For decades, waste and other chemicals were managed in an unsustainable manner, leading to serious environmental risks. Consequently, serious measures were taken by politicians to address the severe threats to the environment. Instead of burning food waste, the process of anaerobic digestion was introduced. This process works by breaking down food waste, manure, and other nutrient-rich materials in an oxygen-free system in four stages, where bacteria use these substrates as building blocks for biogas production. Through anaerobic digestion, food waste is converted into biogas, which can replace fossil fuels, benefiting the environment. Additionally, the residues left after digestion are used as nutrients for plants. This achieves both environmental and socio-economic benefits for society and farmers. The digestion process requires inoculum, which is the source of microorganisms, as well as substrate containing nutrient-rich materials that the bacteria use for biogas production. In 2023, studies showed that the use of hydrochar led to efficient biogas production. Hydrochar is formed during the carbonization of biomass through the HTC process, resulting in gas, liquid, and a carbon called hydrochar. This study focuses on investigating the effect of hydrochar on biogas production by developing various analytical methods to study the carbon mass balance and carbohydrate levels produced in the presence of hydrochar. The study also examines other metabolites present in the solution. To achieve this result, anaerobic digestion systems were built in six reactors: two contained only inoculum, two contained inoculum with substrate and served as references, and the last two contained inoculum, substrate, and hydrochar. Three of the reactors were connected to gas bags to investigate the biogas levels produced, while the other three were connected to bubble counters. Daily samples were taken from each bottle to analyze VFA, ammonia, and total organic carbon to examine how other metabolites affect biogas production. To ensure the stability of anaerobic digestion, pH values were measured daily. The gases produced in the connected bags were analyzed daily with gas chromatography, and the results were used to measure the carbon mass balance. This involved measuring how much carbon was in the liquid at the beginning of the experiment and how much remained at the end, as well as how much biogas was produced per day. The results showed that biogas production was higher in the reactors containing hydrochar compared to the other reactors. The carbon mass balance also showed higher amounts of total organic carbon at the beginning of digestion and lower amounts remaining in the solution at the end, indicating higher gas formation. The results also showed higher carbohydrate levels, higher VFA, lower ammonia levels, and lower pH values in hydrochar reactor, indicating effective conditions for better biogas production. / Under årtionden hanterades avfall och andra kemikalier på ett ohållbart sätt, vilket ledde till allvarliga miljörisker. Av denna anledning vidtogs seriösa åtgärder av politikerna för att bemöta de allvarliga hoten mot miljön. Istället för att bränna matavfall infördes processen för anaerob rötning. Denna process fungerar genom att matavfall, gödsel och andra näringsrika ämnen bryts ner i ett syrefritt system i fyra steg, där bakterierna använder dessa substrat som byggstenar för biogasproduktion. Genom anaerob rötning omvandlas matavfall till biogas, som kan ersätta fossila bränslen, vilket är fördelaktigt för miljön. Dessutom används de rester som finns kvar efter rötningen som näringsämnen för växter. Detta uppnår både miljömässiga och socioekonomiska fördelar för samhället och lantbrukarna. Rötningsprocessen kräver ymp som är källan till mikroorganismer,samt substrat som innehåller näringsrika ämnen vilka bakterierna använder för biogasproduktion. År 2023 visade studier att användningen av hydrokol ledde till effektiv biogasproduktion. Hydrokol bildas vid karbonisering av biomassa genom hydrotermisk karbonisering HTC-processen, som resulterar i gas, vätska och ett kolrikt fast material som kallas hydrokol. Denna studie fokuserar på att undersöka effekten av hydrokol på biogasproduktionen genom att utveckla olika analysmetoder för att studera kolmassbalansen och kolhydrathalterna som produceras i närvaro av hydrokol. Studien undersöker även andra metaboliter som finns i lösningen. För att uppnå detta resultat byggdes ett anaerob rötnings system i sex reaktorer: två innehöll enbart ymp, två innehöll ymp med substrat och fungerade som referenser, och de sista två innehöll ymp, substrat och hydrokol. Tre av reaktorerna var kopplade till gas påsar för att undersöka biogashalterna som produceras, medan de andra tre var kopplade till bubbelräknare. Dagliga prover togs från varje flaska för att analysera VFA, ammoniak och total organiskt kol för att undersöka hur andra metaboliter påverkar biogasproduktionen. För att säkerställa stabiliteten i den anaeroba rötningen mättes pH-värden dagligen. Gaserna som producerades i de kopplade påsarna analyserades dagligen med gaskromatografi, och resultaten användes för att mäta kolmassbalansen. Detta innebar att mäta hur mycket kol som fanns i vätskan i början av försöket och hur mycket som fanns kvar i slutet, samt hur mycket biogas som bildades per dag. Resultaten visade att biogasproduktionen var högre i de reaktorer som innehöll hydrokol jämfört med de andra reaktorerna. Kolmassbalansen visade också högre mängder av total organiskt kol i början av rötningen och lägre mängder kvar i lösningen i slutet, vilket indikerar högre gasbildning. Resultaten visade också högre kolhydrathalter, högre VFA, lägre ammoniak nivåer och lägre pH-värde för hydrokol reaktorn, vilket indikerade effektiva förhållanden för bättre biogasproduktion. Kolhydrater och VFA fungerar som byggstenar för bakterier som producerar biogas, samt den lägre ammoniakhalt som sänker pH-värdet till optimala nivåer, vilket skapar en gynnsam miljö för biogasproduktion. / <p>The thesis has permission from ASTM International to include and reference ASTM standards.</p> / HY BIO
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-100304 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Qasem, Haneen Noureldeen |
| Publisher | Karlstads universitet, Avdelningen för kemi och biomedicinsk vetenskap, Karlstad university |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.003 seconds