Influence of qualitative composition of raw materials on the production of hydrogen by microorganisms

Authors

  • Н. Б. Голуб Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»
  • Д. І. Жураховська Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»
  • В. Л. Чумак Національний авіаційний університет

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.55.5475

Keywords:

agricultural waste, anaerobic fermentation, cellulose, hydrogen, microorganisms

Abstract

The aim was to study the influence of the quality of the agricultural waste materials to the process of producing hydrogen group of microorganisms. Researches were conducted by microbiological and chromatographic methods of analysis. The process of producing hydrogen passes using agricultural waste in anaerobic mesophilic regime for the use of groups of microorganisms. On all types of waste found production of hydrogen. The pretreatment of raw material increases access of microorganisms to nutrients, destruction of lignino-cellulosic frame and decontamination of methanegenic bacterias. The aging of culture leads to transition the butyric type of fermentation to acetone-butyric type, which causes decreasing the yield of hydrogen. The maximum yield of hydrogen was 128 g H2 per kg of cellulose. It was obtained by using barley straw as raw material, which contains great amount of hemicelluloses.

Author Biographies

Н. Б. Голуб, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»

Голуб Наталія Борисівна. Кандидат хімічних наук. Доцент.

Кафедра екобіотехнології та біоенергетики, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, Україна.

Освіта: Київський державний університет ім. Т.Г. Шевченка, Київ, Україна (1978).

Напрям наукової діяльності: біоенергетика, переробка відходів, мікроводорості

Д. І. Жураховська, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»

Жураховська Дарина Ігорівна. Магістр.

Кафедра екобіотехнології та біоенергетики, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, Україна

В. Л. Чумак, Національний авіаційний університет

Чумак Віталій Лукіч. Доктор хімічних наук. Професор.

Завідувач кафедри хімії і хімічної технології, Національний авіаційний університет, Київ, Україна.

Освіта:  Київський політехнічний інститут, Київ, Україна (1972).

Напрям наукової діяльності: фізична хімія розчинів та електролітів

References

Кузык Б.Н. На пути к водородной энергетике / Б.Н. Кузык, В.И. Кушлин, Ю.В. Яковец.  Москва: Ин-т эконом. стратегий. 2005.  160 с.

Марков С.А. Биоводород: возможное использование водоростей и бактерий для получения молекулярного водорода / С.А. Марков // Альтернативная энергетика и экология.  2007.  Т. 45, № 1.  С. 3035.

Нетрусов А.И. Практикум по микробиологии: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук и др.; под ред. А.И. Нетрусова. – Москва: Издат. центр «Академия», 2005. – 608 с.

Одержання біоводню в анаеробних процессах / Н.Б. Голуб, Д.І. Жураховська, К.В. Нікуліна, Н.В. Нікуліна // Відновлювальна енергетика, 2009.  № 2.  С. 65.

Синицин А.П. Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов / А.П. Синицин, А.В. Гусаков, В.М. Черноглазов.  Москва: Изд-во МГУ, 1995.  224 с.

Тарасов Б.П. Водородная энергетика: прошлое, настоящее, виды на будущее / Б.П. Тарасов, М.В. Лотоцкий // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева).  2006.  Т. L.  С. 113.

Хроматоргаф лабораторный ЛХМ–8МД: техническое описание инструкция по эксплуатации.  Москва: Опытный завод «Хроматограф», 1992. – 50 с.

Цыганков А.А. Получение водовода биологическим путем / А.А. Цыганков // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева).  2006.  Т. L.  № 6.  C. 33.

El-Sakhawy, M.; Ha, M.L. 2007. Physical and mechanical properties of microcrystalline cellulose prepared from agricultural residues. Carbohydrate Polum. N 67: 110.

Ganesh, D. Saratale; Shing-Der, Chen; Yung-Chung, Lo; Rijuta, G. Saratale; Jo-Shu, Chang. 2008. Outlook of biohydrogen production from lignocellulosic feedstock using dark fermentation  a rewiew. Journal of Scientific and Industrial Research. Vol. 67: 962979.

Lemi, Turker; Selcuk, Gumus; Alper, Tapan. 2008. Biohydrogen production: molecular aspects. Journal of Scientific and Industrial Research. Vol. 67: 9941016.

Rozendal, R.A.; Hamelers, H.V.M.; Euverink, G.J.W.; Metz, S.J.; Buisman, C.J.N. 2006. Principle and perspectives of hydrogen production through biocatalyzed electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy. N 31: 16321640.

Souichiro, Kato; Shin, Haruta; Zong, Jun Cui; Masaharu, Ishii; Yasuo, Igarashi. 2005. Stable Coexistence of Five Bacterial Strains as a Cellulose–Degrading Community. Appl. Environ. Microbiol. Vol. 71, N 11: 7099–7106.

Yongzhen, Tao; Yang, Chen; Yongqiang, Wu. 2007. High hydrogen yield from a two-step process of dark-and photo-fermentation of sucrose / // International journal of hydrogen energy Y. Vol. 32, N 2: 200206. ISSN: 0360-3199 CODEN: IJHEDX.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Солома

Kuzyk, B.N.; Kushlin, V.I.; Yakovets, Yu.V. 2005. On the Road to Hydrogen Energy. Moscow, The Institute of Economic Strategies. 160 p. (in Russian).

Markov, S.A. 2007. Biohydrogen: the possible use of algae and bacteria to produce molecular hydrogen. Alternative Energy and Ecology. Vol. 45, N 1: 3035 (in Russian).

Netrusov, A.I.; Egorova, M.A.; Zakharchuk, L.M. et al. 2005. Workshop on microbiology. Textbooks for high school students. Edited by A.I. Netrusov. Moscow, Publishing Center “The Academy”. 608 p. (in Russian).

Golub, N.B.; Zhurahovska, D.І.; Nіkulіna, K.V.; Nіkulіna, N.V. 2009. Biohydrogen production within anaerobic processes. Renewable Energy. N 2: 65 (in Ukrainian).

Sinitsin, A.P.; Gusakov, A.V.; Chernoglazov, V.M. 1995. Bioconversion of lignocellulosic materials. Moscow, Moscow State University Press. 224 p. (in Russian).

Tarasov, B.P.; Lototskyy, M.V. 2006. Hydrogen Energy: Past, Present and prospects for the future. Russian chemical journal. Vol. L: 113 (in Russian).

Chromatograph laboratory LHM-8MD: technical manual. R&D Plant “Chromatograph”. Moscow, 1992. 50 p. (in Russian).

Tsygankov, A.A. 2006. Biological hydrogen production. Russian Journal of Chemistry (Journal of Mendeleev Russian chemical society). Vol. L, N 6: 33 (in Russian).

El-Sakhawy, M.; Ha, M.L. 2007. Physical and mechanical properties of microcrystalline cellulose prepared from agricultural residues. Carbohydrate Polum. N 67: 110.

Ganesh, D. Saratale; Shing-Der, Chen; Yung-Chung, Lo; Rijuta, G. Saratale; Jo-Shu, Chang. 2008. Outlook of biohydrogen production from lignocellulosic feedstock using dark fermentation  a rewiew. Journal of Scientific and Industrial Research. Vol. 67: 962979.

Lemi, Turker; Selcuk, Gumus; Alper, Tapan. 2008. Biohydrogen production: molecular aspects. Journal of Scientific and Industrial Research. Vol. 67: 9941016.

Rozendal, R.A.; Hamelers, H.V.M.; Euverink, G.J.W.; Metz, S.J.; Buisman, C.J.N. 2006. Principle and perspectives of hydrogen production through biocatalyzed electrolysis. International Journal of Hydrogen Energy. N 31: 16321640.

Souichiro, Kato; Shin, Haruta; Zong, Jun Cui; Masaharu, Ishii; Yasuo, Igarashi. 2005. Stable Coexistence of Five Bacterial Strains as a Cellulose–Degrading Community. Appl. Environ. Microbiol. Vol. 71, N 11: 7099–7106.

Yongzhen, Tao; Yang, Chen; Yongqiang, Wu. 2007. High hydrogen yield from a two-step process of dark-and photo-fermentation of sucrose / // International journal of hydrogen energy Y. Vol. 32, N 2: 200206. ISSN: 0360-3199 CODEN: IJHEDX.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Солома

Published

11-05-2013

How to Cite

Голуб, Н. Б., Жураховська, Д. І., & Чумак, В. Л. (2013). Influence of qualitative composition of raw materials on the production of hydrogen by microorganisms. Proceedings of National Aviation University, 55(2), 224–230. https://doi.org/10.18372/2306-1472.55.5475

Issue

Section

BIOTECHNOLOGY