Details
| Original language | English |
|---|---|
| Pages (from-to) | 15251-15265 |
| Number of pages | 15 |
| Journal | BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY |
| Volume | 13 |
| Issue number | 16 |
| Early online date | 15 Jun 2022 |
| Publication status | Published - Nov 2023 |
Abstract
Keywords
- Anaerobic digestion, Thermal pretreatment, Optimization, Biomethane potential, Banana peduncle
ASJC Scopus subject areas
- Environmental Science(all)
- General Environmental Science
Sustainable Development Goals
Cite this
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In: BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY, Vol. 13, No. 16, 11.2023, p. 15251-15265.
Research output: Contribution to journal › Article › Research › peer review
}
TY - JOUR
T1 - Optimization of process parameters for enhanced methane production from banana peduncle by thermal pretreatment
AU - Benish Rose, Pious Michealammal
AU - Mozhiarasi, Velusamy
AU - Nagabalji, V.
AU - Weichgrebe, Dirk
AU - Srinivasan, Shanmugham Venkatachalam
N1 - Publisher Copyright: © 2022, The Author(s), under exclusive licence to Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature.
PY - 2023/11
Y1 - 2023/11
N2 - Die anaerobe Vergärung von lignozellulosehaltiger Biomasse, wie z. B. landwirtschaftlichen Rückständen, hat aufgrund ihres reichlichen Vorkommens in ländlichen Gebieten an Interesse gewonnen. Die anaerobe Vergärung solcher Biomasse erfordert jedoch eine Vorbehandlung, um ihre Verdaulichkeit zu erhöhen. Die Auswirkung von thermischen, alkalischen und Extrusionsvorbehandlungen auf das Biomethanpotenzial (BMP) des lignozellulosereichen Bananenstiels wurde mit einem automatisierten Methanpotenzialprüfsystem (AMPTS II) untersucht. Der rohe Bananenstiel wurde charakterisiert, und es wurde festgestellt, dass der Zellulose-, Hemizellulose- und Ligningehalt 53,44, 19,83 bzw. 14,25% betrug. Die BMP des geschredderten Bananenstiels wurde mit einem AMPTS geschätzt und betrug 184,32 mLN/g zugesetzter flüchtiger Feststoffe (VS). Zur weiteren Steigerung der Methanausbeute wurde der Bananenstiel einer Bioextrusions-, Alkali- und thermischen Vorbehandlung unterzogen. Der thermisch vorbehandelte Bananenstiel wies eine maximale BMP von 377,60 mLN/g VS auf, verglichen mit der BMP des alkalischen und des extrudierten Bananenstiels (298,9 bzw. 248,02 mLN/g VS). Rasterelektronenmikroskopische Bilder (SEM) zeigten die dekonstruierte Zellulosestruktur aller vorbehandelten Proben. Da die thermische Vorbehandlung wirksam war, wurde eine weitere Optimierung der Vorbehandlungsparameter mit Hilfe der Response Surface Methodology (RSM) durchgeführt, wobei Temperatur und Zeit als unabhängige Variablen und BMP als Reaktion dienten. Basierend auf den Experimenten ergab die thermische Vorbehandlung von Bananenstängeln bei 120 °C für 35 Minuten den maximalen BMP von 532 mLN/g zugegebenem VS. Zur Untersuchung der Kinetik des Methanpotenzials wurden kinetische Modelle erster Ordnung, modifizierte Gompertz-Modelle und logistische Modelle verwendet. Das modifizierte Gompertz-Modell erwies sich als das am besten geeignete Modell für die Modellierung der Methanproduktionskinetik.
AB - Die anaerobe Vergärung von lignozellulosehaltiger Biomasse, wie z. B. landwirtschaftlichen Rückständen, hat aufgrund ihres reichlichen Vorkommens in ländlichen Gebieten an Interesse gewonnen. Die anaerobe Vergärung solcher Biomasse erfordert jedoch eine Vorbehandlung, um ihre Verdaulichkeit zu erhöhen. Die Auswirkung von thermischen, alkalischen und Extrusionsvorbehandlungen auf das Biomethanpotenzial (BMP) des lignozellulosereichen Bananenstiels wurde mit einem automatisierten Methanpotenzialprüfsystem (AMPTS II) untersucht. Der rohe Bananenstiel wurde charakterisiert, und es wurde festgestellt, dass der Zellulose-, Hemizellulose- und Ligningehalt 53,44, 19,83 bzw. 14,25% betrug. Die BMP des geschredderten Bananenstiels wurde mit einem AMPTS geschätzt und betrug 184,32 mLN/g zugesetzter flüchtiger Feststoffe (VS). Zur weiteren Steigerung der Methanausbeute wurde der Bananenstiel einer Bioextrusions-, Alkali- und thermischen Vorbehandlung unterzogen. Der thermisch vorbehandelte Bananenstiel wies eine maximale BMP von 377,60 mLN/g VS auf, verglichen mit der BMP des alkalischen und des extrudierten Bananenstiels (298,9 bzw. 248,02 mLN/g VS). Rasterelektronenmikroskopische Bilder (SEM) zeigten die dekonstruierte Zellulosestruktur aller vorbehandelten Proben. Da die thermische Vorbehandlung wirksam war, wurde eine weitere Optimierung der Vorbehandlungsparameter mit Hilfe der Response Surface Methodology (RSM) durchgeführt, wobei Temperatur und Zeit als unabhängige Variablen und BMP als Reaktion dienten. Basierend auf den Experimenten ergab die thermische Vorbehandlung von Bananenstängeln bei 120 °C für 35 Minuten den maximalen BMP von 532 mLN/g zugegebenem VS. Zur Untersuchung der Kinetik des Methanpotenzials wurden kinetische Modelle erster Ordnung, modifizierte Gompertz-Modelle und logistische Modelle verwendet. Das modifizierte Gompertz-Modell erwies sich als das am besten geeignete Modell für die Modellierung der Methanproduktionskinetik.
KW - Anaerobe Vergärung
KW - Thermische Vorbehandlung
KW - Optimierung
KW - Biomethan Potential
KW - Bananen Abfälle
KW - Anaerobic digestion
KW - Thermal pretreatment
KW - Optimization
KW - Biomethane potential
KW - Banana peduncle
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85132129054&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.1007/s13399-022-02917-z
DO - 10.1007/s13399-022-02917-z
M3 - Article
AN - SCOPUS:85132129054
VL - 13
SP - 15251
EP - 15265
JO - BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY
JF - BIOMASS CONVERSION AND BIOREFINERY
SN - 2190-6815
IS - 16
ER -