Bio-hydrogen production by dark fermentation from organic wastes and residues

Der er stigende opmærksomhed omkring biohydrogen. Ved hydrogen fermentering kan kun en lille del af det organiske materiale eller COD i affald omdannes til hydrogen. Der findes endnu ingen full-skala bio-hydrogen anlæg, eftersom effektive rentable teknologier ikke er udviklet endnu. En to-trins proces der kombinerer bio-hydrogen og bio-metan produktionen er en attraktiv mulighed til at øge det totale energi-udbytte af fermentering af organisk materiale. I en to-trins proces, med bio-hydrogen som første trin og bio-methan som andet trin, kunne der opnås 43mL-H2/gVSadded ved 37°C fra husholdningsaffald (HHA) som substrat. Derudover var metanproduktionen i en to-trins proces 21 % højere sammenlignet med en traditionel et-trins proces. Grunden til det større methan-udbytte ved et to-trins proces var den forbedrede hydrolyse af HHA. Gennemblæsning af methan gennem hydrogen reaktoren kunne forøge bio-hydrogen produktionen med 88 % i en to-trins proces i forhold til et-trins proces. Hydrogen produktionen kunne forøges ved at skifte temperaturen fra mesofil til ekstrem-termofil. Hydrogen produktion ved ekstrem-termofile temperaturer med blandede kulturer blev demonstreret for første gang. Der blev etableret en hydrogen producerende berigelseskultur ved 70_C. Denne kultur blev startet fra termofilt podemateriale, som beviser at ekstrem-termofile bakterier findes under termofile forhold. Denne kultur blev adapteret til høje koncentrationer af HHA ved gentagen batch dyrkning. Ved denne proces kunne kulturen adapteres til HHA og udviste en høj hydrogen udbytte (250 ml/gVS) hvilket var ca. 6 gange højere end det udbytte der var opnået under mesofile forhold. Tilsætning af brint-berigelseskulturen til podematerialet ved opstart af brint kontinuerte reaktorer viste sig at kunne være gavnlig for en hurtig proces opstart og med højt brint effektivitet. Uden berigelseskulturer fejlede processen, på trods af gentagen genpodning. Optimale procesforhold for brint producerende processer blev bestemt. pH optimum af brintproducerende kulturer var 7.0 og acetat var hæmmende for brintproduktionen. Initial hæmning af brintprocessen viste ved acetatkoncentration på 25mM, hvorimod processen blev total hæmmet ved en acetatkoncentration på 200mM. En ny proces blev opfundet, hvor anvendelse af strøm (3.5V) hæmmede methanproduktion totalt til fordel for brint produktion. Det blev vist for første gang at ved at anvende 3.5 V strøm, høj brint produktion (200mL/gVSadded) kunne opnås fra gylle.