التأثير التآزري للجسيمات النانوية مع المعالجة المسبقة للركائز المختلفة ومقارنتها على إنتاج الغاز الحيوي من نفايات الطحالب
Title Nanoparticles Synergistic Effect with Various Substrate Pretreatment and their Comparison on Biogas Production from Algae Waste
الباحث الرئيس عصام ربيع ابراهيم محمود
التخصص: الهندسة الميكانيكية
التخصص الدقيق: هندسة المواد المتقدمة
المستخلص: تعتبر نفايات الطحالب إحدى الركائز المحتملة لإنتاج الغاز الحيوي والهيدروجين الحيوي ويمكنها استيعاب الفوائد المتعددة لمعالجة النفايات واستخدام الموارد. في ضوء الاختناقات الرئيسية مثل انخفاض معدل تحلل الركيزة وضعف إنتاجية عملية إنتاج نفايات الطحالب ، تحلل هذه الدراسة التأثير المشترك لجسيمين من أكسيد المعادن والأكسيد النانوي مع طرق مختلفة للمعالجة المسبقة للركيزة (الأوتوكلاف ، بالموجات فوق الصوتية ، وطرق الميكروويف) للتحقيق تأثير الهضم اللاهوائي للطحالب الخضراء (Enteromorpha). أظهرت النتائج أنه من بين طرق المعالجة الثلاثة ، فإن المعالجة بالميكروويف والتأثير التآزري للجسيمات النانوية يزيد بشكل كبير من إنتاج الغاز الحيوي. تم تحليل تكوين المجتمع الميكروبي على مستوى الشعبة. لوحظ أن الثباتات كانت أكثر وفرة في جميع العينات. كانت الوفرة النسبية لمجموعات Firmicutes للتحكم ، Ni NPs + MW ، Co NPs + MW ، و Fe3O4 NPs + MW 51.78 ، 70.37 ، 75.77 ، 83.93٪ على التوالي. ثاني أكثر أنواع البكتيريا وفرة هو Bacteroidetes الذي يساهم أيضًا في إنتاج الهيدروجين. تعد هذه الوفرة العالية نسبيًا من Firmicutes و Bacteroidetes بتطبيقاتها المحتملة في منشأة إنتاج الهيدروجين.
Abstract: Algae waste is one of the potential substrates for biogas and biohydrogen production and can comprehend multiple benefits of waste treatment and resource utilization. In view of the key bottlenecks such as low substrate degradation rate and poor productivity of algae waste production process, this study analyzes the combined effect of two metallic and metallic oxide nanoparticles with different substrate pretreatment methods (autoclave, ultrasonic, and microwave methods) to investigate the effect of anaerobic digestion of green algae (Enteromorpha). The results showed that out of the three pretreatment methods, microwave pretreatment and nanoparticles' synergistic effect significantly increases biogas production. The microbial community composition at the phylum level was analyzed. It was observed that the Firmicutes were most abundant across all samples. The relative abundance of Firmicutes for control, Ni NPs + MW, Co NPs + MW, and Fe3O4 NPs + MW groups were 51.78, 70.37, 75.77, and 83.93%, respectively. The second most abundant was of Bacteroidetes that also contributes to hydrogen production. This relatively high abundance of Firmicutes and Bacteroidetes promises its potential applications in a hydrogen pro-duction facility.