بررسی تاثیر نانو ذرات Co2O3، ZnO و Fe3O4 بر بازده متان طی فرآیند هضم بی-هوازی پسماند آلی جامد شهری با استفاده از آزمون BMP

نویسندگان

1 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 مهندسی بیوسیستم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

3 استادیار، مهندسی بیوسیستم، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

4 مهندسی بیو سیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

doi
10.22034/jfnc.2021.282855.1275
چکیده

هضم بی‌هوازی (AD) می‌تواند روشی مناسب برای مدیریت و به ­دست­ آوردن انرژی باشد. در پژوهش حاضر، تأثیر افزودن نانوذرات روی (ZnO)، نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4) و نانوذرات اکسید کبالت (Co2O3) بر تولید بیوگاز و بیومتان حاصل از هضم بی‌هوازی پسماند آلی جامد شهری و کود گاوی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که استفاده از نانوذرات یا عناصر کم‌مصرف و ضروری با غلظت‌های بهینه در بستر هاضم به‌طور بالقوه باعث ایجاد اثراتی مثبت بر پایداری فرایند هضم، کاهش بیشتر ناخالصی‌ها و گازهای آلاینده موجود در بیوگاز و تولید بیوگاز بیشتر شده است. نانوذرات روی (ZnO)، به­ دلیل اثر سمی ­بودن آن روی باکتری‌های بی­ هوازی، در روزهای اول، به‌طور مستقیم روی سمیت باکتری ­های بی­ هوازی تأثیر گذاشت و باعث کاهش بیوگاز تولیدی شد. اما، بعد از چند روز، باکتری‌های بی­ هوازی خود را با اثر سمی ­بودن مواد اضافه‌شده سازگار کردند و قادر به زنده­ ماندن در چنین شرایطی بودند و درنتیجه بیوگاز تولیدی روند افزایشی پیدا کرد. فرایند هضم بی‌هوازی وابسته به نانوذرات است. افزایش نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4)، نانوذرات روی (ZnO) و کاهش نانوذرات اکسید کبالت (Co2O3) تأثیر مثبتی بر روی نرخ تولید بیوگاز و بازده متان داشت. بهترین غلظت نانوذرات برای نرخ تولید بیوگاز و بازده متان حداکثر، برای نانوذرات اکسید آهن (Fe3O4) 20 تا 28    میلی ­گرم، برای نانوذرات روی (ZnO) 0.8 تا 1.5 و برای نانوذرات اکسید کبالت (Co2O3)  0.25 تا 0.35 میلی‌گرم است. بیشترین بیوگاز و متان تولیدی در طول فرایند هضم در همین نقاط ذکرشده به ­دست آمد.