ارزیابی چرخه حیات تولید بیوگاز از هضم ترکیبی کود دامی و بقایای محصولات کشاورزی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده
افزایش روزافزون تولید پسماندهای شهری، روستایی و صنعتی و نحوه مدیریت و دفن این پسماند‌ها یکی از چالش‌های جوامع بشری می‌باشد. از سوی دیگر تقاضا برای انرژی و محدود بودن منابع انرژی فسیلی، توجه جوامع را به سوی انرژی‌های تجدید پذیر معطوف کرده است. بیوگاز یکی از انواع انرژی‌های تجدیدپذیر است که از مواد آلی معروف به زیست‌توده تولید می‌شود. در پژوهش حاضر، تولید بیوگاز از هضم بی‌هوازی ترکیب کود گاوی و بقایای محصولات گندم، جو و نخود (با نسبت 75:25) در مقیاس نیمه صنعتی مورد بررسی قرار گرفت و سپس شاخص‌های انرژی و چرخه حیات آن ارزیابی شد. بررسی شاخص‌های انرژی نشان داد در فرآیند تولید بیوگاز از هر تن ترکیب بقایای نخود، گندم و جو با کود گاوی، نسبت انرژی خالص به ترتیب برابر با 649/1، 613/1 و 554/1 بود. همچنین در این فرآیند بهره خالص انرژی برای هر تن ترکیب بقایای نخود، گندم و جو با کود گاوی به ترتیب برابر با 4/12191، 4/11816 و 554/10956 مگاژول بود. به عبارت دیگر، تولید بیوگاز از ترکیب بقایای نخود با کود گاوی بهترین نتایج و ترکیب بقایای جو با فضولات دامی ضعیف‌ترین نتایج را از دیدگاه تحلیل انرژی به خود اختصاص دادند. شاخص‌های زیست‌محیطی میانی و ارزیابی چرخه حیات در فرآیند تولید بیوگاز در سه سناریوی مختلف ترکیب بقایای گندم، جو و نخود با کود دامی مورد ارزیابی قرار گرفت. مطابق نتایج به‌دست آمده، ترکیب بقایای نخود با کود گاوی نسبت به دو ترکیب دیگر بیشتر دوستدار محیط زیست بوده و سناریوی مناسب‌تری از دیدگاه ارزیابی چرخه حیات می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


- مراجع
 [1] H. Yaqoob, Y. H. Teoh, Z. Ud Din, N. Us Sabah, M. A. Jamil, M. A. Mujtaba, A. Abid, The potential of sustainable biogas production from biomass waste for power generation in Pakistan, Journal of Cleaner Production, Vol. 307, pp. 127250, 2021.
[2] M. E. Ramírez-Islas, L. P. Güereca, F. S. Sosa-Rodriguez, M. A. Cobos-Peralta, Environmental assessment of energy production from anaerobic digestion of pig manure at medium-scale using life cycle assessment, Waste Management, Vol. 102,  pp  85-96, 2020.
[3] I. Bassani, P. G. Kougias, I. Angelidaki, In-situ biogas upgrading in thermophilic granular UASB reactor: key factors affecting the hydrogen mass transfer rate, Bioresource Technology, Vol. 221, pp. 485-491, 2016.
[4] A. V. Prabhu, S. A. Raja, C. L. R. Lee, Biogas production from biomass waste– A review, International Journal of Innovative Research and Technology, Vol. 1, No. 8, pp. 73-83, 2014.
[5] A. Kasinath, S. Fudala-Ksiazek, M. Szopinska, H. Bylinski, W. Artichowicz, A. Remiszewska-Skwarek, A. Luczkiewicz, Biomass in biogas production: Pretreatment and codigestion, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 150, pp. 111509, 2021.
[6] S. Zareei, J. Khodaei, Modeling and optimization of biogas production from cow manure and maize straw using an adaptive neuro-fuzzy inference system, Renewable Energy, Vol. 114(PB), pp. 423-427, 2017.
[7] E. M. M. Esteves, A. M. N. Herrera, V. P. P.  Esteves, C. Morgado, R. V. Do, Life cycle assessment of manure biogas production: A review, Journal of Cleaner Production, Vol. 219, pp. 411-423, 2019.
[8] F. Ghaemi, H. Sadeghi, Biogas production potential from animal waste in Iran. The 4th Iran Bioenergy Conference (Biomass and Biogas), Tehran, 2013.
[9] V. Karimian, Life cycle assessmnet of biogas production from animal manure and agricultural wastes. Master's thesis, Faculty of Agriculture, University of Kurdistan, 2022.
[10] S. Zareei, Evaluation of biogas potential from livestock manures and rural wastes using GIS in Iran, Renewable Energy, Vol. 118, pp. 351-356, 2018.
[11] H.I. Romero, C.A. Vega, J.D. Zuma, F.F. Pesantez, A.G. Camacho, F.F. Redrovan, Comparison of the methane potential obtained by anaerobic codigestion of urban solid waste and lignocellulosic biomass, Energy Reports, Vol. 6, No. 1, pp. 776-780, 2020.
[12] S. K. S. Patel, M. Singh, P. Kumar, H. J.  Purohit, V. C. Kalia, Exploitation of defined bacterial cultures for production of hydrogen and polyhydroxybutyrate from pea-shells, Biomass and Bioenergy, Vol. 36, pp. 218-225, 2012.
[13] D. Yang, Y. Pang, H. Yuan, S. Chen, J. Ma, L. Yu, X. Li, Enhancing biogas production from anaerobically digested wheat straw through ammonia pretreatment, Chinese Journal of Chemical Engineering, Vol. 22, No. 5, pp. 576-582, 2014.
[14] A. Funke, J. Mumme, M. Koon, M. Diakité, Cascaded production of biogas and hydrochar from wheat straw: Energetic potential and recovery of carbon and plant nutrients, Biomass and Bioenergy, Vol. 58, pp. 229-237, 2013.
[15] P. Kaparaju, M. Serrano, A. B. Thomsen, P. Kongjan, I. Angelidaki, Bioethanol, biohydrogen and biogas production from wheat straw in a biorefinery concept, Bioresource Technology, Vol. 100, No. 9, pp. 2562-2568, 2009.
[16] D. Gallegos, H. Wedwitschka, L. Moeller, A. Zehnsdorf, W. Stinner, Effect of particle size reduction and ensiling fermentation on biogas formation and silage quality of wheat straw, Bioresource Technology, Vol. 245, pp. 216-224, 2017.
[17] K. Risberg, L. Sun, L. Levén, S. J. Horn, A. Schnürer, Biogas production from wheat straw and manure - Impact of pretreatment and process operating parameters. Bioresource Technology, Vol. 149, pp. 232-237, 2013.
[18] M. A. Rahman, H. B. Møller, C. K.  Saha, M. M. Alam, R. Wahid, L. Feng, Anaerobic co-digestion of poultry droppings and briquetted wheat straw at mesophilic and thermophilic conditions: Influence of alkali pretreatment, Renewable Energy, Vol. 128, pp. 241-249, 2018.
[19] S. Wei, H. Zhang, X. Cai, J. Xu, J., Fang, H. Liu, Psychrophilic anaerobic co-digestion of highland barley straw with two animal manures at high altitude for enhancing biogas production. Energy Conversion and Management, Vol. 88, pp. 40-48, 2014.
[20] P. Mirzaee, P. Salami, H. S. Akhijahani, S. Zareei, Life cycle assessment, energy and exergy analysis in an indirect cabinet solar dryer equipped with phase change materials, Journal of Energy Storage, Vol. 61, pp. 106760, 2023.
[21] T. Nemecek, J. Schnetzer, J. Reinhard, Updated and harmonised greenhouse gas emissions for crop inventories, International Journal of Life Cycle Assessment, Vol. 21, No.9, pp. 1361-1378, 2016.
[22] P. Salami, H. Ahmadi, A. Keyhani, Energy use and economic analysis of strawberry production in Sanandaj zone of Iran, Biotechnology, Agronomy, Society and Environment, Vol. 14, No. 4, pp. 651-656, 2010.
 

  • تاریخ دریافت 10 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 13 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 25 آبان 1403