2008年4月16日
工程师们圣路易斯华盛顿大学,使用一系列令人印象深刻的成像和跟踪技术,已经确定混合厌氧消化器的重要性,反应堆,这类动物都是用细菌来分解有机物质在缺乏氧气。
他们正在研究如何把“金钱的气味,”农民长期称为肥料,并产生沼气。厌氧消化的主要终产物是甲烷,它可以转化为甲醇,或者当部分氧化,合成气体,氢气和一氧化碳。
我们的目标是双重的。一个是农场,自己种植能源利用现成的农业废料的农场,另一种是消除环境威胁的甲烷,一种温室气体被认为是22倍比二氧化碳。
al-Dahhan穆萨纳博士,华盛顿大学教授的能源,环境和化学工程,和他的博士生无独有偶卡里姆Rajnesh Varma, Mehuld Vesvikar和丽贝卡·霍夫曼已经确定,混合是最关键的一步成功的大型商业能够反应1500加仑的粪便的厌氧消化器。除了研究生,许多大学生为研究做出了贡献。
Al-Dahhan收到了220万美元的赠款从2001年的美国能源部研究厌氧消化。自2004年以来,他和各种各样的合作者发表了不少于16篇论文在厌氧消化池的研究中,最近的一篇论文在生物技术和生物工程100(1):38-48,2008年。
“畜牧业每年产生18亿吨牛的粪便,”al-Dahhan说。”“如果坐在田地,肥料的甲烷释放到大气中,或者它会导致地下水污染,灰尘、氨浸出,更不用说坏气味。处理粪便的厌氧消化摆脱环境威胁,同时生产生物能源。这一直是我们的愿景。”
那时和现在一样,100厌氧消化器操作在美国,但一个非常高的比例——76%——经常失败。他和他的同事们在华盛顿大学,橡树岭国家实验室,最终爱荷华州艾姆斯能源中心,爱荷华州,研究了配置、设计、流体力学和混合参数的反应堆,首先在实验室范围内,在反应堆不到四升的肥料。
“从来没有做过系统的研究,所以我们想要得到一个概念背后的高失败率的报道,“al-Dahhan说。“我们测试了注气、机械搅拌、泥浆循环和液体循环,在不同强度。我们发现,在实验室规模,所有不同的混合模式进行充分。”
然后他们去橡树岭实验室一个试验工厂和测试一个反应堆,100升。
“随着规模的增加,我们发现混合在成功运作起着非常重要的作用,“al-Dahhan说。“混合强度也很重要。我们发现,如果混合强度降低,失败往往是一个后果。”
粪便的厌氧消化是不透明的,这意味着了解厌氧消化的流体动力学al-Dahhan和他的同事开发了一个独特的mutiple-particle,放射性粒子跟踪系统,计算机自动计算流体动力学和伽马射线计算机断层扫描看到和在什么条件下发生生化停滞或死区。他们还分析了混合系统、流体动力学、剪切效应和反应堆的配置。
“我们用我们所有的知识重新设计商业蒸煮器在爱荷华州的能源中心,“al-Dahhan说。
今天有重新设计的蒸煮器正在运行。
“我们已经提供了基础的研究在未来扩大规模,”他说。“这个过程是复杂的,但我们试图简化它用作蒸煮器的快速评估和评价。最终的目标是一个简单的系统准备好现场,供农民使用生物能源生产和动物和农场废物管理。”