Китайские исследователи выявили эффекты использования статического магнитного поля, способствующие увеличению выпуска ценного синтетического биогаза из отходов сельскохозяйственного производства. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Разработка и использование энергии биомассы в сельской местности является важной стратегией сокращения использования ископаемых видов топлива и связанных с этим выбросов углерода. Сельскохозяйственные отходы, такие как солома и навоз, содержат много углеводов, таких как глюкоза, крахмал, целлюлоза и т. д., которые можно использовать в качестве источников питательных веществ для бактерий и тем самым способствовать производству биогаза.
Теперь совместная исследовательская группа под руководством доктора Чжан Яньхуэй из Шэньчжэньского института передовых технологий (SIAT) Китайской академии наук (КАН) обнаружила, что магнитное поле может помочь существенно увеличить производство синтетического биогаза. В исследовании также участвовали профессор Чжао Бо из Северо-восточного электроэнергетического университета (NEEPU) и профессор Ян Юи из Уханьского ботанического сада КАН.
Исследователи обнаружили позитивные эффекты использования статического магнитного поля (ПМП) в присутствии добавки двуокиси титана-вспененного никеля (TiO2-FNi) с биоаффинностью во время анаэробного сбраживания и метанирования кукурузной соломы. В этом процессе TiO2-FNi осаждается на дно реактора в объемном виде, а внешнее магнитное поле создается постоянными магнитами.
Добавка двуокиси титана-вспененного никеля, использованная в этом исследовании, представляет собой пористый проводящий материал. Его пористая структура и многоканавочная поверхность наряду с небиотоксичностью TiO2 повышают его пригодность для адгезии микрофлоры и образования электроактивных биопленок, способствующих переносу электронов.
Интенсивность магнитного поля регулируется путем контроля расстояния между постоянным магнитом и днищем реактора. Взаимодействие с магнитным полем дополнительно повышает скорость пролиферации клеток (разрастания ткани организма путём размножения клеток делением) и гликолиза (окисления глюкозы с образованием молекул пировиноградной кислоты).
При степени извлечения композиционного материала TiO2-FNi, достигающей 99,29%, процесс показал хороший потенциал извлечения и безвредность для окружающей среды. Анализ энергетического баланса также показал, что процесс анаэробного брожения в опытной группе составил 43,68%, что на 13,2% выше, чем в контрольной партии биосырья, обработанной традиционными методами.
Экспериментальные результаты показали, что образование метана увеличилось на 44,71% при магнитном поле и каталитических добавках. «За счет усиления производства метана путем прямого межвидового переноса электронов реализуется рециркуляция CO2 и снижается выброс углерода в процессе реакции», – объяснил этот эффект д-р Чжан.