Biogáz áramoltatás hatása alga biomassza növekedésére ( IMPACT OF BIOGAS INJECTION ON GROWTH OF ALGAL BIOMASS) Fekete György Szent István Egyetem, Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar, Környezetmérnök szak Konzulenek: Gulyás Miklós, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, SZIE; Dr Philip Longhurst és Dr Ying Jiang, Cranfield University

Biogáz tisztítás algával Nyers biogáz ~90 V/V% CH 4 és CO 2 ~90 V/V% CH 4 és CO 2 Alga növekedéshez kell: -Tápanyagok (főleg N,P,K) -Szénforrás (CO 2 a légkörből) -Fény a fotoszintézishez Tisztított biogáz: -Főként O 2 és CH 4 -t tartalmaz  robbanás veszély – csak helyszíni felhasználás -Kisebb mennyiségű levegőt igényel az égés -Kisebb CO 2 és egyéb szennyezőanyag kibocsátás -Gázmotor – hosszabb élettartam, olcsóbb üzemeltetés

Biogáz ElőállításElőállítás Szerves anyagok bomlásakor keletkezik, ha oxigén nincs jelenSzerves anyagok bomlásakor keletkezik, ha oxigén nincs jelen Hulladékgazdálkodásban, szennyvíztisztításHulladékgazdálkodásban, szennyvíztisztítás Felhasználás (+hatákonyság) :Felhasználás (+hatákonyság) : Égetés – ÜHH csökkentésÉgetés – ÜHH csökkentés Áramfejlesztés(~40%)Áramfejlesztés(~40%) Távfűtéssel kombinált (~90%)Távfűtéssel kombinált (~90%) Tisztítás - üzemanyagkéntTisztítás - üzemanyagként KomponensV/V % Metán Szén-dioxid Nitrogén 1-10 Oxigén 0-5 Hidrogén 0-3 Kén 0-0,5 Összetétele:Összetétele:

Alga TenyésztésTenyésztés Vízben oldott tápanyagok (N,P,K,stb) és nyomelemekVízben oldott tápanyagok (N,P,K,stb) és nyomelemek Szénforrás: levegővel / bányászott CO 2 gáz vagy NaHCO 3Szénforrás: levegővel / bányászott CO 2 gáz vagy NaHCO 3 Energia: Nap / lámpákEnergia: Nap / lámpák FelhasználásFelhasználás ÉlelmiszerÉlelmiszer Állati takarmányÁllati takarmány Biotrágya, talajkondicionálásBiotrágya, talajkondicionálás Energetika - harmadik generációs megújulóEnergetika - harmadik generációs megújuló

Célkitűzések Megvizsgálni milyen hatása van a biogáznak az algatenyészetreMegvizsgálni milyen hatása van a biogáznak az algatenyészetre Hogy változik a biomassza növekedésHogy változik a biomassza növekedés Mennyiben tér el az elemi összetételMennyiben tér el az elemi összetétel Megállapítani a gáztisztítás hatásfokátMegállapítani a gáztisztítás hatásfokát

A modellkísérletek  Chlorella vulgaris 4TC 3/16 az egyetemről  f/2 tápoldat 20L-es tartályban  Légköri levegő  2 db 30W-os fénycső  4 nap várakozás  Alkalmazkodjon az új körülményekhez I. Az algák inkubálása

2 L biogáz (az egyetem kísérleti telepéről) Tedlár zsákban II. A kísérlet beállításai Perisztaltikus pumpák 0,5 L Erlenmeyer-lombik Chlorella vulgaris PVC csővezeték + Légköri levegővel buborékoltatott kontroll

III. Mérési módszerek CO 2, CH 4 tartalom: GC-TCD-vel ( 2 ismétlésben) Száraz tömeg: korrelációs egyenes megállapítása, majd spektrofotometriás mérés ( 3 ismétlésben) pH mérővel, (3 ismétlésben) C, N, H tartalom: Centrifugálás és liofilezés után Centrifugálás és liofilezés után elemi összetétel analizátorral (2 ism.) elemi összetétel analizátorral (2 ism.)

Eredmények I., gázok Kiindulási biogáz összetétel CH 4 57 % CO 2 40 % N2N2 2,2 % O2O2 0,7 % H2H2 0,1 %

Eredmények II., biomassza l Kezelt Kontrol CO 2

Eredmények III., pH Szá. a. kezelt Szá. a. kontroll pH kezelt pH kontroll

Eredmények IV., az alga száraz tömegének elemi összetétele A szén- és hidrogéntartalom 0,7% illetve 0,1%-kal nőtt; a nitrogéntartalom 0,2%-kal csökkent

Következtetések Ezzel a módszerrel a biogáz igen hatékonyan megtisztítható a szén-dioxidtól, az algák tudták is hasznosítaniEzzel a módszerrel a biogáz igen hatékonyan megtisztítható a szén-dioxidtól, az algák tudták is hasznosítani Megnőtt biomassza produkció a kezelt mintákbanMegnőtt biomassza produkció a kezelt mintákban a CO 2 elfogyása után a növekedés lelassula CO 2 elfogyása után a növekedés lelassul A kezelés hirtelen csökkenést okozott az alga tenyészetekA kezelés hirtelen csökkenést okozott az alga tenyészetek pH-jában pH-jában Ezzel közelebb került az optimális értékhezEzzel közelebb került az optimális értékhez Megfelelő dózis – ne mérgezze le a tenyészetetMegfelelő dózis – ne mérgezze le a tenyészetet Az elemi összetételben igen kis változás volt megfigyelhető a kezelés hatásáraAz elemi összetételben igen kis változás volt megfigyelhető a kezelés hatására Ezzel a módszerrel a biogáz igen hatékonyan megtisztítható a szén-dioxidtól, az algák tudták is hasznosítaniEzzel a módszerrel a biogáz igen hatékonyan megtisztítható a szén-dioxidtól, az algák tudták is hasznosítani Megnőtt biomassza produkció a kezelt mintákbanMegnőtt biomassza produkció a kezelt mintákban a CO 2 elfogyása után a növekedés lelassula CO 2 elfogyása után a növekedés lelassul A kezelés hirtelen csökkenést okozott az alga tenyészetekA kezelés hirtelen csökkenést okozott az alga tenyészetek pH-jában pH-jában Ezzel közelebb került az optimális értékhezEzzel közelebb került az optimális értékhez Megfelelő dózis – ne mérgezze le a tenyészetetMegfelelő dózis – ne mérgezze le a tenyészetet Az elemi összetételben igen kis változás volt megfigyelhető a kezelés hatásáraAz elemi összetételben igen kis változás volt megfigyelhető a kezelés hatására

Javaslatok Ez a technológia ígéretesnek látszik, azonban még sok további kutatást igényel a jövőben, úgy mint: A megfelelő algafaj kiválasztása, aminél a hatás a legkedvezőbb (pl. biokémiai összetétel)A megfelelő algafaj kiválasztása, aminél a hatás a legkedvezőbb (pl. biokémiai összetétel) Optimális alga sűrűség / adagolt biogáz térfogat kiválasztásaOptimális alga sűrűség / adagolt biogáz térfogat kiválasztása Alternatív kutatási utak: A, Algatenyészetek ellátása szénnel a biogáz tisztitó nedves mosók technológiai vízével B, Más gázok (pl: füstgáz) tisztítása