Hydrogen and Methane Two-Stage Production Directly from Brewery Effluent by
Anaerobic Fermentation
MBAA TQ vol. 42, no. 4, 2005, pp.
283-289 |
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Yutaka Mitani (1), Yuji Takamoto (1), Ryo Atsumi (1), Tetsuo Hiraga (2), and
Naomichi Nishio (3). 1. Frontier Laboratories of Value Creation, Sapporo
Breweries, Ltd., 10 Okatohme, Yaizu, Shizuoka, 425-0013 Japan. 2. Technology &
Business Development Department, Shimadzu Co., 3-17-1 Azuma, Tsukuba, Ibaraki,
305-0031 Japan. 3. Department of Molecular Biotechnology, Graduate School of
Advanced Science of Matter, Hiroshima University, 1-3-1 Kagamiyama,
Higashihiroshima, 739-8530 Japan.
Abstract
Methane fermentation using an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) process
is extensively applied to the treatment of brewery effluents. However, the UASB
process is not suited to efficiently process solid-containing effluents.
Therefore, the feed solution requires a pretreatment to remove any suspended
solid matter. For example, the pressed filtrate from the spent malt of the
lauter tun contains a high density of suspended matter (chemical oxygen demand
[COD], 30,000–60,000 mg/L). Physical removal of the suspended matter from this
filtrate lowers the soluble COD concentration (10,000–30,000 mg/L). If it is
possible to convert the suspended matter into biogas, more than twice the volume
of biogas would be obtained from the waste of the lautering process. Some
bacteria found from the anaerobic fermentation decompose high-molecular-weight
polysaccharides into low-molecular-weight sugars and organic acids, generating
hydrogen as a metabolite. In this paper, a bench-scale empirical study of
hydrogen and methane two-stage production directly from brewery effluent,
containing a high level of solid matter content, was carried out, resulting in
about a 7% increase in the energy balance in terms of kilojoules per liter of
supplied liquid due to the solubilization of the suspended solids occurred.
Keywords: biogas, biohydrogen, biomass, hydrogen fermentation, methane
fermentation, two-stage fermentation
Síntesis
La fermentación de metano utilizando una cubierta de lodo anaeróbico de flujo
hacia arriba (UASB) es extensamente aplicado al tratamiento de efluentes
cerveceros. Este no es el más apropiado para eficientemente procesar efluentes
con sólidos, por lo que se necesita un pretratamiento para remover los sólidos
en suspensión. El líquido prensado del afrecho, por ejemplo, tiene una alta
concentración de sólidos en suspensión (demanda química de oxígeno, DQO, de
30,000–60,000 mg/L); al remover los sólidos en suspensión se reduce el DQO a
10,000–30,000 mg/L. Si es posible convertir los sólidos en biogás, se podría
obtener doble el volumen de biogás del efluente del proceso lauter. Algunas
bacterias de la fermentación anaeróbica descomponen polisacáridos de alto peso
molecular a azucares y ácidos orgánicos, generando hidrógeno como metabolito.
Aquí se presenta un estudio empírico a pequeña escala donde se produjo hidrógeno
y metano directamente de un efluente cervecero con un alto contenido de sólidos,
dando un aumento de 7% en energía con respecto a los kilojoules/litro en el
líquido, debido a la solubilización de los sólidos en suspensión.
Palabras claves: biogás, biohidrógeno, biomasa, fermentación de
hidrógeno, fermentación de metano, fermentación de dos etapas
