Nanoparticles for improving biogas production and effluent biofertilizer

  • T. A. M. Abdelwahab
  • J. Pan
  • J. Q. Ni
  • C. Yang
  • M. K. Mohanty
  • E. A. Darwish
  • S. H. M. Desoky
  • H. Yang
  • A. E. M. Fodah
2025 - Scientific Reports
Palavras-chave: Digestão anaeróbica, digestato, modelo cinético, fertilizante, mistura de nanopartículas
Termos de indexação: Resíduos de pecuária, biofertilizante, eficiência de fertilização, modelagem, bioenergia
 

Resumo

O impacto de misturas de nanopartículas (NPs) (Fe + Ni + Co, Fe + Ni, Fe + Co e Ni + Co) na digestão anaeróbica (DA) de esterco bovino foi examinado por meio de modelagem cinética (Gompertz modificado, Logístico e cinética de Primeira-ordem) e observações experimentais. A mistura de NPs aumentou significativamente a taxa de produção de biogás e o potencial de rendimento. A variação entre os rendimentos de biogás previstos e reais foi menor com o modelo de Gompertz modificado (1,37% a 5,30%) e o modelo cinético de primeira-ordem (0,04% a 3,83%) em comparação com o modelo Logístico (1,99% a 7,04%). Adicionalmente, os digestatos contendo NPs apresentaram fortes propriedades de fertilidade (5,16% a 5,36%). O uso combinado de modelos cinéticos e experimentos oferece uma maneira eficaz de quantificar a influência da mistura de NPs no desempenho da DA, auxiliando na aplicação industrial.

 

Abstract

The impact of nanoparticles (NP) mixtures (Fe + Ni + Co, Fe + Ni, Fe + Co, and Ni + Co) on the anaerobic digestion (AD) of cow manure was examined through kinetic modelling (Modified Gompertz, Logistic, and First-order kinetic) and experimental observations. The NPs mixture significantly enhanced biogas production rate and yield potential. The variation between predicted and actual biogas yields was smaller with the Modified Gompertz model (1.37% to 5.30%) and First-order kinetic model (0.04% to 3.83%) compared to the Logistic model (1.99% to 7.04%). Additionally, digestates containing NPs showed strong fertility properties (5.16% to 5.36%). The combined use of kinetic models and experiments offers an effective way to quantify the influence of NPs mixture on AD performance, aiding in industrial application.

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