion peut améliorer la biodégradabilité anaérobie de deux ou plusieurs substrats complémentaires en raison d'effets synergiques. Sargasses sp. a élevé teneur en protéines, donc sa co-digestion avec des substrats à haut C/N peut être une alternative prometteuse pour augmenter le rendement en méthane de Sargasses sp. Sous-produits et déchets de la production de biodiesel, à savoir glycérol brut, eaux usées de traitement du biodiesel et déchets de récolte après extraction de l'huile (tourteaux), encore contiennent un potentiel énergétique élevé (van Hal et al., 2014). L'utilisation de glycérol brut comme co-substrat, s'est avéré augmenter les rendements et les taux de méthane de plusieurs substrats (Costa et al., 2012b ; Costa et al., 2013 ; Oliveira et al., 2014). Pour exemple, l'ajout de 2% de glycérol brut a augmenté la production de biogaz des macroalgues Gracilaria vermiculophylla de 18 %. Cependant, son ajout peut être inhibiteur à des concentrations plus élevées (Oliveira et al., 2014). L'ajout de graisse, d'huile et de graisse (FOG) à une boue municipale anaérobie le digesteur a augmenté le BMP de 257%, atteignant 418±14 L CH4 kg-1 VS (Li et al., 2011). Neves et al. (2009a) des déchets huileux usagés, provenant d'une transformation de poisson en conserve, 3 appliquer des impulsions d'huile dans un réacteur anaérobie alimenté avec du fumier de vache et des déchets alimentaires. Une MORUE de 9 ghuile L-1 réacteur le pouls atteint presque 100 % de biométhanisation. L'efficacité d'un processus de co-digestion dépend de plusieurs variables, améliorer l'équilibre du mélange de co-substrats, y compris le rapport C:N, pH, macro et micronutriments, composés inhibiteurs ou toxiques et matière sèche contenu (Mata-Alvarez et al., 2000). Habituellement, les effets sont étudiés indépendamment et les interactions possibles ne sont pas correctement prises en compte. UNE l'analyse statistique, à l'aide d'un plan d'expériences (DOE), est un moyen efficace de optimiser les facteurs interdépendants, par exemple optimiser le mélange rapport de deux ou plusieurs substrats. Ce travail visait à étudier la co-digestion anaérobie de Sargasses sp. avec le glycérol brut (Gly) et les huiles de friture usagées (WFO). Les effets sur le BMP et taux de production de méthane (k) de trois conditions de fonctionnement (Sargasses sp. et concentrations de co-substrat et type de co-substrat) ont été étudiées. UNE Le DOE a été adopté pour déterminer de manière systématique la signification statistique de chaque paramètre et d'évaluer les interactions possibles. 2. MATÉRIEL ET MÉTHODES 2.1. Inoculum et substrat Des boues granulaires anaérobies provenant d'une industrie brassicole ont été utilisées comme inoculum dans le essais de biodégradabilité. Les échantillons de boues contenaient 0,081±0,001 g de matières volatiles solides (VS) g-1 inoculation. L'activité méthanogène spécifique (SMA) dans le présence d'acétate (30 mM) était de 136±17 mL CH4@STP g-1 VS d-1, et dans le 4 présence de H2/CO2 (80/20 v/v, 1 atm) était de 592±65 mL CH4@STP g-1 VS d-1. SMA a été déterminée selon la description de Costa et al. (2012b). Sargasses sp. a été collecté sur la côte portugaise (Póvoa de Varzim), séché à 37 ºC et broyé à moins de 1 mm. Le glycérol brut a été obtenu à partir d'un industrie de production de biodiesel (à partir d'huiles végétales) située près de Lisbonne. Utilisation antérieure il a été conservé à 4 ºC. Le WFO a été collecté dans un restaurant-cuisine situé à Braga (Portugal). Gly et WFO ont été utilisés comme co-substrats dans l'anaérobie essais de biodégradabilité. 2.2. Essais de biodégradabilité anaérobie Des essais par lots de biodégradabilité anaérobie ont été utilisés pour déterminer la BMP et k de Sargasses sp. co-digéré avec Gly ou WFO, suite à une réponse méthodologie de surface DOE. 2.2.1. Plan expérimental factoriel.Un plan expérimental factoriel a été utilisé pour définir la matrice des expériences. L'effet de deux facteurs numériques, une concentration de Sargasses sp. (--) et concentration de co-substrat (--), et un facteur catégoriel, de type co-substrat (- ) (100 % de Gly ou 100 % de WFO), ont été étudiées sur deux variables de réponse, BMP ( -) et k ( -), en utilisant une réponse méthodologie de surface. Les niveaux utilisés dans les essais de biodégradabilité anaérobie sont présentés dans le tableau 1. Le plan factoriel consiste en un essai factoriel complet conception avec 18 courses (Eq. 1) : = uploads/Industriel/ manuscrit-accepte-jv-oliveira-mm-alves-jc-costa.pdf