Methane, as a greenhouse gas, is some 21~25 times more detrimental to the environmental than carbon dioxide. Landfills generally constitute the most important anthropogenic source, and methane emission from landfill was estimated as 35~73 Tg per year. Biological approaches using biocover (open system) and biofilter (closed system) can be a promising solution for older and/or smaller landfills where the methane production is too low for energy recovery or flaring and installation of a gas extraction system is inefficient. Methanotrophic bacteria, utilizing methane as a sole carbon and energy source, are responsible for the aerobic degradation (oxidation) of methane in the biological systems. Many bench-scale studies have demonstrated a high oxidation capacity in diverse filter bed materials such as soil, compost, earthworm cast and etc. Compost had been most often employed in the biological systems, and the methane oxidation rates in compost biocovers/boifilters ranged from 50 to $700\;g-CH_4\;m^{-2}\;d^{-1}$. Some preliminary field trials have showed the suitability of biocovers/biofilters for practical application and their satisfactory performance in mitigation methane emissions. Since the reduction of landfill methane emissions has been linked to carbon credits and trading schemes, the verified quantification of mitigated emissions through biocovers/biofilters is very important. Therefore, the assessment of in situ biocovers/biofilters performance should be standardized, and the reliable quantification methods of methane reduction is necessary.
Joo, Yeong-Hee;Jeon, Yong-Woon;Calilung, Edwin J.;Elepano, Arnold R.
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.18
no.4
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pp.325-335
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1985
Biogas production from agricultural wastes were summarized as follows: 1. Biogas Generation Characteristics of Various Manures and Residues a. Gas yield from crop residues like rice straw, rice hull, corn stalk and coconut husk can be improved by addition of animal manures. b. Gas yield from coconut husk can be improved through aerobic fermentation for at least one week before loading in the digester. c. Gas yield from fresh rice straw is better than from pre-fermented one, whether alone or in combination with animal manures. d. Initial study has shown that fresh azolla can be substituted for animal manures in manurerice straw combinations and gas yield derived based on unit volatile solids loaded is actually better than for manure-residue combinations. e. Gas production is highly sensitive to substrate pH and becomes almost nil at a pH of below 6. 2. Effect of ambient conditions and other factors on biogas production in a house hold-size digester. a. Results showed that compaction of rice straw in straw-manure combination can reduce gas yield compared with loosely mixed straw. b. The effective gas production period extended to 70 days using freshly threshed rice straw and fresh cattle manure as feed material. c. Underground and above ground digesters with shade have relatively more stable substrate temperature than aboveground exposed digesters. This relative temperature instability may likely be the reason for lower gas yield for the exposed aboveground digester loaded with loose straw-cattle manure substrate, compared with the underground digester with the same substrate. 3. Economic Analysis a. Based on prevailing costs of fuel, materials, and labor in the Philippines, biogas produced from the household size system is cheaper than either LPG or kerosene. b. If other benefits like organic fertilizer, pollution control and convenience are considered, biogas will surely be the best alternative fuel source.
상대적으로 이산화탄소 배출량이 적으며, 기존의 천연가스를 대체할 수 있고, 21세기 신 에너지원으로 기대되고 있는 메탄 하이드레이트(Methane hydrate)는 태평양과 대서양의 대륙사면 및 대륙붕, 남극대륙의 주변해역 등지에서 자연적으로 발생한 메탄 하이드레이트의 분포가 확인되었으며, 그 매장량의 1조 탄소톤 이상으로 기존 화석연료의 매장량이 5천억 탄소톤, 대기중의 메탄가스가 3억 6천만 탄소톤임을 고려할 때 2배에 이르는 막대한 양이라고 보고하였다. 따라서 메탄 하이드레이트는 화석에너지를 대체할 수 있는 차세대 청정 에너지 또는 대체 에너지원으로서의 무한한 잠재력을 가지고 있어 새로운 에너지분야로 크게 주목을 받고 있다. 또한 하이드레이트는 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해된다. 만약, 특성을 역으로 이용하여 산업적으로 고체화 수송을 할 경우 화수송보다 18-24%의 비용절감이 이루어질 것으로 예상되어진다. 그러나 메탄 하이드레이트를 인공적으로 만들경우 물과 가스의 반응율이 낮아 하이드레이트 형성시간이 상당히 길고 가스 충진율도 낮다. 따라서 본 연구에서는 하이드레이트를 빨리 만들며 가스 충진율도 증가시키기 위하여 증류수와 다공성물질이며 나노세공(Nano pore)을 가지고 있는 제올라이트를 증류수에 첨가하고, 초음파 분산하여 만든 혼합유체를 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트 형성 실험을 수행하여 비교 분석하였다. 그 결과 0.01 wt% 제올라이트 혼합유체에서 증류수보다 하이드레이트가 훨씬 빨리 생성되었으며, 메탄가스소모량은 ${\Delta}T_{subc}$=0.5K에서 약 4배 높음을 보였다.
본 연구에서는 촉매상에서 메탄의 산화시 발생되는 반응열을 이용하고 반응생성물과 미반응 메탄과의 개질반응에 의해 합성가스의 수율을 증대시키기 위하여 연소촉매와 개질촉매를 연속적으로 배치한 hybrid 촉매상에서 개질촉매에 따른 메탄의 부분산화반응의 반응 특성과 합성가스 수율에 미치는 영향을 관찰하였다. 메탄의 산화를 위해서 Pt-Rh/cordierite 촉매를 사용하였으며, 개질촉매로는 상업용 개질촉매인 R67, ICI46-1, 수성가스 전환반응촉매인 LX821 촉매와 6 wt% Ni/cordierite 촉매를 사용하였다. 실험결과 연소촉매와 개질촉매를 연속적으로 사용한 경우 메탄의 산화 과정에서 생성된 CO2 및 H2O가 미반응 메탄과의 개질반응 촉진으로 인하여 합성가스이 수율이 증가됨을 확인할 수 있었다. 이때 생성되는 합성가스의 H2/CO 몰비는 온도에 따라 감소하는 것으로 나타났으며, 80$0^{\circ}C$에서 촉매에 따라 2.2~2.8의 값을 가짐을 알 수 있었다. 개질촉매로 R67 및 Ni/cordierite 촉매를 사용하였을 경우 가장 높은 합성가스의 수율을 얻을 수 있었으며, 연소촉매와 개질촉매의 질량비는 1:1~1:2에서 가장 높은 수율의 합성가스를 얻을 수 있었다. 메탄과 산소의 몰비가 2:2에서 메탄의 전환율과 수소 수율이 가장 높게 나타났으며 메탄의 몰비 증가에 따라 감소되는 경향을 보였다.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.21
no.1
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pp.62-68
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2013
The effect of organic substance on its degradation rate in burial site was investigated using batch tests. Substrate were swine and cattle with the initial concentrations of 2, 4, 6, 8, and 10 g VS(volatile solids)/L, respectively. The highest methane production rates of swine and cattle were found at 2 g VS/L as 46.3 and 48.4 ml CH4/g VS.d, respectively. As substrate concentration increased, the methane production rate decreased. The inhibition constants were n and m that were estimated using nonlinear inhibition model. The values of n and m were inhibition constants of methane production rate and ultimate methane yield, respectively. The values of n and m were 4.9 and 0.6 on swine and 1.1 and 0.4 on cattle. The methane production rate was responded sensitively by increase and decrease of substrate concentration, whereas ultimate methane yield do not relatively. From a relation between n and m, inhibitory effect of substrate concentration was confirmed as uncompetitive inhibition.
We confirmed methane production and reduction of pollution during anaerobic digestion of milk waste and analyzed the economic potential of using milk waste as a renewable energy source. The milk waste sludge was obtained from the Pasteur milk factory and processed by anaerobic digestion to produce methane. The methane production from two completely mixed tank reactors with an effective capacity of 6 ${\ell}$, 15 days of hydraulic retention time (HRT), and a mid-temperature of $35^{\circ}C$ averaged 4.11 ${\ell}$/day. The total chemical oxygen demand (TCOD) during production decreased from an initial 31,416 mg/${\ell}$ to 13,500 mg/${\ell}$, showing a maximum TCOD removal efficiency of 60%. When HRT was reduced to 12 days, methane production increased by 44% under a high-temperature condition of $55^{\circ}C$. An economic analysis based on these results was applied to a Korean milk factory of typical size and demonstrated that the installation of an anaerobic digester could provide sufficient economic profit.
Park, Sang-Min;Jun, Hang-Bae;Park, Noh-Back;Oh, Gyu-Hwan
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.11
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pp.1174-1179
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2005
Up-flow sludge blanket(USB) reactors were used to investigate the effects of N/C(${NO_3}^--N/COD$) ratio on simultaneous denitrification and methanogenesis processes. Without nitrate feeding, 84% of the influent COD was converted into methane. With the increase of N/C ratio, nitrogen gas increased while methane production decreased and stopped finally at the N/C ratio over 0.20. Influent nitrate was completely denitrified into nitrogen gas while nitrate removal efficiency dropped below 40% at N/C ratio of 0.40 because of deficiency in organic carbon. Fraction of COD utilized by denitrification increased at higher N/C ratios. Methanogenesis started to be effected at N/C ratio of 0.05, which could explain the competition for organic carbon between these microorganisms such as denitrifiers and methanogens, rather than inhibitory effect of nitrate and its intermediates. Critical N/C ratio for simultaneous denitrification and methanogenesis was found to be 0.20. Influent COD was removed over 92% by denitrification, methanogenesis and other biochemical reactions including cell growth at these N/C ratios.
Lee, Yoonseok;Bharanidharana, Rajaraman;Park, Jae-Hyun;Jang, Sun Sik;Yeo, Joon Mo;Kim, Wan Young;Kim, Kyoung Hoon
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.36
no.2
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pp.104-108
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2016
The objective of this study was to determine how feeding forage and concentrate separately (SF) or as a total mixed ration (TMR) affects enteric methane production of cattle. Six Holstein steers ($203{\pm}22.5kg$) were used in a $2{\times}3$ changeover design experiment. Experimental diets (TMR and SF) consisted of compound feed, timothy hay and soybean curd residue in a ratio of 40:48:12, respectively, and diets were fed at 10% of metabolic body weight, on an as-fed basis. There were no differences in dry matter intake and enteric methane production (g/d) between SF and TMR but the methane conversion rate (methane energy/GE intake) of TMR was significantly higher (p=0.05) than that of SF. The mean methane emission factor (kg/head/year) and conversion rate of the two treatments were 21.4 and 0.05, respectively. There was a strong relationship between metabolic body weight and enteric methane production (p<0.001). At the present time, further studies may be necessary in order to establish the effects of TMR and SF on enteric methane production.
Kim, Jo-Cheon;Kim, Gi-Jun;Lee, Gi-Wan;Jeon, Jin;Lee, Jae-Hyung;Han, Beom-Su;Lim, Su-Gil
Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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2001.11a
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pp.289-290
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2001
비메탄계 휘발성 유기화합물(Non-Methane Volatile Organic Compounds; NMVOCs)은 많은 부분이 용제를 사용하는 공정에서 발생되어 광화학적 산화물 형성 등의 대기질 악화를 초래시키는 것으로 알려져 있다. 반면에 메탄가스는 지구온난화의 원인물질로 환경에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있고, 국내의 쓰레기 매립지에서 발생되는 양은 년간 112만톤으로 추정되어 메탄의 자원화나 처리에 대한 연구가 매우 필요한 실정이다. (중략)
Kim, Jung-Kwang;Choi, Jae-Min;Kim, Jae-Yoon;Park, Joon-Kyu;Lee, Chae-Young
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.22
no.1
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pp.49-56
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2014
This study was conducted to investigate the biodegradation characteristics of swine and cattle using anaerobic batch tests. The results showed that the maximum methane production rate($MPR_{max}$) and acclimation time(AT) of swine were 46.7 mL $CH_4/g$ VS.d and 17.2 d, respectively. The $MPR_{max}$ and AT of cattle were 56.5% and 24.0% lower than those of swine. The characteristics of anaerobic biodegradation varied with livestock species but $MPR_{max}$ and AT increased linearly with the content of lipid. The $MPR_{max}$ and AT of cattle with content of lipid were more sensitive than those of swine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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