Effect of operational parameters on volatile fatty acid separation from anaerobic fermentation broths via microporous flat sheet membrane contactors


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Institute for Graduate Studies in Pure and Applied Sciences, Department of Environmental Engineering (Eng), Turkey

Approval Date: 2018

Thesis Language: English

Student: SENEM AYDIN

Supervisor: Adile Evren Tuğtaş Karnabat

Abstract:

Uçucu yağ asitleri (UYA), yenilenebilir bazlı biyo-rafineri endüstrilerinde cazip bileşiklerdir ve organik atıkların anaerobik olarak çürütülmesi yoluyla üretilebilir. Bununla birlikte, anaerobik olarak çürütülmüş organik atıklardan elde edilen UYA’lar, kaynak geri kazanımı açısından çok önemlidir. Bu çalışmada, sentetik UYA çözeltilerinden ve fermente olmuş organik atıklardan, gaz ve tersiyer amin ekstraktantlar ile doldurulmuş PTFE membranların kullanıldığı buhar geçirgenlikli membran kontaktörleri (BBMK) ile UYA’larinin geri kazanımı çalışılmıştır. Yapılan çalışmalarda, bütün fermente olmuş organik atıklarda %45’ten daha fazla asetik asit geri kazanımı sağlanmıştır. Propiyonik, bütirik, valerik ve kaproik asitlerin çöp sızıntı sularından ve anaerobik olarak çürütülmüş organik atıkların fermentasyon sıvılarından tri-oktilamin ile doldurulmuş PTFE membranlar ile geri kazanımında sırasıyla %86 ve %96 verim elde edilmiştir. Bu çalışma, UYA ayrımının BBMK sistemi ile ekonomik ve çevre dostu bir şekilde efektif olarak yapılabileceğini ortaya çıkarmıştır ve bu sistem inhibisyonu önlemek ve UYA’ları geri kazanmak adına bir fermentasyon prosesine adapte edilebilir. ABSTRACT Volatile fatty acids (VFAs) are attractive compounds in renewable based bio-refinery industries and can be produced through anaerobic digestion of organic wastes. Nevertheless, the recovery of VFAs from anaerobically digested organic wastes is the bottleneck of the resource recovery. In this study, VFA recovery from synthetic VFA solutions and fermented organic wastes via air-filled and tertiary amine extractant-filled PTFE membranes through vapor pressure membrane contactors (VPMC) was investigated. Acetic acid was recovered with greater than 45% efficiency in all the fermented wastes. Recovery of propionic, butyric, valeric, and caproic acids through trioctylamine-filled PTFE membrane was greater than 86% and 95% from landfill leachate and fermentation broth of anaerobically digested organic waste, respectively. This study reveals that VFA separation can be effectively achieved via economic and environmental friendly VPMC system and the process is implementable as it can be coupled to a fermentation process to prevent inhibition and to recover VFAs.