تولید مواد با ارزش افزوده از لجن خروجی از هاضم بی هوازی فرآیند تصفیه ی فاضلاب

لجن تولیدی در واحدهای تصفیه ی آب و فاضلاب که در دسته ی زیست توده ها و منابع تجدید پذیر انرژی جای می گیرد قابلیت استفاده شدن به عنوان ماده ی خام برای تولید سوخت زیستی اتانول را داراست. بنابراین، با استفاده از آن به عنوان منبعی خام و ارزان قیمت جهت تولید مواد با ارزش افزوده، نه تنها مشکلات مربوط به مدیریت لجن تقلیل خواهد یافت بلکه زمینه ی تأمین سوختی پاک نیز فراهم می گردد. در پژوهش پیش رو برای اولین بار امکان سنجی تولید یک فرآورده ی با ارزش افزوده، سوخت زیستی اتانول، از لجن خروجی از هاضم بی هوازی تصفیه خانه ی فاضلاب شهری بررسی شد. بدین منظور، پیش فرآوری های بازی، اسیدی، حرارتی، اولتراسونیک و ترکیب باز و حرارت روی لجن انجام شد. یک میکروارگانیسم مولد اتانول، گونه ی مخمر ساکارومایسس سرویزیه، به صورت هوازی و بی هوازی روی لجن های پیش فرآوری شده و پیش فرآوری نشده، با غلظت 1% وزن به حجم، رشد داده شد تا اثر پیش فرآوری بر روی میزان آزاد سازی مواد مغذی موجود در لجن، رشد سلولی مخمر و میزان تولید اتانول مشخص گردد. آنالیز های گوناگون روی لجن نیز نشان دادند که مقدار کربن و نیتروژن موجود در لجن به ترتیب عبارت است از 0/08± 30/85و 0/01± 3/47 درصد که البته مخمر قادر به مصرف کربن موجود نبوده و گلوکز به عنوان منبع کربنی باید به آن اضافه گردد. هم چنین، میزان فسفر موجود در لجن 457/2 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. نتایج به دست آمده حاکی از آن بودند که پیش فرآوری های بازی و ترکیب بازی و حرارتی توانستند در بین پنج پیش فرآوری مورد استفاده در غلظت 1% از لجن تر به ترتیب بیشترین مقدار اتانول یعنی درصد بازده تئوری 28 و 23 را تولید کنند. هم چنین، غلظت سلولی مخمر پس از پیش فرآوری بازی از میزان 105 ×7/2 سلول زنده به میزان107 ×1/43 افزایش یافت. به علاوه، مشخص شد که لجن خشک محیط کشت مناسبی برای تولید اتانول نیست و انجام پیش فرآوری های ترکیبی بازی و حرارتی و یا بازی تنها روی آن، منجر به تولید 0/03گرم اتانول بر گرم گلوکز اولیه پس از 48 ساعت تخمیر شد. هم چنین، طی آزمایش های گوناگون روشن شد ذرات لجن برای رشد مخمر بازدارنده هستند و هر چه غلظت لجن در محیط کشت نهایی بیش تر باشد بازدهی اتانول نیز کم تر خواهد بود. جهت کاهش این اثر می توان از مایع رویی لجن پیش فرآوری شده و پیش فرآوری نشده استفاده نمود. همچنین، بهترین نتایج به دست آمده در مقیاس کوچک، برای بررسی صحت داده ها و کنترل بهتر شرایط آزمایش و نزدیک شدن به شرایط واقعی، در مقیاس فرمانتور نیز مورد آزمایش قرار گرفتند. بازده اتانول تولیدی برای مایع رویی لجن پیش-فرآوری نشده که بالاترین بازدهی را داشت در مقیاس فرمانتور پس از گذشت 72 ساعت از فرآیند تخمیر برابر بود با 38%. بنابراین، لجن خروجی از هاضم بی هوازی تصفیه خانه ها می تواند به عنوان ماده ی خام اولیه برای تولید اتانول مورد استفاده قرار گیرد.