3.3. Vaporisation of end-products
The high vaporisation of end-products (CO2 and CH4) in
methanogenesis converted the process from an exothermic to
an endothermic reaction. Fig. 4 shows the enthalpy changes in
methanogenesis according to the change of end-products; (CO2
(aq.) +CH4 (aq.)), (CO2 (aq.) +CH4 (g)), and (CO2 (g)+CH4
(g)), respectively against the increase of the initial mole fraction
(x) for the HAc. The thermodynamic model suggests that CO2
Fig. 4. Enthalpy changes in methanogenesis at 25 ◦C and 1 atm depending on
the states of end-products.
vaporisation significantly increases the overall enthalpy change
rather than other vaporisation.
4. Conclusions
For the maintenance of living microorganisms (methanogens)
in a complex ecological system (anaerobic digestion process),
the microorganisms use the chemical energy released by
their own catabolism. In this paper, the thermodynamic equilibrium
model shows that the overall catabolic reactions of
methanogens can, under batch isothermal, and isobaric conditions
(25 ◦C+ 1 atm), decompose acetic acid (HAc) completely
into end-products (methane and carbon dioxide). The endproducts
then expand into the vapour phase due to their high
volatility.
The model shows that hydrogen ion concentration (pH) controls
the acetic acid (HAc) degradation (mol of decomposed
HAc/mol of initial HAc), high H+ concentration leads to low
decomposition. The modelled equilibrium pH value of approximately
4 (cf. pKaof HAc), however, are low in comparison
to empirical observations (pH 7–8). This phenomenon results
from the initial substrate (acetic acid). The pH value does
not affect the methane yield (mol of produced CH4/mol of
HAc decomposed) but it does change the solubility of carbon
dioxide.
The model also shows that the solubility/vaporisation of carbon
dioxide has an influence on the overall enthalpy change
in the model system. The vaporisation of the carbon dioxide
requires energy, which can be sufficient to make an exothermic
system endothermic. The thermodynamic equilibrium model,
therefore, suggests that injection of carbon dioxide into the
system would not affect methane conversion, or acetic acid
degradation significantly. However, gas collection from the
vapour phase may result in better degradation of acetic acid, but
will require the supply of much more external energy (thermal
energy) to the system.
This equilibrium model indicates the possibility of interpreting
the behaviour of bioprocesses that proceed close to
equilibrium and discriminating behaviour from “true” inhibition,
which occurs when processes are far from equilibrium.
Such knowledge can be used to inform the development of future
bio-kinetic models of anaerobic digestion process.
3.3. vaporisation ชิ้นงานVaporisation สูงสิ้นสุดผลิตภัณฑ์ (CO2 และ CH4) ในmethanogenesis แปลงเป็นกระบวนการจากการ exothermic เพื่อเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน Fig. 4 แสดงการเปลี่ยนแปลงความร้อนแฝงในmethanogenesis ตามการเปลี่ยนแปลงของผลิตภัณฑ์สิ้นสุด (CO2(aq.) + (aq.) CH4), (CO2 (aq.) + CH4 (g)), และ (CO2 (g) + CH4(g)), กับการเพิ่มขึ้นของเศษส่วนโมลเริ่มต้นตามลำดับ(x) สำหรับฮงแฮ็ค แนะนำแบบจำลองทางอุณหพลศาสตร์ที่ CO2Fig. 4 ความร้อนแฝงเปลี่ยน methanogenesis 25 ◦C และ 1 atm อยู่บนสถานะของผลิตภัณฑ์สุดท้ายvaporisation เพิ่มการเปลี่ยนแปลงความร้อนแฝงโดยรวมอย่างมีนัยสำคัญดี กว่า vaporisation อื่น ๆ4. บทสรุปสำหรับการบำรุงรักษาชีวิตจุลินทรีย์ (methanogens)ในระบบนิเวศน์ซับซ้อน (กระบวนการย่อยอาหารที่ไม่ใช้ออกซิเจน),จุลินทรีย์ใช้พลังงานเคมีที่ออกโดยแคแทบอลิซึมของตนเอง ในเอกสารนี้ สมดุลทางอุณหพลศาสตร์แบบจำลองแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยา catabolic โดยรวมของmethanogens สามารถ ภายใต้เงื่อนไข isothermal และ isobaric ชุด(25 ◦C + 1 atm), เปื่อยกรดอะซิติก (ฮงแฮ็ค) อย่างสมบูรณ์เป็นสิ้นสุดผลิตภัณฑ์ (มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์) Endproductsแล้ว ขยายเข้าไปในเฟสไอเนื่องจากความสูงความผันผวนแบบแสดงที่ไฮโดรเจนไอออนควบคุมความเข้มข้น (ค่า pH)สร้างกรดอะซิติก (ฮงแฮ็ค) (โมลของย่อยสลายไปHAc/mol ฮงแฮ็คเริ่มต้น), ความเข้มข้น H + สูงนำไปสู่ที่ต่ำแยกส่วนประกอบ การคือ แบบจำลองสมดุลค่า pH ของประมาณ4 (มัทธิว pKaof ฮงแฮ็ค), อย่างไรก็ตาม จะต่ำสุดในการเปรียบเทียบการสังเกตผล (pH 7 – 8) ผลของปรากฏการณ์นี้จากพื้นผิวเริ่มต้น (กรดอะซิติก) ค่า pH ไม่ไม่มีผลต่อผลผลิตมีเทน (โมลของ CH4 ผลิตโมลของฮงแฮ็คแยก) แต่จะเปลี่ยนการละลายของคาร์บอนไดออกไซด์แบบแสดง ที่/vaporisation ละลายของคาร์บอนไดออกไซด์มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความร้อนแฝงโดยรวมในระบบแบบจำลอง Vaporisation ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต้องการพลังงาน ซึ่งเพียงพอที่จะทำการ exothermicระบบดูดความร้อน รูปแบบจำลองสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ดังนั้น จึง แนะนำว่า การฉีดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปในตัวระบบจะส่งผลต่อแปลงมีเทน หรือกรดอะซิติกสลายตัวมากขึ้น อย่างไรก็ตาม แก๊สคอลเลกชันไอระยะอาจส่งผลในการลดประสิทธิภาพที่ดีขึ้นของกรดน้ำส้ม แต่จะต้องจัดหาพลังงานภายนอกมากขึ้น (ความร้อนพลังงาน) ไปยังระบบรูปแบบจำลองสมดุลนี้บ่งชี้ความเป็นไปได้ของการตีความพฤติกรรมของ bioprocesses ที่ดำเนินการใกล้เคียงกับสมดุลและพฤติกรรมรับการจำแนกจากยับยั้งการ "จริง"ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อกระบวนการจากสมดุลสามารถใช้ความรู้นั้นเพื่อให้การพัฒนาในอนาคตรุ่นไบโอเดิม ๆ ของกระบวนการย่อยอาหารที่ไม่ใช้ออกซิเจน
การแปล กรุณารอสักครู่..

3.3. Vaporisation of end-products
The high vaporisation of end-products (CO2 and CH4) in
methanogenesis converted the process from an exothermic to
an endothermic reaction. Fig. 4 shows the enthalpy changes in
methanogenesis according to the change of end-products; (CO2
(aq.) +CH4 (aq.)), (CO2 (aq.) +CH4 (g)), and (CO2 (g)+CH4
(g)), respectively against the increase of the initial mole fraction
(x) for the HAc. The thermodynamic model suggests that CO2
Fig. 4. Enthalpy changes in methanogenesis at 25 ◦C and 1 atm depending on
the states of end-products.
vaporisation significantly increases the overall enthalpy change
rather than other vaporisation.
4. Conclusions
For the maintenance of living microorganisms (methanogens)
in a complex ecological system (anaerobic digestion process),
the microorganisms use the chemical energy released by
their own catabolism. In this paper, the thermodynamic equilibrium
model shows that the overall catabolic reactions of
methanogens can, under batch isothermal, and isobaric conditions
(25 ◦C+ 1 atm), decompose acetic acid (HAc) completely
into end-products (methane and carbon dioxide). The endproducts
then expand into the vapour phase due to their high
volatility.
The model shows that hydrogen ion concentration (pH) controls
the acetic acid (HAc) degradation (mol of decomposed
HAc/mol of initial HAc), high H+ concentration leads to low
decomposition. The modelled equilibrium pH value of approximately
4 (cf. pKaof HAc), however, are low in comparison
to empirical observations (pH 7–8). This phenomenon results
from the initial substrate (acetic acid). The pH value does
not affect the methane yield (mol of produced CH4/mol of
HAc decomposed) but it does change the solubility of carbon
dioxide.
The model also shows that the solubility/vaporisation of carbon
dioxide has an influence on the overall enthalpy change
in the model system. The vaporisation of the carbon dioxide
requires energy, which can be sufficient to make an exothermic
system endothermic. The thermodynamic equilibrium model,
therefore, suggests that injection of carbon dioxide into the
system would not affect methane conversion, or acetic acid
degradation significantly. However, gas collection from the
vapour phase may result in better degradation of acetic acid, but
will require the supply of much more external energy (thermal
energy) to the system.
This equilibrium model indicates the possibility of interpreting
the behaviour of bioprocesses that proceed close to
equilibrium and discriminating behaviour from “true” inhibition,
which occurs when processes are far from equilibrium.
Such knowledge can be used to inform the development of future
bio-kinetic models of anaerobic digestion process.
การแปล กรุณารอสักครู่..
