1.1.2 Vegetable Waste as a Digestio

1.1.2 Vegetable Waste as a Digestion Substrate
Source segregated food waste as described in section 1.1.1 above is typically a high calorific value material rich in carbohydrates, proteins and fats. In contrast vegetable waste (also a food waste) has very different characteristics. It has been included as part of the research as there are a growing number of anaerobic digestion facilities that are receiving single input material of this type. One such industry is the industrial mass production of pre-packed agricultural products which gives rise to a centralised availability of waste agricultural biomass. Thus, fruit and vegetable waste (FVW) is nowadays more likely to be
collected and treated as a single waste stream, and this itself may lead to operational problems in using digestion as a means of processing this type of waste.
Carbohydrate-rich substrates such as FVW are fast producers of VFAs (Mata-Alvarez et al., 2000), and may therefore have a tendency to accumulate VFA which can lead to acidity, low pH and process inhibition. The organic fraction of FVW typically includes about 75% sugars and hemicelluloses, 9% cellulose and 5% lignin (Raynal et al., 1998, Verrier et al., 1987). Although rich in energy-yielding compounds this may not be a well-balanced mix for anaerobic digestion. Maintaining a suitable carbon to nitrogen ratio is essential for sustainable digestion, with the optimum in the range of 25-30 (Hartmann and Ahring, 2006). In the case of substrates with an unfavourable C/N ratio, studies suggest that co¬digestion with other substrates that have complementary nutrient characteristics can improve process performance (Bouallagui et al., 2009).
The waste studied in this research was derived from high-value products grown in Kenya for export to Europe, which are first sorted and trimmed before being crated for air freight. This process generates substantial amounts of waste, as any sub-standard items are also rejected, and cannot be re-distributed for consumption for reasons of hygiene. Value could be reclaimed from this material, however, by AD to provide a reliable source of heat and electricity for product refrigeration and factory operations. This would also help to reduce spoilage and losses, by reducing the factory’s dependence on unreliable centralised power distribution systems, and would thus contribute to waste minimisation in the early stages of this product chain (Jiang et al., 2012).
The aim of this part of the research was therefore to assess the stability of the digestion process when processing a vegetable waste stream and to assess the potential net energy generation.
1.2 Aims and Objectives
This research has two major aims which were met by their dependent research objectives:
Aim 1. To provide supporting evidence to the theory that in the anaerobic digestion of food waste the formation of biogas is dominated by a hydrogenotrophic methanogenic
consortium and that the metabolic pathways are regulated by the supply of essential trace elements.
Objective 1: To identify and categorise the specific problems encountered in treating vegetable and food waste by means of a critical review of the studies undertaken on anaerobic digestion of these two substrates. This would include known inhibitors such as ammonia and long chain fatty acids (LCFA).
Objective 2: Through an in-depth literature review to present state-of-the-art knowledge of the biochemical pathways that underpins our understanding of the role of trace elements and their specific function in the anaerobic digestion process.
Objective 3: To develop a practical method using a radioactive carbon labelling technique to determine the predominant methanogenic route under high ammonia concentration in food waste digestion.
Objective 4: To develop a rapid and reliable method for the determination of LCFA in digesters treating food waste.
Objective 5: To carry out batch and semi-continuous fed experiments in order to determine the essential trace elements and their concentrations required to maintain stable digestion of food waste.
Objective 6: To determine the process limitations and optimum control procedures that will allow a maximum volumetric biogas productivity within a stable process
Aim 2. To assess the stability of the digestion process when processing a vegetable waste stream and to assess the potential for energy generation.
Objective 1: To carry out semi-continuous fed experiments in order to determine modes of operation that would allow stable operation of vegetable waste digesters. To consider the role of trace elements and the possibility of co-digestion to alter the carbon to nitrogen ratio.
Objective 2: To determine the energy yield from the digestion process and develop techniques to express this as a proportion of the potential energy in the substrate.

Kết quả (Việt) 2:

1.1.2 Xử lý chất thải thực vật như là một tiêu hóa Substrate
Nguồn chất thải thực phẩm tách biệt như được mô tả trong phần 1.1.1 ở trên thường là một nhiệt lượng vật chất có giá trị cao giàu carbohydrate, protein và chất béo. Trong phế thải thực vật tương phản (cũng là một sự lãng phí thực phẩm) có đặc tính rất khác nhau. Nó đã được bao gồm như là một phần của nghiên cứu là có một số lượng ngày càng tăng của các cơ sở tiêu hóa yếm khí được tiếp nhận nguyên liệu đầu vào duy nhất của loại hình này. Một trong những ngành công nghiệp là sản xuất hàng loạt các sản phẩm nông nghiệp đóng gói sẵn mà đưa đến một khả tập trung chất thải sinh khối nông nghiệp. Như vậy, trái cây và rau thải (FVW) là ngày nay nhiều khả năng được
thu gom và xử như một dòng chất thải duy nhất, và điều này tự nó có thể dẫn đến các vấn đề hoạt động trong việc sử dụng tiêu hóa như một phương tiện để xử lý loại chất thải.
Chất carbohydrate phong phú như FVW là nhà sản xuất nhanh chóng của VFAs (Mata-Alvarez et al., 2000), và do đó có thể có xu hướng tích lũy VFA có thể dẫn đến nồng độ axit, pH thấp và quá trình ức chế. Phần hữu cơ của FVW thường bao gồm khoảng 75% đường và hemicelluloses, 9% cellulose và lignin 5% (RAYNAL et al., 1998, Verrier et al., 1987). Mặc dù giàu hợp chất năng lượng năng suất này có thể không là một kết hợp cân bằng tốt cho tiêu hóa yếm khí. Duy trì một carbon phù hợp với tỷ lệ đạm là điều cần thiết cho tiêu hóa bền vững, với sự tối ưu trong khoảng 25-30 (Hartmann và Ahring, 2006). Trong trường hợp của các chất nền với một bất lợi C / N tỷ lệ, nghiên cứu cho rằng co¬digestion với các chất nền khác có đặc điểm dinh dưỡng bổ sung có thể cải thiện hiệu suất quá trình (Bouallagui et al., 2009).
Các chất thải được nghiên cứu trong nghiên cứu này được bắt nguồn từ cao -giá trị sản phẩm trồng ở Kenya để xuất khẩu sang châu Âu, lần đầu tiên được sắp xếp và cắt tỉa trước khi được crated cho vận tải hàng không. Quá trình này tạo ra một lượng đáng kể các chất thải, như bất kỳ mặt hàng không đạt tiêu chuẩn cũng bị từ chối, và có thể không được tái phân phối cho tiêu dùng vì lý do vệ sinh. Giá trị có thể được tái chế từ nguyên liệu này, tuy nhiên, bởi AD để cung cấp một nguồn đáng tin cậy của nhiệt và điện lạnh cho sản phẩm và nhà máy hoạt động. Điều này cũng sẽ giúp làm giảm sự hư hỏng và thiệt hại, bằng cách giảm sự phụ thuộc của nhà máy vào hệ thống phân phối quyền lực tập trung không đáng tin cậy, và do đó sẽ góp phần để lãng phí giảm thiểu trong giai đoạn đầu của chuỗi sản phẩm này (Jiang et al., 2012).
Mục đích của việc này do đó một phần của nghiên cứu là đánh giá sự ổn định của quá trình tiêu hóa khi chế biến một dòng chất thải thực vật và để đánh giá năng lượng thế hệ net tiềm năng.
1.2 Mục đích và mục tiêu
nghiên cứu này có hai mục tiêu chính mà họ đã gặp mục tiêu nghiên cứu phụ thuộc của họ:
Mục tiêu 1 . Để hỗ trợ cung cấp bằng chứng cho giả thuyết cho rằng trong quá trình tiêu hóa yếm khí các thực phẩm lãng phí sự hình thành của khí sinh học được thống trị bởi một vi sinh methanogenic hydrogenotrophic
tập đoàn và các con đường chuyển hóa được quy định bằng việc cung cấp các nguyên tố vi lượng cần thiết.
Mục tiêu 1: Xác định và phân loại các vấn đề cụ thể gặp phải trong điều trị rau và chất thải thực phẩm bằng phương tiện của một xem xét quan trọng của nghiên cứu thực hiện trên tiêu hóa kỵ khí của hai chất này. Điều này sẽ bao gồm các chất ức chế được biết đến như axit amoniac và chuỗi dài béo (LCFA).
Mục tiêu 2: Thông qua một văn học chiều sâu xem xét để trình bày nhà nước-of-the-nghệ thuật kiến thức của con đường sinh hóa là nền tảng của sự hiểu biết của chúng ta về vai trò của các dấu vết thành phần và chức năng cụ thể của họ trong quá trình tiêu hóa yếm khí.
Mục tiêu 3: Để phát triển một phương pháp thực tế bằng cách sử dụng một kỹ thuật ghi nhãn carbon phóng xạ để xác định con đường vi sinh methanogenic chiếm ưu thế dưới nồng độ amoniac cao trong quá trình tiêu hóa chất thải thực phẩm.
Mục tiêu 4: Để phát triển một phương pháp nhanh chóng và đáng tin cậy cho việc xác định LCFA trong hầm xử lý chất thải thực phẩm.
Mục tiêu 5: Để thực hiện hàng loạt và các thí nghiệm cho ăn bán liên tục để xác định các nguyên tố vi lượng cần thiết và nồng độ cần thiết để duy trì tiêu hóa ổn định của chất thải thực phẩm.
Mục tiêu 6: Để xác định hạn chế quá trình và thủ tục kiểm soát tối ưu mà sẽ cho phép một năng suất tối đa biogas thể tích trong một quá trình ổn định
Aim 2. Để đánh giá sự ổn định của quá trình tiêu hóa khi chế biến một dòng chất thải thực vật và đánh giá tiềm năng cho thế hệ năng lượng.
Mục tiêu 1: Thực hiện thí nghiệm cho ăn bán liên tục để xác định phương thức hoạt động mà sẽ cho phép hoạt động ổn định của phân hủy chất thải thực vật. Để xem xét vai trò của các nguyên tố vi lượng và khả năng đồng tiêu hóa làm thay đổi tỉ số cacbon nitơ.
Mục tiêu 2: Để xác định sản lượng năng lượng từ quá trình tiêu hóa và phát triển các kỹ thuật để diễn tả điều này như là một phần năng lượng tiềm năng trong chất nền .