Intensification of the biohydrogen production process

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorGolub, N. B.
dc.contributor.authorZubchenko, L. S.
dc.contributor.authorDemianenkо, I. V.
dc.contributor.authorZhang, Y.
dc.contributor.authorSeminska, N. V.
dc.date.accessioned2024-03-07T12:44:16Z
dc.date.available2024-03-07T12:44:16Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractBackground. In the last decades, humanity has faced the challenge of finding new ways to obtain renewable, environmentally friendly energy carriers. Hydrogen is one of such energy carriers; however, the current methods of its production require fossil fuels and are accompanied by significant CO2 emissions. Consequently, the energy costs needed to obtain hydrogen by electrolysis exceed the amount of energy produced by burning the hydrogen. Simultaneously, the hydrogen yields for alternative ways, such as fermentation, remain low. Objective. The aim of the work is the development of approaches to intensify the biohydrogen obtaining process from agricultural waste. Methods. An increase in hydrogen yield was achieved using specifically grown microorganisms of the Clostridium spp. A combination of the waste fermentation process with the production of hydrogen in a microbial fuel cell (MFC), which was fed with the liquid fraction after fermentation, was employed. Results. The yield of hydrogen depends on the component composition of the raw material. Higher lignin content in the raw material reduces the yield of hydrogen. The addition of Clostridium spp. to the natural consortium in the amount of 10% of the total inoculum led to an increase in hydrogen yield. The combination of two processes – fermentation and hydrogen production in a MFC – increased the yield of hydrogen by 1.7 times, along with a higher degree of organic raw materials utilization. Conclusions. The additional introduction of Clostridium spp. to the hydrogen-producing consortium leads to a 7–10% increase in the yield of hydrogen, depending on the composition of the raw material. The yield of hydrogen obtained in the fermentation process for the substrate containing corn silage is 12 +- 1% higher than for the wheat straw. In general, the combination of the fermentation and hydrogen production in the MFC in a two-stage process leads to an overall increase in the yield of hydrogen by 60 +- 5%.
dc.description.abstractotherПроблематика. Перед людством постала проблема отримання відновлюваних енергоносіїв, які не шкодять довкіллю. Таким енергоносієм є водень. Але способи його отримання на сьогодні потребують викопних видів палива і супроводжуються значними викидами СО2. Енерговитрати на отримання водню найпоширенішим способом – електролізом – перевищують енергію, яку отримують із водню. В той же час за використання альтернативних методів отримання водню, таких як зброджування, вихід водню невеликий. Мета. Розробка підходів для інтенсифікації процесу отримання біоводню із сільськогосподарських відходів. Методика реалізації. З метою підвищення виходу водню зброджування проводили за використання асоціації, в яку додавали спеціально вирощені мікроорганізми виду Clostridium. Для підвищення ступеня розкладання сировини використовували поєднання процесу зброджування відходів із одержанням водню в мікробному паливному елементі (МПЕ). Результати. Вихід водню залежить від компонентного складу сировини. При збільшенні вмісту лігніну знижується вихід водню. Додавання до природної асоціації воденьпродукуючих мікроорганізмів роду Clostridium у кількості 10 % від загальної кількості інокулюму підвищувало вихід водню. Поєднання двох процесів зброджування та МПЕ підвищувало вихід водню в 1,7 разу. Водночас збільшувався і ступінь розкладання органічних речовин субстрату. Висновки. Додаткове введення до асоціації мікроорганізмів виду Clostridium підвищує вихід водню на 7–10 % залежно від складу сировини. Вихід водню, отриманого в процесі ферментації субстрату, що містить силос кукурудзи, на 12 +- 1 % вищий, ніж для субстрату, що містить солому пшениці. Поєднання ферментації та процесу отримання водню в МПЕ в двостадійний процес приводить до сумарного підвищення виходу водню на 60 +- 5 %.
dc.format.pagerangePp. 37-45
dc.identifier.citationIntensification of the biohydrogen production process / Golub N. B., Zubchenko L. S., Demianenkо I. V., Zhang Y., Seminska N. V. // Innovative Biosystems and Bioengineering : international scientific journal. – 2024. – Vol. 8, No. 1. – P. 37-45. – Bibliogr.: 55 ref.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/ibb.2024.8.1.285588
dc.identifier.orcid0000-0003-1448-1872
dc.identifier.orcid0000-0002-2549-3185
dc.identifier.orcid0000-0002-0832-3619
dc.identifier.orcid0000-0001-7950-4655
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/65310
dc.language.isoen
dc.publisherIgor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute
dc.publisher.placeKyiv
dc.relation.ispartofInnovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 8, No. 1
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectbiohydrogen
dc.subjectrenewable energy carriers
dc.subjectagricultural waste
dc.subjectmicrobial fuel cell
dc.subjectmicrobial consortium
dc.subjectбіоводень
dc.subjectвідновлювані енергоносії
dc.subjectсільськогосподарські відходи
dc.subjectмікробний паливний елемент
dc.subjectасоціація мікроорганізмів
dc.titleIntensification of the biohydrogen production process
dc.title.alternativeІнтенсифікація процесу отримання біоводню
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
285588-691032-1-10-20240303.pdf
Розмір:
931.09 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal, Vol. 8, No. 1