Project Title: Hydrogen and methane production from co-digestion of algal biomass and glycerol waste discharged after biodiesel production process

Researcher(s): Sureewan Sittijunda
Affiliation: Faculty of Environment and Resource Studies, Mahidol University"

Research Details (In Brief): The objective of this study was to efficiently utilize crude glycerol and algal biomass to produce bio-hydrogen and methane by two-stage process and produce methane by one-stage process in batch mode. Factor affecting on bio-hydrogen production from co-digestion of crude glycerol and algal biomass was firstly conducted by response surface methodology with central composite design (RSM-CCD). The results showed that inoculum and algal biomass concentrations were significantly effect on bio-hydrogen production. According to RSM analysis, the optimum condition were crude glycerol, inoculum and algal biomass in the concentrations of 13.83 g/L, 8 % (v/v), and 25 g-dw/L respectively. Using this condition, a maximum bio-hydrogen production of 655.12 ml-H2/L was obtained. The hydrogenic effluent left over after bio-hydrogen fermentation was further used as substrates for methane production. Methane production and methane production rate of 868.71 ml-CH4/L and 2.95 ml-CH4/L h were obtained at 20 % (w/v) of inoculum concentration and 8000 mg-TVFAs/L, respectively. One-stage methane production from co-digestion of crude glycerol with algal biomass by anaerobic mixed cultures was also investigated. The results showed that the maximum methane production of 52.39 ml-CH4/L was obtained at crude glycerol, inoculum and algal biomass concentrations of 40 g/L 10 g-VS/L and 5 g-dw/L, respectively. The overall energy production in two-stage bio-hydrogen and methane production process and one-stage methane production process were 38.26 Kj/L and 1.70 Kj/L, respectively.

Publishing:

Sittijunda S., Reungsang, A. 2019. Methane production from the co-digestion of algal biomass with crude glycerol by anaerobic mixed cultures. Waste and Biomass Valorization. doi: org/10.1007/s12649-018-0542-0

Reungsang A, Sittijunda, S. Biohydrogen and methane production in a two-stage anaerobic digestion by co-digestion of crude glycerol and microalgal biomass. The 13th Asia Biohydrogen & Biorefinery Symposium” September 13-18, 2018, Zhengzhou, Henan, China. (oral presentation)

Sittijunda S, Sitthikitpanya N, Reungsang A. Methane production from co-digestion of microalgae biomass with crude glycerol by anaerobic mixed cultures. 18th European Congress on Biotechnology (ECB 2018); 2018 July 1-4; The International Conference Centre Geneva (CICG), Geneva, Switzerland. (poster presentation)

Key Contact Person: Asst.Prof.Dr.Sureewan sittijunda, 062-1459145, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

ชื่อโครงการวิจัย: การผลิตก๊าชไฮโดรเจนและก๊าชมีเทนจากกระบวนการหมักย่อยร่วมของกากเซลล์สาหร่ายและกลีเซอรอลเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซล

ชื่อผู้วิจัย: สุรีย์วัลย์ สิทธิจันดา ส่วนงาน: คณะสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

รายละเอียดผลงานวิจัย (โดยย่อ): งานวิจัยนี้ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตไฮโดรเจนและมีเทนจากการหมักย่อยร่วมระหว่างเซลล์สาหร่ายคอลเรลลาและกลีเซอรอลเหลือทิ้งโดยใช้กระบวนการหมักแบบ two-stage และ one-stage ผลจากการทดลองในกระบวนการหมักแบบ two-stage เพื่อผลิตไฮโดรเจนและมีเทน พบว่าปริมาณหัวเชื้อเริ่มต้นและความเข้มข้นของเซลล์สาหร่ายคลอเรลลามีผลต่อการผลิตไฮโดรเจนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 โดยให้ค่า p-value เท่ากับ 0.0317 และ 0.0231 ตามลำดับ และสภาวะที่เหมาะสมคือความเข้มข้นของกลีเซอรอล (A) เท่ากับ 13.83 g/L ปริมาณหัวเชื้อ (B) เท่ากับ 8.00 % (v/v) และความเข้มข้นของเซลล์สาหร่ายคลอเรลลา (C) เท่ากับ 25 g-dw/L ณ สภาวะดังกล่าวให้การผลิตไฮโดรเจนสูงสุดเท่ากับ 612 ml-H2/L และในขั้นตอนการยืนยันผลพบว่าค่าการผลิตไฮโดรเจนจากสภาวะที่เหมาะสมมีค่าเท่ากับ 655.12 ml-H2/L ซึ่งมีความคลาดเคลื่อนจากค่าที่ได้จากการออกแบบการทดลองทางสถิติเท่ากับ 7.04 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นน้ำหมักที่ได้จากการผลิตไฮโดรเจน ณ สภาวะที่เหมาะสมจะถูกใช้เป็นสับสเตรทตั้งต้นในการผลิตมีเทนโดยกลุ่มตะกอนจุลินทรีย์ ผลการทดลองพบว่าที่ความเข้มความเข้มข้นกรดไขมันระเหยง่ายและปริมาณหัวเชื้อเริ่มต้นเท่ากับ 8000 mg-TVFAs/L และ 20 % (w/v) จะให้ค่าการผลิตมีเทนและอัตราการผลิตมีเทนมีค่าสูงสุดเท่ากับ 868.71 ml-CH4/L และ 2.95 ml-CH4/L h และในการทดลองเพื่อผลิตมีเทนจากกระบวนการหมักแบบ one-stage ผลการทดลองพบว่าปริมาณหัวเชื้อเริ่มต้นและความเข้มข้นของเซลล์สาหร่ายคลอเรลลามีผลต่อการผลิตมีเทนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 โดยให้ค่า p-value เท่ากับ 0.0004 และ < 0.0001 ตามลำดับ และความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของกลีเซอรอลและเซลล์สาหร่ายคลอเรลลามีผลต่อการผลิตมีเทนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติโดยให้ค่า p-value เท่ากับ 0.0265 โดยที่ความเข้มข้นของกลีเซอรอล ปริมาณหัวเชื้อ และความเข้มข้นของเซลล์สาหร่ายคลอเรลลาเท่ากับ 40 g/L 10 g-VS/L และ 5 g-dw/L จะให้ค่าการผลิตมีเทนสูงสุดเท่ากับ 52.39 ml-CH4/L ในขั้นตอนการยืนยันผลการทดลองพบว่าค่าการผลิตมีเทนจากสภาวะที่เหมาะสมมีค่าเท่ากับ 47.10 ml-CH4/L ซึ่งมีความคลาดเคลื่อนจากค่าที่ได้จากการออกแบบการทดลองทางสถิติเท่ากับ 10.08 เปอร์เซ็นต์ โดยค่าพลังงานที่ได้จากกระบวนการผลิตไฮโดรเจนและมีเทนจากการหมักย่อยร่วมระหว่างกลีเซอรอลและเซลล์สาหร่ายโดยกระบวนการหมักแบบ two-stage และ one-stage มีค่าเท่ากับ 38.26 Kj/L และ 1.70 Kj/L ตามลำดับ

การเผยแพร่ผลงาน:

Sittijunda S., Reungsang, A. 2019. Methane production from the co-digestion of algal biomass with crude glycerol by anaerobic mixed cultures. Waste and Biomass Valorization. doi: org/10.1007/s12649-018-0542-0

Reungsang A, Sittijunda, S. Biohydrogen and methane production in a two-stage anaerobic digestion by co-digestion of crude glycerol and microalgal biomass. The 13th Asia Biohydrogen & Biorefinery Symposium” September 13-18, 2018, Zhengzhou, Henan, China. (oral presentation) Sittijunda S, Sitthikitpanya N, Reungsang A. Methane production from co-digestion of microalgae biomass with crude glycerol by anaerobic mixed cultures. 18th European Congress on Biotechnology (ECB 2018); 2018 July 1-4; The International Conference Centre Geneva (CICG), Geneva, Switzerland. (poster presentation)

การติดต่อ : ผศ.ดร.สุรีย์วัลย์ สิทธิจันดา 062145-9145 This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.