1. Sinteza dobavnega omrežja proizvodnje bioplina iz odpadnega mulja čistilnih naprav in drugih surovin : magistrsko deloManca Podričnik, 2022, magistrsko delo Opis: Primarni viri energije v svetu temeljijo pretežno na naftnih derivatih, vendar je težnja po obnovljivih virih vedno večja. Biogoriva predstavljajo nadomestek za večino pogonskih goriv fosilnega izvora. Eden od najpomembnejših vrst biogoriv je bioplin, ki ga lahko pridobimo s pomočjo anaerobne razgradnje organskih snovi. Anaerobna digestija je mikrobiološki razkroj organskih snovi s pomočjo bakterij brez prisotnosti kisika, kjer kot glavni produkt nastaja bioplin.
Magistrska naloga je sestavljena iz eksperimentalnega in računalniškega dela. Pri eksperimentalnem delu smo izvedli proces anaerobne monodigestije iz različnih komunalnih in industrijskih odpadkov. Pred samim procesom smo surovine obdelali ter jih karakterizirali, tekom procesa pa smo spremljali različne parametre, ki vplivajo na proces ter merili volumen in sestavo nastalega bioplina. Največ bioplina smo pridobili iz flotata, filtracijskega dodatka, bučnih prg ter iz pinjenca.
Podatke, pridobljene iz eksperimentalnega dela v laboratoriju smo uporabili za optimiranje modela dobavnega omrežja proizvodnje električne energije iz bioplina v programu GAMS. Model smo preizkusili na različnih scenarijih, kjer smo spreminjali kapaciteto bioplinarne, cene surovin, vsebnost suhe snovi substratov idr. Kot najbolj učinkoviti substrati za uporabo v bioplinarni so se glede na razpoložljive surovine izkazali blato iz komunalne čistilne naprave, pinjenec, bučne prge ter grozdne tropine. Ugotovili smo, da bioplinarna deluje najbolj dobičkonosno pri obratovalni moči 0,6 MW, 12 % vsebnosti suhe snovi v fermentorju ter pri uporabi odpadnih surovin, za katere prejmemo plačilo za njihovo obdelavo.
Ključne besede: anaerobna digestija, proizvodnja bioplina, dobavno omrežje, mulji čistilnih naprav, komunalni in industrijski odpadki, optimiranje
Objavljeno v DKUM: 03.05.2022; Ogledov: 812; Prenosov: 104
 Celotno besedilo (4,60 MB) |
2. Proizvodnja bioplina s predobdelavo lignoceluloze z organskim topilom in vročo vodoLea Sternad, 2018, diplomsko delo Opis: Anaerobna digestija je mikrobiološki proces brez prisotnosti kisika pri katerem mikroorganizmi razkrajajo organske snovi in nastajata bioplin in presnovljen digestat. Bioplin in druga biogoriva je mogoče proizvesti iz različnih lignoceluloznih materialov, katerih struktura pa sicer lahko zavirujoče vpliva na delovanje procesa. S primernim postopkom predobdelave dosežemo spremembo strukture lignocelulozne biomase in izboljšanje delovanja anaerobnih mikroorganizmov.
Namen diplomske naloge je bil ugotoviti kako predobdelava lignoceluloznih materialov vpliva na donos bioplina. Kot lignocelulozne materiale smo uporabili koruzno silažo in koruzno slamo. Dobljene kumulativne prostornine bioplina smo nato primerjali z rezultati, ki smo jih dobili pri paralelkah, katerih nismo predhodno obdelali. Za postopek predobdelave smo uporabili kemijsko predobdelavo z organskim topilom, fizikalno-kemijsko z vročo destilirano vodo ter kombinirano dvostopenjsko predobdelavo z organskim topilom v prvi stopnji in vročo vodo v drugi stopnji. Kemijsko predobdelavo smo izvedli z etanolom s Soxhletovim ekstraktorjem, pri fizikalno-kemijski predobdelavi pa smo uporabili vročo destilirano vodo in lignocelulozni material s kuhanjem izpostavili visokim temperaturam. Izkazalo se je, da se je z vidika prostornine bioplina najboljše izkazala nastavitev kombinirane predobdelave, kjer smo predobdelali koruzno silažo. V tej nastavitvi je nastalo skupno povprečno 582 mL bioplina na gram suhe snovi.
Med omenjenim mikrobiološkim procesom smo analizirali tudi pH vrednosti, saj je zelo pomemben dejavnik, ki v primeru, da ne dosega ali preseže optimalno območje, ki je med 6,5 in 8, lahko moteče vpliva na delovanje procesa. V presnovljenem digestatu smo preverili še deleže Klasonovih komponent in ugotovili, da med paralelkami glede na predobdelavo v deležih ni večjih razlik.
Ključne besede: predobdelava lignoceluloze, predobdelava z organskim topilom, predobdelava z vročo vodo, anaerobna digestija, proizvodnja bioplina
Objavljeno v DKUM: 05.10.2018; Ogledov: 1103; Prenosov: 138
Celotno besedilo (2,19 MB) |
3. Vpliv predobdelave piščančje stelje z glivami na proizvodnjo bioplinaMaša Makovec, 2018, diplomsko delo Opis: Stelja iz piščančjega gnoja z žagovino je agroživilski ostanek, ki se lahko uporablja kot substrat za proizvodnjo bioplina. Agroživilski ostanki vsebujejo lignocelulozo, ki je težko biološko razgradljiva. Lignin kot sestavino lignoceluloznih materialov bakterije v procesu anaerobne digestije težko razgradijo. Z odstranitvijo lignina imajo bakterije dostop do hranil, hemiceluloze in celuloze in na ta način se proces mikrobiološke razgradnje olajša. Vsebnost lignina lahko zmanjšamo z različnimi metodami predobdelave. Namen diplomske naloge je ugotoviti ali predobdelava substrata z glivami izboljša donos bioplina in hkrati ugotoviti tudi učinkovitost procesa anaerobne digestije.
Izvedli smo preraščanje stelje, ki vsebuje piščančji gnoj z žagovino z dvema vrstama gliv bele trohnobe, zimsko panjevko (Flammulina velutipes) in osmojeno bjerkandero (Bjerkandera adusta). Glivno predobdelavo smo izvedli tudi pri mešanicah, kjer smo piščančjemu gnoju z žagovino dodali še pšenično slamo v razmerju 60 % piščančjega gnoja z žagovino in 40 % pšenične slame. Eksperiment smo izvedli pri treh različnih časih preraščanja, in sicer po štirih, sedmih in desetih dneh.
Izkazalo se je, da glivi slabo preraščata piščančji gnoj z žagovino, zimska panjevka pa slabo prerašča tudi mešanice z dodatkom slame. Za nadaljnji proces anaerobne digestije smo tako uporabili le mešanice iz 60 % piščančjega gnoja z žagovino in 40 % pšenične slame preraščene z glivo osmojeno bjerkandero. V proces smo vključili dobro in slabo preraščene mešanice pri treh časih preraščanja. Za kontrolo smo uporabili mešanice iz 60 % starega oz. svežega piščančjega gnoja z žagovino in 40 % pšenične slame. Zanimalo nas je tudi koliko bioplina nastane iz samega inokuluma. Spremljali smo dnevni volumen bioplina, sestavo bioplina in pH fermentacijskih mešanic.
Rezultati kažejo, da je optimalni čas predobdelave za proizvodnjo bioplina in metana štiri dni. Bolje preraščene mešanice dosegajo boljše rezultate v primerjavi s slabo preraščenimi mešanicami samo ob prvem času preraščanja (po štirih dneh). Največ bioplina je proizvedla slabo preraščena mešanica, ki je bila deset dni izpostavljena delovanju osmojene bjerkandere. Največjo količino metana pa je proizvedla bolje preraščena mešanica, ki smo jo preraščali štiri dni. Ugotovili smo, da daje star piščančji gnoj večji donos bioplina in metana v primerjavi s svežim piščančjim gnojem.
Ključne besede: predobdelava, biološka predobdelava, glive bele trohnobe, lignoceluloza, anaerobna digestija, proizvodnja bioplina
Objavljeno v DKUM: 05.10.2018; Ogledov: 1556; Prenosov: 95
Celotno besedilo (2,32 MB) |
4. Določanje makrohranil v različnih digestatih in umetnih gnojilihPetra Gorenc, 2018, diplomsko delo Opis: Glavna produkta anaerobne razgradnje sta bioplin in presnovljen digestat, ki je bogat z makro in mikrohranili. Presnovljena biomasa je znana kot odlično gnojilo in je bolj homogena in bogata s hranili kot svež živalski gnoj. Možna je uporaba različnih surovin za izboljšanje učinkovitosti proizvajanja bioplina in večje vsebnosti hranil v presnovljeni biomasi.
Raziskali smo kako substrati z različnimi vrstami dodanih snovi povečajo nastanek bioplina in obogatijo presnovljeno biomaso z dušikom, fosforjem in kalijem. Uporabljeni vzorci za analize so bili sestavljeni iz mešanice gnoja in inokuluma oz. iz mešanice gnoja, inokuluma ter dodanih različnih substratov (hranljivih surovin) kot so alge, odpadno olje, ostanki hrane, jedilni škrob in koruzna silaža. Med procesom anaerobne digestije smo spremljali volumen nastalega bioplina in vrednost pH digestata, s kivetnimi testi smo presnovljenemu digestatu merili vsebnost dušika in fosforja ter z atomsko emisijsko spektrometrijo določevali vsebnost kalija. Vsebnosti makrohranil (NPK) smo analizirali tudi v tekočih in trdnih umetnih gnojilih z znano sestavo ter primerjali dobljene vrednosti.
Rezultati so pokazali, da so dodatki različnih hranljivih surovin povečali proizvodnjo bioplina glede na vzorce brez dodane hranljive snovi. Kot najboljša surovina se je izkazalo odpadno olje, sledijo mu koruzna silaža, jedilni škrob, ter ostanki hrane. Najmanj bioplina so proizvedle alge. Vrednost pH je celoten čas procesa ostajala v območju optimalnega intervala za metanogene bakterije. Rezultati analize NPK so pokazali, da je uporaba različnih surovin izboljšala vsebnost makrohranil. Najvišje vsebnosti kalija in dušika smo izmerili v vzorcih z dodanimi ostanki hrane in škrobom, najvišje vsebnosti fosforja pa pri vzorcih z dodanimi algami.
Ključne besede: Anaerobna digestija, proizvodnja bioplina, presnovljen digestat, NPK analiza
Objavljeno v DKUM: 21.08.2018; Ogledov: 1346; Prenosov: 426
Celotno besedilo (6,08 MB) |
5. Vpliv dejavnikov na spreminjanje pH vrednosti v procesu anaerobne digestijeBarbara Smonkar, 2017, diplomsko delo Opis: Učinkovitost anaerobne digestije je odvisna od nekaterih ključnih parametrov. Zelo pomembno je, da ustvarimo optimalne pogoje za anaerobne mikroorganizme. Vrednost pH znatno vpliva na rast metanogenih mikroorganizmov in na razkroj nekaterih komponent, pomembnih za proces anaerobne digestije. S sprotnim merjenjem pH-ja lahko s pomočjo različnih dejavnikov dosežemo optimalne pogoje in s tem večjo proizvodnjo bioplina.
V diplomskem delu ugotavljamo vplive različnih dejavnikov na spreminjanje pH vrednosti v procesu anaerobne digestije, kot so različni substrati in njihova razmerja, dodatek pufra, dodatek apna ali sode bikarbone in temperaturni šok. Za substrate smo uporabili blato čistilnih naprav, perutninski gnoj s steljo, koruzno silažo in glicerol. Spremljali smo pH vrednost v procesu ter ugotavljali pri katerih razmerjih surovin se pH vrednost nahaja izven optimalnega območja. S pomočjo eksperimentov smo skušali doseči in vzdrževati optimalen pH ter preprečiti zakisanost. To smo storili z dodatkom pufra na začetku poizkusa ter z dodatkoma apna oz. sode bikarbone, ko je vrednost pH padla pod 6,5. S tem smo dosegli, da je bil pH v optimalnem območju in posledično smo dobili izboljšano proizvodnjo bioplina. Po 30 dneh se je najbolje izkazala soda bikarbona, s katero smo dosegli več kot 6-kratno proizvodnjo bioplina glede na mešanico brez dodane sode bikarbone. Tudi dodatek apna je izboljšal proizvodnjo bioplina, vendar je bila proizvodnja bioplina precej manjša v primerjavi z mešanico, kjer smo dodali sodo bikarbono. Na koncu procesa anaerobne digestije (po 62 dneh) razlika med prostorninami bioplina teh mešanic ni več vidna. Prostornina bioplina je skoraj pri vseh mešanicah enaka in povprečno znaša 1616 mL.
Ključne besede: anaerobna digestija, pH vrednost, vpliv dejavnikov, proizvodnja bioplina
Objavljeno v DKUM: 07.11.2017; Ogledov: 1655; Prenosov: 78
Celotno besedilo (2,38 MB) |
6. |
7. |
8. Proizvodnja bioplina v Bioplinarni Draženci ter možnosti za zmanjšanje koruzne silaže v vhodnem substratuMojca Brdovnik, 2013, diplomsko delo Opis: Namen diplomske naloge je primerjati izplen bioplina in metana v Bioplinarni Draženci pri trenutni proizvodnji bioplina v primerjavi z bioplinom, proizvedenim z nižjim deležem koruzne silaže na podlagi teoretičnih izračunov. V ta namen smo naredili izračune za pet različnih možnih scenarijev za izplen bioplina in metana ter nato naredili primerjavo med scenariji. Pri trenutni proizvodnji bioplina v Bioplinarni Draženci, ki za vhodne substrate uporablja perutninski gnoj, koruzno silažo in odpadne maščobe v razmerju 70:25:5, smo izračunali izplen skupnega bioplina 148 m3/t sveže mase in izplen metana 90,16 m3 pri eni toni vhodne substratne mešanice. Ugotovili smo, da najvišji izplen bioplina in metana dosežemo pri scenariju 1, ki trenutno poteka v Bioplinarni Draženci. Pri primerjavi izračunanih vrednosti za izplen smo ugotovili, da obstajajo možnosti za zmanjšanje koruzne silaže v vhodnem substratu in ga lahko nadomestimo z odpadnimi maščobami, ki so velik energetski potencial.
Ključne besede: bioplinska naprava, piščančji gnoj, proizvodnja bioplina, koruzna silaža, metan
Objavljeno v DKUM: 02.12.2013; Ogledov: 3084; Prenosov: 462
Celotno besedilo (1,25 MB) |
9. PROIZVODNJA BIOPLINA IZ RAZLIČNIH HIBRIDOV KORUZEMatjaž Ošlaj, 2009, diplomsko delo Opis: Cilj diplomske naloge je bil ugotoviti, kateri zrelostni razred koruze, in kateri hibrid določenega zrelostnega razreda, daje največjo proizvodnjo bioplina in biometana. Preučevali smo tudi kemijsko sestavo plinov. Testirali smo hibride koruze zrelostnega razreda FAO 300 — FAO 400, FAO 400 — FAO 500 in FAO 500 — FAO 600. Poskusi so potekali v laboratoriju, po tri serije poskusov s tremi ponovitvami, po metodi DIN 38 414, del 8. Rezultati raziskave so pokazali, da se pri višjem zrelostnem razredu koruze (FAO 400, FAO 500) povečuje hektarski donos bioplina in biometana. Najvišji izplen bioplina, biometana med zrelostnimi razredi koruze so imeli hibridi zrelostnega razreda FAO 400 in FAO 500. Med hibridi koruze zrelostnega razreda FAO 300 — FAO 400, daje hibrid PR38F70 (FAO 330) največji donos bioplina in biometana. Med hibridi zrelostnega razreda FAO 400 — FAO 500, je dajal največjo proizvodnjo bioplina in biometana hibrid PIXXIA (FAO 420). Hibrid CODISTAR (FAO 500) pa je imel med hibridi zrelostnega razreda FAO 500 — FAO 600 največji donos bioplina in biometana. Proizvodnja biometana, kateri ima bistveno vlogo pri proizvodnji bioplina, je pri hibridih koruze variirala od 50 — 60% celotne količine nastalih plinov.
Ključne besede: proizvodnja bioplina / koruzni hibridi / fermentor / metan
Objavljeno v DKUM: 16.10.2009; Ogledov: 5338; Prenosov: 298
Celotno besedilo (792,34 KB) |
10. Mešanje različnih substratov v fermentorje za večji izplen metanaMitja TÖrnar, 2009, diplomsko delo Opis: V laboratoriju Fakultete za kmetijstvo in biosistemske vede Maribor smo opravili meritve proizvodnje bioplina iz devetih različnih energetskih rastlin in prašičje gnojevke. Šest poskusnih polj je bilo sejanih v čisti setvi, kot so koruza, sirek, ščir, sončnica, topinambur in sladkorna pesa; tri poskusna polja pa smo sejali v obliki interkropinga (mešanici 50% - 50% med rastlinami koruze, sirkom in ščirom). Vseh devet vzorcev smo testirali v mešanici med prašičjo gnojevko (385 g) in silirano rastlino (15 g) v fermentorju za proizvodnjo bioplina. Proizvodnja bioplina je potekala 35 dni v 0,5 literskem fermentorju pri temperaturi 35° C. Rastlinam smo določili kemijsko sestavo za lažje izračune proizvodnje bioplina in odstotka koncentracije metana v substratu. Pri analiziranju količine proizvodnje bioplina smo ugotovili, da je v procesu fermentacije v mezofilnem območju proizvodnja močno odvisna od temperature v fermentorju, pH vrednosti substrata, enakomernega tlaka v fermentorju in mešanja substrata. Največja proizvodnja je bila dosežena s substratom sončnice, kjer se je proizvedlo 451 Nl kg oSS-1 bioplina s 62,85% koncentracijo metana in donosom 283 Nl kg oSS-1 metana. Sledijo mu substrati koruze, sirka in interkropinga med navedenimi rastlinami, kjer je proizvodnja med 330 in 365 Nl kg oSS-1 s koncentracijo med 50−60% metana z donosom 185-205 Nl kg oSS-1. Najmanjši izpleni so bili doseženi iz rastlin ščira, topinambura in sladkorne pese.
Ključne besede: proizvodnja bioplina, energetske rastline, fermentor
Objavljeno v DKUM: 18.03.2009; Ogledov: 3389; Prenosov: 285
Celotno besedilo (1,49 MB) |
