Recent studies have shown that world crude oil reserve will be
exhausted by 2030. USA depends heavily on imported crude oil
and consumes 22% of the world crude oil production [1,2].
Depletion of fossil fuels and greenhouse gas emissions from combustion
of fossil fuels invigorated our tryst to look for environmental
friendly renewable energy sources. Therefore, development of
liquid fuel from biomass has been tried extensively in the last
few years. Energy Independence and Security Act (EISA) of U.S.
govt. has also enhanced the biomass based biofuel production [3,
reference therein].
Among the biomass feedstock, algal biomass has been attracting
great interest because of its low land footprint and high growth
rate [4]. Some life cycle analyses of bioenergy have been published
highlighting various advantages and disadvantages of algal biofuel
[5–9]. Among the various disadvantages, dewatering and drying of
algal biomass were reported as the main bottleneck to make algal
bioenergy energetically favorable [5]. Some researchers proposed
to reduce the energy burden of dewatering and drying, by processing
residual biomass further for bioenergy or valuable products
formation. Even though, most of the researchers concluded that
environmental friendly and energetically favorable algal bioenergy
production could be possible [7,10–14], Batan et al. [15] elaborated
the critical issue with N and P for bioenergy production, especially
resources of phosphorous are already scarce [16]. In that context,
bioenergy production using waste nutrients (N, and P) can reduce
our dependency on the inorganic nutrients for bioenergy
production.
In the USA, around 6 million ton of nitrogen and 1 million ton of
phosphorus are produced as a waste stream from the dairy operation
(calculated in this study). A few experimental studies demonstrated
successful uses of animal or municipal waste (contains N,
P) for algal biomass production [17,18]. Some of these waste based
algal bioenergy production processes showed high growth rate of
algae with low to medium lipid accumulation [17,19,20].
Chowdhury et al. [7] showed that energy burden and greenhouse
gas emission from the algal bioenergy was not dependent on the
lipid content of algae, if anaerobic digestion was used for residual
algal biomass processing. Anaerobic digestion (AD) recycles part of
the nutrients bound to the algal biomass and produces biogas.
Several recent studies showed successful uses of AD for treatment
of (i) algal biomass, (ii) algal biomass mixed with crude glycerol,
and (iii) dairy manure [21–25]. After anaerobic digestion, 30–40%
of the bound nutrients in the algal biomass remain in the sludge
generated from the anaerobic digester [26–28]. Recently, Zheng
et al. [29] showed that enzymatic hydrolysis solubilized a part of
the nutrients and carbohydrate present in the algal biomass.
Therefore, incorporating enzymatic hydrolysis in the residual biomass
management further reduces our dependency on inorganic
nutrients (N, P) for algal bioenergy production. However, due to
the ambient temperature in the US, outdoor algal biomass production
could not be possible throughout the year. Using dairy waste
nutrients produced in the US, this article estimated the potential
of bioenergy production and associated life cycle energy demand
and greenhouse gas emission for four alternative scenarios constructed
using various combination of following processes (i)
anaerobic digestion of dairy waste, (ii) algal biodiesel production
using effluent [solubilized nutrient (N, P)] from (i)] (iii) pyrolysis,
and (iv) enzymatic hydrolysis [Fig. 1]. Besides the above mentioned
scenarios, a scenario 0 was developed and description of the same
is given in section
Recent studies have shown that world crude oil reserve will beexhausted by 2030. USA depends heavily on imported crude oiland consumes 22% of the world crude oil production [1,2].Depletion of fossil fuels and greenhouse gas emissions from combustionof fossil fuels invigorated our tryst to look for environmentalfriendly renewable energy sources. Therefore, development ofliquid fuel from biomass has been tried extensively in the lastfew years. Energy Independence and Security Act (EISA) of U.S.govt. has also enhanced the biomass based biofuel production [3,reference therein].Among the biomass feedstock, algal biomass has been attractinggreat interest because of its low land footprint and high growthrate [4]. Some life cycle analyses of bioenergy have been publishedhighlighting various advantages and disadvantages of algal biofuel[5–9]. Among the various disadvantages, dewatering and drying ofalgal biomass were reported as the main bottleneck to make algalbioenergy energetically favorable [5]. Some researchers proposedto reduce the energy burden of dewatering and drying, by processingresidual biomass further for bioenergy or valuable productsformation. Even though, most of the researchers concluded thatenvironmental friendly and energetically favorable algal bioenergyproduction could be possible [7,10–14], Batan et al. [15] elaboratedthe critical issue with N and P for bioenergy production, especiallyresources of phosphorous are already scarce [16]. In that context,bioenergy production using waste nutrients (N, and P) can reduceour dependency on the inorganic nutrients for bioenergyproduction.In the USA, around 6 million ton of nitrogen and 1 million ton ofphosphorus are produced as a waste stream from the dairy operation(calculated in this study). A few experimental studies demonstratedsuccessful uses of animal or municipal waste (contains N,P) for algal biomass production [17,18]. Some of these waste basedalgal bioenergy production processes showed high growth rate ofalgae with low to medium lipid accumulation [17,19,20].Chowdhury et al. [7] showed that energy burden and greenhousegas emission from the algal bioenergy was not dependent on thelipid content of algae, if anaerobic digestion was used for residualalgal biomass processing. Anaerobic digestion (AD) recycles part ofthe nutrients bound to the algal biomass and produces biogas.Several recent studies showed successful uses of AD for treatmentof (i) algal biomass, (ii) algal biomass mixed with crude glycerol,and (iii) dairy manure [21–25]. After anaerobic digestion, 30–40%of the bound nutrients in the algal biomass remain in the sludgegenerated from the anaerobic digester [26–28]. Recently, Zhenget al. [29] showed that enzymatic hydrolysis solubilized a part ofthe nutrients and carbohydrate present in the algal biomass.Therefore, incorporating enzymatic hydrolysis in the residual biomassmanagement further reduces our dependency on inorganicnutrients (N, P) for algal bioenergy production. However, due tothe ambient temperature in the US, outdoor algal biomass productioncould not be possible throughout the year. Using dairy wastenutrients produced in the US, this article estimated the potentialof bioenergy production and associated life cycle energy demandand greenhouse gas emission for four alternative scenarios constructedusing various combination of following processes (i)anaerobic digestion of dairy waste, (ii) algal biodiesel productionusing effluent [solubilized nutrient (N, P)] from (i)] (iii) pyrolysis,and (iv) enzymatic hydrolysis [Fig. 1]. Besides the above mentionedscenarios, a scenario 0 was developed and description of the sameis given in section
การแปล กรุณารอสักครู่..

การศึกษาล่าสุดได้แสดงให้เห็นว่าโลกสำรองน้ำมันดิบจะหมดในปี 2030 สหรัฐอเมริกาขึ้นอยู่กับน้ำมันดิบที่นำเข้าและสิ้นเปลือง22% ของการผลิตน้ำมันในตลาดโลกน้ำมันดิบ [1,2]. พร่องของเชื้อเพลิงฟอสซิลและปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเผาไหม้ของซากพืชซากสัตว์เชื้อเพลิงสรรค์สถานที่นัดพบของเราที่จะมองหาสิ่งแวดล้อมที่เป็นมิตรแหล่งพลังงานหมุนเวียน ดังนั้นการพัฒนาเชื้อเพลิงเหลวจากชีวมวลที่ได้รับการพยายามอย่างกว้างขวางในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อิสระด้านพลังงานและพระราชบัญญัติการรักษาความปลอดภัย (EISA) ของสหรัฐรัฐบาล นอกจากนี้ยังมีการปรับปรุงการผลิตชีวมวลที่ใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ [3 อ้างอิงนั้น]. ท่ามกลางวัตถุดิบชีวมวลชีวมวลสาหร่ายที่ได้รับการดึงดูดความสนใจอย่างมากเพราะการปล่อยที่ดินที่ต่ำและการเจริญเติบโตสูงอัตรา[4] วงจรชีวิตของบางคนวิเคราะห์พลังงานชีวภาพได้รับการตีพิมพ์เน้นที่ประโยชน์ต่างๆและข้อเสียของเชื้อเพลิงชีวภาพสาหร่าย[5-9] ท่ามกลางข้อเสียต่างๆ dewatering และอบแห้งของชีวมวลสาหร่ายได้รับรายงานว่าคอขวดหลักที่จะทำให้สาหร่ายพลังงานชีวภาพพลังที่ดี[5] นักวิจัยบางคนเสนอเพื่อลดภาระการใช้พลังงานของ dewatering และการอบแห้งโดยการประมวลผลชีวมวลที่เหลือต่อไปสำหรับพลังงานชีวภาพหรือผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าก่อ แม้ว่าส่วนใหญ่ของนักวิจัยสรุปว่าเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ดีและพลังพลังงานชีวภาพสาหร่ายผลิตจะเป็นไปได้[7,10-14] Batan et al, [15] อธิบายปัญหาที่สำคัญที่มีไนโตรเจนและฟอสฟอรัสสำหรับการผลิตพลังงานชีวภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งทรัพยากรของฟอสฟอรัสที่ขาดแคลนอยู่แล้ว[16] ในบริบทที่การผลิตพลังงานชีวภาพโดยใช้สารอาหารขยะ (N, และ P) สามารถลดการพึ่งพาของเราในสารอาหารนินทรีย์สำหรับพลังงานชีวภาพการผลิต. ในสหรัฐอเมริกาประมาณ 6 ล้านตันของไนโตรเจนและ 1 ล้านตันของฟอสฟอรัสที่มีการผลิตเป็นน้ำเสียจากการดำเนินการนม(คำนวณในการศึกษาครั้งนี้) ศึกษาการทดลองแสดงให้เห็นเพียงไม่กี่ใช้ประสบความสำเร็จของสัตว์หรือขยะ (มี N, P) สำหรับการผลิตชีวมวลสาหร่าย [17,18] บางส่วนของเสียดังกล่าวจากกระบวนการผลิตพลังงานชีวภาพสาหร่ายแสดงให้เห็นว่าอัตราการเจริญเติบโตสูงของสาหร่ายที่มีระดับต่ำการสะสมไขมันปานกลาง[17,19,20]. เชา et al, [7] แสดงให้เห็นว่าภาระพลังงานและเรือนกระจกที่ปล่อยก๊าซจากพลังงานชีวภาพสาหร่ายที่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับไขมันของสาหร่ายถ้าไม่ใช้ออกซิเจนในการย่อยอาหารที่ใช้สำหรับส่วนที่เหลือในการประมวลผลชีวมวลสาหร่าย การย่อยอาหารที่ไม่ใช้ออกซิเจน (AD) รีไซเคิลส่วนหนึ่งของสารอาหารที่ผูกไว้กับชีวมวลสาหร่ายและผลิตก๊าซชีวภาพ. การศึกษาล่าสุดหลายแสดงให้เห็นว่าการใช้งานที่ประสบความสำเร็จของการโฆษณาในการรักษา(i) ชีวมวลสาหร่าย (ii) ชีวมวลสาหร่ายผสมกับกลีเซอรอลดิบและ(iii) ปุ๋ยนม [21-25] หลังจากการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจน 30-40% ของสารอาหารที่ถูกผูกไว้ในชีวมวลสาหร่ายยังคงอยู่ในตะกอนที่เกิดจากการหมักออกซิเจน [26-28] เมื่อเร็ว ๆ นี้เจิ้งเหอet al, [29] แสดงให้เห็นว่าการย่อยของเอนไซม์ละลายส่วนหนึ่งของสารอาหารและคาร์โบไฮเดรตอยู่ในชีวมวลสาหร่าย. ดังนั้นการใช้มาตรการการย่อยของเอนไซม์ในชีวมวลที่เหลือจัดการยังช่วยลดการพึ่งพาของเราในนินทรีย์สารอาหาร(N, P) สำหรับการผลิตพลังงานชีวภาพสาหร่าย แต่เนื่องจากอุณหภูมิในสหรัฐอเมริกา, การผลิตชีวมวลสาหร่ายกลางแจ้งไม่สามารถเป็นไปได้ตลอดทั้งปี การใช้ของเสียจากนมสารอาหารที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาบทความนี้ประมาณศักยภาพของการผลิตพลังงานชีวภาพและความต้องการพลังงานวงจรชีวิตที่เกี่ยวข้องและการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสำหรับสี่สถานการณ์ทางเลือกที่สร้างขึ้นโดยใช้การรวมต่างๆดังต่อไปนี้กระบวนการ(i) การเติมออกซิเจนของเสียนม (ii) สาหร่ายผลิตไบโอดีเซลโดยใช้น้ำทิ้ง[ละลายสารอาหาร (N, P)] จาก (i)] (iii) ไพโรไลซิ, และ (iv) การย่อยของเอนไซม์ [รูป 1] นอกจากที่กล่าวข้างต้นสถานการณ์สถานการณ์ 0 ได้รับการพัฒนาและรายละเอียดของเดียวกันจะได้รับในส่วน
การแปล กรุณารอสักครู่..
