Науково-технологічні основи конверсії відновлюваної сировини в біоводень, біометан та біодизель
| dc.contributor.author | Голуб, Наталія Борисівна | |
| dc.contributor.degreedepartment | екобіотехнології та біоенергетики | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | біотехнології і біотехніки | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-11-03T12:03:02Z | |
| dc.date.available | 2015-11-03T12:03:02Z | |
| dc.date.issued | 2014 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for а doctoral degree in technical sciences in specialty 03.00.20 - biotechnology. – National Technical University of Ukraine «Kyiv Politechnical Institute», Kyiv, 2015. The dissertation is devoted to the scientific and technological bases of renewable raw material conversion in gaseous and liquid energy carriers using microorganisms. Bases of technological process of energy production are scientifically substantiated. This process combines receiving of biohydrogen or biomethane from renewable raw materials and wastes of biodiesel production from microalgae, that allows to raise efficiency of processes. Conditions that increase the speed of raw bioenergy conversion is determined, also the conditions of energy producing with separation of enzymatic process of biohydrogen (biomethane) obtaining into two stages. The rational technological parameter of biohydrogen (biomethane) production has been found, which allows increasing energy output twice and increasing the concentration of energy carrier in the gas phase by 10%. A mathematical model was designed and a program created that allows researching microalgae growing process. The patterns of process was researched and the rational technological parameters of microalgae cultivation for biodiesel production using extracts from sugar beet and poultry manure was provided. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 03.00.20 – биотехнология. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт» Министерства образования и науки Украины, Киев, 2015. Диссертация посвящена научно-технологическим основам конверсии возобновляемого сырья в газообразные и жидкие энергоносители с помощью микроорганизмов. Научно обоснованы основы технологического процесса получения энергоносителей, в котором объединены процессы производства биоводорода или биометана с сельскохозяйственных целлюлозосодержащих отходов и отходов производства биодизельного топлива с микроводорослей, что позволяет увеличить энергоэффективность процессов и содержания энергоносителей в биогазе и микроводорослях. На основе экспериментальных исследований определены методы предварительной обработки возобновляемого сырья в зависимости от его компонентного состава, что дает возможность увеличить скорость получения биогаза до 6 раз. Показано, что при концентрации лигнина < 20% экономически выгодной является обработка паром, при концентрации лигнина > 20% – обработка щелочью. Обоснованы условия повышения скорости процесса конверсии отходов и производство энергоносителя при разделении ферментативного процесса получения биоводорода или биометана на две стадии. Определены рациональные технологические параметры стадий, которые дают возможность сформировать высокоэффективные ассоциации микроорганизмов, способные обеспечить максимальную скорость процесса конверсии сырья разного происхождения и сократить вдвое длительность процесса. Определены рациональные технологические параметры процесса получения биоводорода (биометана), которые дают возможность повысить выход биогаза и увеличить концентрацию энергоносителя в газовой фазе до 10%. На основе полученных экспериментальных результатов разработана технологическая и аппаратурная схемы процесса конверсии целлюлозосодержащего сельскохозяйственного сырья в биометан или биоводород. На основе разработанного метода формирования электроактивной биопленки на аноде биоэлектрохимического топливного элемента (БТЭ) показана возможность получения электрической энергии и водорода в БТЭ и определены рациональные параметры процесса. Предложены технологические решения повышения выхода водорода при конверсии жидких отходов при последовательном проведении ферментативного и биоэлектрохимического процессов. При таких условиях выход водорода увеличивается до 20%. Разработана математическая модель и создана программа, которая позволяет целенаправленно проводить исследования процесса выращивания микроводорослей с учетом изменяющейся концентрации источника азота в среде, интенсивности освещения и концентрации СО2. Теоретические расчеты подтверждены экспериментальными данными. Теоретически обосновано использование фотомиксотрофного процесса выращивания микроводорослей. Обосновано и исследовано влияние концентрации соединений азота и серы разной степени окисления, солености и режима освещенности на образование липидов – сырья для производства биодизельного топлива. Показано, что избыток серусодержащих веществ приводит к ингибированию дыхания и фотосинтеза, что дает возможность использовать воздух для обеспечения массообменных процессов и является стрессовым фактором, который приводит к повышенному синтезу липидов.Показано, что ионы натрия, в отличие от ионов калия, оказывают положительное влияние на изменение метаболизма микроводорослей в сторону повышенного биосинтеза липидов. Исследовано закономерности процесса и обосновано рациональные технологические параметры фотомиксотрофного культивирования микроводорослей для получения биодизельного топлива при использовании экстрактов с сахарной свеклы и птичьего помета, что позволило установить рациональное соотношение неорганического и органического источника углерода, уменьшить энергозатраты на освещение, повысить выход биодизельного топлива и энергетическую эффективность процесса. Показано, что очистка биогаза от СО2 с использованием микроводорослей позволяет увеличить энергоемкость газа на 9 МДж/м3, уменьшить затраты на неорганический источник углерода для культивирования микроводоростей и повысить их скорость роста. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2015. Дисертація присвячена науково-технологічним основам конверсії відновлюваної сировини у газоподібні та рідкі енергоносії за використання мікроорганізмів. Обґрунтовано основи технологічного процесу отримання енергоносіїв, який поєднує процеси одержання біоводню або біометану з відновлюваної сировини та відходів виробництва біодизельного палива з мікроводоростей, що дозволяє підвищити енергоефективність процесів. Обґрунтовано умови підвищення швидкості процесу конверсії відновлюваної сировини та продукування енергоносія при розділенні ферментативного процесу одержання біоводню (біометану) на дві стадії. Встановлено раціональні технологічні параметри процесу одержання біоводню (біометану), які дають змогу підвищити вихід енергоносіїв вдвічі та збільшити концентрацію енергоносія у газовій фазі до 10%. Показано можливість отримання електричної енергії та водню у БПЕ і встановлено раціональні параметри процесу. Розроблено математичну модель та створено програму, яка дозволяє цілеспрямовано проводити дослідження процесу вирощування мікроводоростей. Досліджено закономірності процесу та обґрунтовано раціональні технологічні параметри фотоміксотрофного вирощування мікроводоростей для одержання біодизельного палива за використання екстрактів з цукрового буряку та пташиного посліду. | uk |
| dc.format.page | 45 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/13528 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 577.23:620.95: 622.75.76 | uk |
| dc.title | Науково-технологічні основи конверсії відновлюваної сировини в біоводень, біометан та біодизель | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | doctor | uk |
| thesis.degree.name | доктор технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 03.00.20 – біотехнологія | uk |