Biogas production from sugar beet and maize at various total solid contents

Abstract

Türkiye'de her alanda gereksinim duyulan enerji, günümüzde çoğunlukla dış ülkelerden ithal edilmesi yolu ile pahalı bir şekilde temin edilmektedir. Artmakta olan enerji ihtiyacını karşılamak amacı ile yeni enerji kaynaklarının tespit edilmesi kaçınılmaz olmuştur. Bahsedilen bu sebeplere ilave olarak, Türkiye'de bol olarak bulunması nedeni ile enerji bitkilerinden biyogaz üretimi üzerine araştırma çalışmaları önem kazanmıştır.Bu çalışmanın amacı şeker pancarı ve mısırı kullanarak biyogaz üretimi sağlayan sistemlerin performansını değerlendirmektir. Ayrıca, en etkili biyogaz üretiminin gerçekleştiği en uygun toplam katı madde oranı her bitki için incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, enerji bitkisi içeren 11 adet laboratuvar ölçekli reaktör düzenli olarak gözlemlenmiştir. Anaerobik ortamda çürütülmüş granül çamur, reaktörlere ilave edilmiş ve reaktörler sıcaklık kontrolü bulunan su banyolarına yerleştirilmiştir. Substrat kaynağı olarak mısır ile yürütülen deneyler sırasında ayrıca I/S oranının sistemin biyogaz üretimi üzerindeki etkisi incelenmiştir.Çalışmanın sonucunda, %12 toplam katı madde oranına sahip, mısır ile aşı çamuru içeren ve I/S oranı 1.5 olan reaktörün; biyogaz üretimi, biyogaz verimi ve metan verimi açısından en etkili reaktör olduğu belirlenmiştir. Diğer taraftan, aynı oranda toplam katı madde oranına sahip ancak I/S oranı 1 olan reaktörde metan oluşumu gözlenememiştir. Bu sonuç, biyolojik parçalanma sonucunda meydana gelen yüksek miktardaki uçucu yağ asitleri konsantrasyonuna dayandırılmıştır.

Nowadays, energy required in almost all fields of everyday life is provided mostly by expensive imported energy sources in Turkey. In order to meet the increasing demand of energy, it is indispensable to find alternative sources. Research activities on the biogas production by using energy crops are becoming attractive research area due to abundant availability of the crops in Turkey in addition to the reasons mentioned above.The objective of this study was to evaluate the performance of biogas production system using sugar beet and maize as substrates. Additionally, the optimum total solid content at which the most efficient biogas production took place was investigated for each crop. Therefore, eleven different lab-scale digesters which were loaded with energy crops were monitored regularly. Anaerobically digested granular sludge was also added to the reactors and the digesters were placed in a temperature controlled water bath. During the experiments which were carried out by using maize as a substrate, the effect of inoculum to substrate ratio on the biogas production efficiency of the system was also investigated.The results confirmed that the digester including maize and seeding sludge at 12 % total solid content (I/S ratio 1.5) performed the most efficient digestion process with regard to its biogas production, methane yield and biogas yield. However, methane generation could not be observed for the reactor including 12% total solid content with I/S ratio of 1. This was attributed to high levels of VFAs generated as a result of biological decomposition.