Grant/Projek zakończony
Modelowanie wzrostu bakterii produkujących wodór przez ciemną fermentację
Identyfikator grantu: PT00601
Kierownik projektu: Gaweł Sołowski
Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku
Gdańsk
Data otwarcia: 2017-05-10
Data zakończenia: 2023-02-20
Streszczenie projektu
Celem projektu jest wyliczenie optymalnych warunków dla wzrostu bakterii przy stabilnej i możliwie wysokiej produkcji wodoru ciemną fermentacją. Dane, po porównaniu z danymi z badań eksperymentalnych, umożliwią stworzenie schematu efektywnego modelowania procesu stabilnej i ciągłej produkcji wodoru. Ciemna fermentacja jest jedną z bardziej obiecujących form przetwarzania odpadu organicznego (pochodzenia roślinnego, zwierzęcego bądź mykologicznego) w wodór po uprzednim przetworzeniu na proste cukry ? np. glukoza. Każdy odpad organiczny składa się białek, tłuszczy i cukrów. Odpady roślinne składają się z białek, tłuszczy i cukrów. Cukry w odpadach roślinnych występują w lignocelulozie. Głównym problemem w procesie produkcji wodoru drogą ciemnej fermentacji jest zanik zdolności bakterii (złoża; wsadu) do produkcji wodoru na korzyść metanu.
Dla rozwiązania ww. problemu opracowano model, który pozwoli na ustalenie przedziału czasowego zanikania produkcji wodoru i zaprojektowanie ww. procesu sprawdzenia w starannie zaplanowanych badaniach doświadczalnych, które poprzedzą przełożenie produkcji eksperymentalnej na skalę przemysłową. Model jest tworzony za pomocą zestawu równań różniczkowych rozwiązywanych przy pomocy metody Eulera i oparty o stosowane w inżynierii bioprocesowej zmodyfikowane równanie Monoda. Model stosowany w analizie składa się z siedmiu zmiennych i 9 parametrów. Aktualnie 7 równań modelu optymalizowanych jest poprzez dopasowywanie parametrów. Optymalizacja jest prowadzona metodą gradientową - parametry stosuje się w zakresie od 0.001 do 50 000 g/l. Efektywna analiza w przyjętym zakresie parametrów wymaga zastosowania superkomputera.
Wyniki modelowania wzrostu bakterii produkujących wodór drogą ciemnej fermentacji posłużą także do analizy tez zawartych w doktoracie.
Dla rozwiązania ww. problemu opracowano model, który pozwoli na ustalenie przedziału czasowego zanikania produkcji wodoru i zaprojektowanie ww. procesu sprawdzenia w starannie zaplanowanych badaniach doświadczalnych, które poprzedzą przełożenie produkcji eksperymentalnej na skalę przemysłową. Model jest tworzony za pomocą zestawu równań różniczkowych rozwiązywanych przy pomocy metody Eulera i oparty o stosowane w inżynierii bioprocesowej zmodyfikowane równanie Monoda. Model stosowany w analizie składa się z siedmiu zmiennych i 9 parametrów. Aktualnie 7 równań modelu optymalizowanych jest poprzez dopasowywanie parametrów. Optymalizacja jest prowadzona metodą gradientową - parametry stosuje się w zakresie od 0.001 do 50 000 g/l. Efektywna analiza w przyjętym zakresie parametrów wymaga zastosowania superkomputera.
Wyniki modelowania wzrostu bakterii produkujących wodór drogą ciemnej fermentacji posłużą także do analizy tez zawartych w doktoracie.
Publikacje
- G. Sołowski, D. Czylkowski, B. Hrycak , I. Konkol, A. Cenian, Comparison of hydrogen and methane production in dark fermentation in presence of oxygen in low pH, Annual Summit on Renewable &Sustainable Energy 13th -14th August 2018 1, (2018) 1
- G. Sołowski, D. Czylkowski, B. Hrycak , I. Konkol, K. Pastuszak, A. Cenian, Hydrogen and methane production under conditions of dark fermentation process with low oxygen concentration, Wykład zaproszony na FOURTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON REUSE AND RECYCLING OF MATERIALS ICRM 2018 9-11 March - Kottayam at Mahatma Ghandi Univeristy, 1, (2018) 1
- Gaweł Sołowski, Bartosz Hrycak, Dariusz Czylkowski, Izabela Konkol, Adam Cenian, ‘OXYGEN SENSITIVITY OF HYDROGENESIS’ AND METHANOGENESIS’ , V Konferencji 1, (2018) 157-159
- Gaweł Sołowski, Krzysztof Pastuszak, Adam Cenian, Modelling of dark fermentation of glucose and sour cabbage, Bioresource Technology x, (2021) x
- Gaweł Sołowski, Tadeusz Zimiński, Adam Cenian, A shift from anaerobic digestion to dark fermentation in glycol ethylene fermentation, Environmental Science and Pollution Research x, (2021) x
- Gaweł Sołowski, Izabela Konkol, Adam Cenian, Marwa Shalaby, Anaerobic digestion from chicken manure under influence of butter shock loa, Agritech x, (2021) x
- G. Sołowski, K. Pastuszak, Modelling of dark fermentation of glucose and sour cabbage, Heliyon 8, (2021) E07690
- G. Sołowski, Analysis of Biogas Component Production during Anaerobic Digestion of Sour Cabbage in Microaeration Conditions under Different pH Conditions’ , Biomass 2, (2022) 14
- G. Sołowski, I. Konkol, Marwa Shalaby, Effect of Rotten Butter Shock Load on Anaerobic Digestion, Agritech 4, (2021) 362
- G. Sołowski, I. Konkol, A. Cenian, Marwa Shalaby, Methane and hydrogen production from potato wastes and wheat straw under dark fermentation , Chemical and Process Engineering 42, (2021) 3
- G. Sołowski, T. Zimiński, A. Cenian, A shift from anaerobic digestion to dark fermentation in glycol ethylene fermentation, Environmental Science and Pollution Research 28, (2021) 15556–15564
- G. Sołowski, I. Konkol, A. Cenian, Marwa Shalaby, Rapid hydrogen generation from cotton wastes by mean of dark fermentation, SN Applied Sciences 2, (2020) 1438