预测更高效的沼气生产的生物化学甲烷潜力

当制造沼气时，制造商旨在最大可能的甲烷含量，因为甲烷是沼气的可燃级分。然而，沼气的组成可以显着差异，因为通过从其本质上具有可变性质的基材的厌氧消化来获得沼气。潜在的基材包括有机污染的废水和生物废物以及可再生生物质。甲烷产率可以通过正确使用基材来最大化。建立生化甲烷潜力的快速，低成本的技术是制造商可以用作有效操作沼气设备的一种工具。

沼气：如何从浪费获得能量

沼气是一种吸引人的能源来源，因为它是从废物和可再生原料中获得的。欧洲杯足球竞彩它包括一种气体混合物，其中甲烷是能量产生的主要成分。厌氧消化涉及底物的四个步骤，以获取沼气¹：

甲烷形成过程

1. 将复杂的底物化合物（碳水化合物，脂肪和蛋白质化合物）水解成使用从细菌中分离的酶的“建筑物块”。
2. 在酸化阶段，发酵细菌从步骤1中消化«建筑物块»并将其分解为醇，氢气，有机酸和CO₂。
3. 醋酸醋酸乙酸醇和有机酸将乙酸，氢和CO转化为乙酸₂。
4. 甲状腺细菌代谢氢，醋酸和CO₂在厌氧条件下进入甲烷。

可以从我的基材产生多少甲烷？

高效的甲烷开发需要沼气消化器的准确条件以及适当的基材。以便决定哪些基板进入蒸煮器，其中厂商可以雇用生物化学甲烷潜力（BMP）。BMP表明毫克甲烷的量，这是由一克挥发性固体的厌氧消化产生的。这取决于基材的组成，作为蛋白质，碳水化合物，纤维源等各自转化为某些数量的甲烷。另一方面，木质素含量对甲烷的产生产生负面影响：BMP随着这种生物聚合物的浓度而减少，因为这种生物聚合物的浓度增加，因为Lignin本身以及由其引起的单宁聚合物对甲烷细菌有毒²。

长测量持续时间：确定BMP的经典方法

确定生化甲烷电位的经典方法包括小规模上的沼气消化：基质样品用厌氧细菌注射，并在约35至37℃下持续25至50天，直到不再排出气体。测量气体和甲烷含量的量，以便建立每克挥发性固体产生的甲烷的体积。

BMP是从给定基质的甲烷产生效率的重要指标，但由于平均值的测量时间长，因此测量BMP生物化学的生物化学不适用于工艺优化。在获得结果的努力下，BMP的数学建模已经产生了一些成功。为此目的，已经检查了底物的组合物，即它们的蛋白质，碳水化合物和脂肪含量，总碳等 - 已被检查和与生物化学建立的BMP相关。由此产生的数学模型使得如果鉴定基板的组成，则可以估计BMP;但是，确定基本参数的过程需要很多时间并带来额外的成本^3.。

预测具有近红外光谱的BMP

近红外光谱（NIRS）不测量单独的样本组件，而是记录有关分析的样本的全面信息。为了定义光谱和BMP之间的关系，设定中的样本的BMP BMP生物化学和与样本光谱连接。这导致预测模型。经过有效验证额外的样本，该模型可用于BMP预测。近红外光谱测定的主要好处是测量可以在一分钟内完成，不需要试剂。

闪光bmp.^®：快速BMP测定的综合预测模型

有丰富的文献解释了各种基板的生物化学甲烷潜力的NIR光谱预测的预测模型，例如草^4.，玉米^5.和市政浪费^6.。然而，这些模型在使用基质混合物的情况下不适合。为了评估使用BMP的混合物的共消化需要覆盖各种基板的模型。

目前，这种模型作为闪光BMP的形式存在^®。闪光bmp.^®是由一家专注于数据分析的公司ondalys创建，是爱荷华州立大学的分拆，以及法国国家科学与农业研究所（IRSTEA）。欧洲杯线上买球

500多种不同的基材形成预测模型的基础，包括农业和绿色废物，液体粪便，肉类废物，能量作物和污水污泥。交叉验证的结果可以在图1中观看。该模型实现了与生物化学过程相当的再现性。

图1。交叉验证表明，使用NIRS和Flash BMP预测的值^®匹配生物化学确定的参考值。VS代表挥发性固体。

沼气生产中的底物显着不同。由于闪光bmp^®;然而，可以应用单个预测模型来通过近红外光谱来建立生物化学甲烷电位。

沼气生产商的完整解决方案

Metrohm和Ondalys一起提供完整的包，用于非常快速的BMP确定。最简单的版本包括使用即用的预测模型Flash BMP^®从ondalys，NIRS DS2500分析仪及其操作软件视觉空气。利用该系统，生化甲烷电位是成本有效的，迅速的，迅速的，最重要的是 - 容易。确定不需要试剂或化学品，并且系统在按钮的触摸下提供结果。

图2。可以使用NIRS DS2500分析仪和闪光BMP在按钮的触摸时预测生化甲烷电位^®预测模型，准备立即使用。

ondalys首席执行官Sylvie Roussel博士的三个问题

• 您的动机是通过NIR光谱开发BMP分析的校准模型的动力？

新的沼气植物不断建造世界各地。他们中的大多数都在共消化混合物上运行。需要BMP测量以使大部分不均匀的基材进行，但湿化学方法是昂贵且耗时的。为了解决这个问题，许多私人和公共研究机构开始寻找一个小说测试。他们决定德尼尔是完美的技术。

• 是什么使NIR光谱学成为BMP测定的理想技术？

NIR光谱有助于在一个快速测量中确定BMP，同时尽可能准确地作为湿化学方法。简单的测量程序急剧减少了实验室负担，并将分析时间从30天降至闪光（因此名称FlashBmp^®）。该方法是无损且快速的，因此可以扫描这些异质基板的更加代表性的样本。

• 沼气一直是一个争议的主题，因为能源作物与粮食作物竞争资源和土地。这些问题如何克服？

在一些国家，有沼气植物仅从能量作物产生甲烷。在其他国家，例如，法国，沼气植物被垃圾从几个来源喂养。这应该是世界各地的标准。顺便说一下，废物作为基材的使用增加了对BMP测试的需求，以优化植物能源产量，并避免任何主要的厌氧过程崩溃。没有植物总监希望处理六个月的生产重启期。

参考资料

[1] Lemmer，A.和Preißler，D。（2006）Top Agrar 9,106-108

[2]田地，J.A.和Lettinga，G。（1987）水res。21,367-374

[3] Lesteur，M等人。NIR 2013年会课程，La Grande-Motte，法国，2013年6月2日至7日

[4] Raju，C.S.等人。（2011）Bioresource Technol。102（17），7835-7839

[5] Grieder，C.等。al。（2012）J.靠近红外规格。19（6），463-477

[6] Lesteur，M.等。（2010年）流程生物化学。45（4），331-440

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