BioH2 & BioCH4 Through Anaerobic Digestion: From Research to Full-scale Applications

این کتاب یک روش هضم بی‌هوازی دو مرحله‌ای (TSAD) را برای تولید هیدروژن و متان، با پیروی از یک رویکرد گام به گام ارائه می‌کند تا خوانندگان را از طریق راستی‌آزمایی آزمایشی فرضیه مرتبط راهنمایی کند. در مرحله اول AD، شرایط واکنش برای به دست آوردن حداکثر مقدار هیدروژن بهینه می شود، در حالی که در مرحله دوم، باقیمانده مایع فاز اول به عنوان بستری برای تولید سوخت-متان استفاده می شود. AD به طور سنتی برای کاهش محتوای آلی زباله استفاده می شود. این منجر به بیوگاز می شود که در درجه اول از CH4 و CO2 تشکیل شده است. طی چند دهه اخیر، تبدیل مواد آلی به هیدروژن با استفاده از AD و انتخاب باکتری‌های تولیدکننده هیدروژن (HPB) به یک فناوری پایدار و پایدار در میان پالت فناوری‌های تولید H2 تبدیل شده است. تولید ترکیبی هیدروژن و متان از مواد زائد آلی (OWM) راهی ایده‌آل برای استفاده از ضایعات در نظر گرفته می‌شود و می‌تواند بازده انرژی (ارزش حرارتی زیرلایه تبدیل به سوخت H2 و CH4) را تا حدود 80 درصد افزایش دهد. بهره وری انرژی تولید H2 به تنهایی (15٪) از نظر انرژی رقابتی نیست. این دو جریان گاز را می توان به صورت جداگانه یا ترکیبی (Hytane®) استفاده کرد، به عنوان گاز غیرنظامی عرضه کرد یا برای اهداف حمل و نقل استفاده کرد. تمام جنبه‌های این فناوری پایدار، از مفاهیم اولیه بیوشیمیایی گرفته تا جنبه‌های مهندسی، تعیین معیارهای طراحی و روش‌های افزایش مقیاس برای کاربرد در مقیاس کامل، در نظر گرفته می‌شوند. پایداری روش TSAD با استفاده از معیارهای EROI (بازگشت انرژی) و EPT (زمان بازپرداخت انرژی) ارزیابی می‌شود و هر دو رویکرد کلی و کاربرد در زمینه هضم بی‌هوازی نشان داده شده‌اند.

This book presents a Two-Stage Anaerobic Digestion (TSAD) technique for producing hydrogen and methane, following a step-by-step approach in order to guide readers through the experimental verification of the related hypothesis. In the first stage of AD, the reaction conditions are optimized to obtain the maximum amount of hydrogen, while in the second the liquid residue from the first phase is used as a substrate to produce fuel-methane. AD has traditionally been used to reduce the organic content of waste; this results in a biogas that is primarily constituted of CH4 and CO2. Over the last few decades, the conversion of organic matter into hydrogen by means of AD and selecting Hydrogen Producing Bacteria (HPB) has matured into a viable and sustainable technology among the pallet of H2 generation technologies. The combined bio-production of hydrogen and methane from Organic Waste Materials (OWM) is considered to be an ideal way of utilizing waste, and can increase energy efficiency (the substrate Heat Value converted into H2 and CH4 fuel) to roughly 80%, since the energy efficiency of H2-production alone (15%) is not energetically competitive. The two gas streams can be used either separately or in combination (Hytane®), be supplied as civilian gas or used for transportation purposes. All the aspects of this sustainable technology are taken into account, from the basic biochemical implications to engineering aspects, establishing the design criteria and the scale-up procedures for full-scale application. The sustainability of the TSAD method is assessed by applying EROI (Energy Return On Investment) and EPT (Energy Payback Time) criteria, and both the general approach and application to the field of Anaerobic Digestion are illustrated.