تأثیر معالجة روث الجاموس بسائل الکرش علی إنتاج الغاز الحیوی

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 مدرس مساعد - المعهد القومی لعلوم اللیزر - جامعة القاهرة، مصر.

2 استاذ الهندسة الزراعیة المساعد - کلیة الزراعة - جامعة القاهرة، مصر.

3 استاذ الهندسة الزراعیة المساعد - کلیة الزراعة - جامعة قناة السویس، مصر.

4 استاذ - المعهد القومی لعلوم اللیزر - جامعة القاهرة، مصر.

المستخلص

الهضم اللاهوائی هو عملیة بیولوجیة تستخدم لتحویل المخلفات العضویة وروث الماشیة إلى غاز حیوی وأسمدة حیویة متوازنة للإستخدامات الزراعیة کمنتج صدیق للبیئة. و یستخدم الغاز الحیوی کمصدر للطاقة المتجددة.
ویهدف هذا البحث إلى دراسة تأثیر سائل الکرش(PF)  على إنتاج الغاز الحیوی والمیثان من روث الجاموس کمخلفات عضویة. حیث أجریت التجارب المعملیة بالوحدة التجریبیة للغاز الحیوی بالمعهد القومی لعلوم اللیزر - جامعة القاهرة باستخدام 6 مخمرات (هاضم حیوی BD) من BD1 حتى BD6 حجم کلی للمخمر الواحد 2 لتر بنظام تشغیل الدفعة الواحدة. تم تغذیة کل مخمر بکمیة ثابتة من روث الجاموس 750 جرام مخلوطة مع 750 مل من سائل الکرش والمیاه المقطرة بنسب خلط لسائل الکرش فی الخلیط الکلی 50%، 50%, 37,5, 37,5, صفر, 100% للمخمراتBD1 ,BD2 ،BD3 ،BD4 ,BD5 ،  BD6علی التوالی.
 أظهرت النتائج أن أفضل أداء لإنتاج الغاز الحیوی والمیثان کان فی المخمر BD3 و BD4 بنسبة خلط 37,5% مع سائل الکرش، حیث کان الغاز الحیوی المنتج 205,8 و 224,2 والمیثان 130,3 و144,7 مل لکل جم مادة عضویة جافه علی الترتیب بعد مرور 40 یوم من زمن الأستبقاء (HRT). فی حین أنتجت المخمرات الأخریBD1 ،BD2 ، BD5 و BD6 ذات نسب الخلط 50%، 50%، صفر% و 100% من سائل الکرش کمیة من الغاز الحیوی بلغت 177,3 ، 133,1 ، 172,7 و صفر بینما کان المیثان 120,4 و 84,2 و 104,8 و صفر مل لکل جم مادة عضویة جافه علی الترتیب.
دلت النتائج أن أعلى کمیة من الغاز الحیوی وغاز المیثان تم إنتاجها عند معاملة روث الجاموس بـ 37,5% من سائل الکرش فی الخلیط الکلی على الرغم أن العدید من المراجع أظهرت أن أعلى کمیة من الغاز الحیوی وغاز المیثان أنتجت عند المعاملة بـ 50% من سائل الکرش فی الخلیط الکلی. لذلک، یجب دراسة تأثیر ترکیز سائل الکرش على إنتاج الغاز الحیوی و غاز المیثان بشکل مکثف.

Abbasi, T.; Tauseef, S. M. and Abbasi S. A. (2012a): Anaerobic digestion for global warming control and energy generation-An overview Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 3228– 3242
Abbasi, T.; Tauseef, S. M. and Abbasi, S. A. (2012b): Biogas energy. New York: Springer Verlag; 169 pp.
Abdel-Hadi, M. A. and Abd El-Azeem, S. A. M. (2008): Effect of Heating, Mixing and Digester Type on Biogas Production from Buffalo Dung. Misr J. Ag. Eng. 25(4): 1454-1477.
Aurora, S. P. (1983): Microbial Digestion in Ruminants. Indian Council of Agricultural Research, New Delhi.
Berndes, G.; Hoogwijk, M. and van den Broek, R. (2003): The contribution of biomass in the future global energy supply: a review of 17 studies. Biomass Bioenergy, 25: 1-28.
Black, C. A.; Evans, D. D.; Evsminger, I. E.; Clerk, F. E. and White, J. L. (1965): Methods of Soil Analysis: Part 1. American Society of Agronomy, Inc., Madison, USA.
Budiyono, B.; Widiasa, I. N.; Johari, S. and Sunarso S. (2009): Influence of inoculum content on performance of anaerobic reactors for treating cattle manure using rumen fluid inoculum. International Journal of Engineering and Technology, 1(3): 109-116.
Castillo, R. T.; Luengo, P. L. and Alvarez, J. M. (1995): Temperature effect on anaerobic of bedding manure in a one phase system at different inoculums concentration. Agriculture, Ecosystems and Environment, 54: 55-66.
Chen, Y.; Cheng, J. J. and Creamer, K. S. (2008): Inhibition of anaerobic digestion process: a review. Bioresource Technology, 99(10): 4044–64.
Chhabra, A.; Manjunath, K.; Panigrahy, S. and Parihar, J. (2009): Spatial pattern of methane emissions from Indian livestock. Current Science; 96(5): 683–9.
Deutsche Gesellschaft für Solarenergie e.V., (DGS). (2006): Study on Solar and Biomass Energy Potential and Feasibility in Lao PDR Asia Pro Eco project TH/Asia Pro Eco/05 (101302). International Solar Energy Society, Germany.
Diaz, I.; Lopes, A.C.; Pérez, S.I. and Fdz-Polanco, M. (2010): Performance evaluation of oxygen, air and nitrate for the microaerobic removal of hydrogen sulphide in biogas from sludge digestion. Bioresource Technology, 101(20): 7724–30.
El-Mashad, H. M.; Zeeman, G.; Van Loon, Wilko K. P.; Bot, G. P. A. and Lettinga, G. (2004): Effect of temperature and temperature fluctuation on thermophilic anaerobic digestion of cattle manure. Bioresource Technology, 95: 191-201.
El-Mashad, H. M.; Van Loon, Wilko K. P.; Zeeman, G.; Bot, G. P. A. and Lettinga, G. (2003): Reuse potential of agricultural wastes in semi-arid regions: Egypt as a case study. Environmental Science & Bio/Technology, 2: 53-66.
EPA. (2001): Total, Fixed, and Volatile Solids. Method 1684, January 2001. U.S. Environmental protection Agency, Engineering and Analysis Division (4303), 1200 Pennsylvania Ave. NW Washington, DC 20460.
Erickson, L. E.; Fayet, E.; Kakumanu, B. K. and Davis, L. C. (2004): Anaerobic Digestion. National Agricultural Biosecurity Center. Kansas State University.
FAO. (2005): Relevance of Biogas Technology to Nepal. SESSION TWO, Consolidated Management Services Nepal. FAO/TCP/NEP/4415-T
Ferrer, I.; Garfi, M.; Uggetti, E.; Ferrer-Marti, L.; Calderon, A. and Velo, E. (2011): Biogas production in low-cost household digesters at the Peruvian Andes. Biomass and Bioenergy; 35(5): 1668–74.
Hansen, T. L.; Schmidt, J. E.; Angelidaki, I.; Marca, E.; Jansen, J.; Mosbaek, H. and Christensen, T. H. (2004): Method for determination of methane potentials of solid organic waste. Waste Management 24: 393-400.
 Holm-Nielsen, J.B.; Al Seadi, T. and Oleskowicz-Popiel, P. (2009): The future of anaerobic digestion and biogas utilization. Bioresource Technology 100(22): 5478-5484.
Janssen, P. H. (2010): Influence of hydrogen on rumen methane formation and fermentation balances through microbial growth kinetics and fermentation thermodynamics. Animal Feed Science and Technology; 160(1-2): 1-22.
Keshtkar, A.; Meyssami, B.; Abolhamd, G.; Ghaforian, H. and Khalagi Asadi, M. (2003): Mathematical modeling of non-ideal mixing continuous flow reactors for anaerobic digestion of cattle manure. Bioresource Technology 87: 113–124
Köttner, M. (2003): Integration of biogas technology, organic farming and energy crops. The future of biogas in Europe II, European biogas workshop, October 2nd to 4th 2003, University of Southern Denmark esbjerg / Denmark.
Liu, G.; Zhang, R.; El-Mashad, H. M. and Dong, R. (2009): Effect of feed to inoculum ratios on biogas yields of food and green wastes. Bioresource Technology 100: 5103-5108.
Lopes, W. S.; Leite, V. D. and Prasad, S. (2004): Influence of inoculum on performance of anaerobic reactors for treating municipal solid waste. Bioresource Technology 94(3): 261-266.
Nanda, A. S. and Nakao, T. (2003): Role of buffalo in the socioeconomic development of rural Asia: Current status and future prospectus. Animal Science Journal 74: 443-455.
Ndegwa, P. M. and Thompson, S. A. (2001): Integrating composting and vermin composting the treatment and bioconversion of biosolids. Bioresource Technology 76: 107-112.
Nopharatana, A.; Pullammanappallil, P. C. and Clarke, W. P. (2007): Kinetics and dynamic modeling of batch anaerobic digestion of municipal solid waste in a stirred reactor. Waste Management 27: 595-603. DOI: 0.1016/ j.wasman. 2006.04.010.
Nusbaum, N. J. (2010): Dairy livestock methane remediation and global warming. Journal of Community Health, 35(5): 500-2.
Rofiqul, I. M.; Rabiul, I. M. and Rafiqul, A. M. (2008): Renewable energy resources and technologies practice in Bangladesh. Renewable and Sustainable Energy Reviews 12: 299-343.
Samer, M. (2010): A software program for planning and designing biogas plants. Transactions of the ASABE 53(4): 1277-1285.
Samer, M. (2012): Biogas plant constructions. In: Biogas, S. Kumar (ed.), ISBN 978-953-51-0204-5. Rijeka, Croatia: InTech. DOI: 10.5772/31887. pp. 343-368.
Samer, M., Mostafa, E. and Hassan, A. M. (2014): Slurry treatment with food industry wastes for reducing methane, nitrous oxide and ammonia emissions. Misr J. Ag. Eng., 31 (4):1523-1548.
Shilpkar, P. M. S. and Chaudhary, D. R. (2007): An alternate use of Calotropis gigantea: Biomethanation. Current Science 92 (4): 435-437.
Singh, R. and Mandal, S. K. (2011): Microbial removal of hydrogen sulfide from biogas. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects; 34(4): 306–15.
Sonakya, V., Raizada, N., Dalhoff, R., Wilderer, P.A. (2003): Elucidation mechanism of organic acids production from organic matter (grass) using digested and partially digested cattle feed. Water Sci. Technol. 48, 255–259.
Sunarso, S.; Johari, S.; Widiasa, I. N. and Budiyono, B. (2010): The effect of feed to inoculums ratio on biogas production rate from cattle manure using rumen fluid as inoculums. International Journal of Science and Engineering, 1(2): 41-45.
USEPA. (2012): Sources and Emissions | Methane | Climate Change | gU.S. EPA. U. S. Environmental Protection Agency, Available: http://epa.gov/methane/sources.html
Weiland P. (2010): Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology, 85(4): 849–60.
Weimer, P. J.; Russell, J. B. and Muck, R. E. (2009): Lessons from the cow: what the ruminant animal can teach us about consolidated bioprocessing of cellulosic biomass. Bioresource Technology, 100(21): 5323–31.
Wijekoon, K. C.; Visvanathan, C. and Abeynayaka, A. (2011): Effect of organic loading rate on VFA production, organic matter removal and microbial activity of a two stage thermophilic anaerobic membrane bioreactor. Bioresource Technology, 102 (9): 5353-5360.
Yue, Z. B. and Yu, H. Q. (2009): Anaerobic batch degradation of cattail by rumen cultures. Int. J. Environ. Pollut., 38, 299–308.
Yue, Z. B.; Li, W. W. and Yu, H. Q. (2013): Application of rumen microorganisms for anaerobic bioconversion of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology, 128: 738–744