DEVELOPMENT OF BIOGAS PRODUCTION FROM ELEPHANT DUNG BY USING ANAEROBICAL DIGESTATE AS INOCULUM

Abstract

This research studies the methane potentials of elephant dung (ED) using 4 different anaerobically digested organic materials, including cattle manure (ADCM), pig Mnure (ADPM), food waste (ADFW), and chicken manure (ADCHM) as inoculums. In addition, the substrate-to-inoculum ratios (S:I) were set as 1:1, 1:2, and 2:1 (based on VS), and the operating temperature was controlled at 35±2 °C. The purposes of this research are to (1) determine the characteristics of the collected elephant dung, (2) examine the characteristics of all inoculums used in this study, (3) perform the laboratory-scaled anaerobic digestion (AD) operated in batch mode, (4) perform the bench-scaled anaerobic digestion operated in semicontinuous mode using 30L-bioreactor. The results indicated that during 60 days of experiments, the most appropriate S:I of AD of ED was 2:1, and the batch using ADPM as inoculum presented the highest methane yield of 775.91 NmL/gVSadded following by ADCM, ADFW, and ADCHM, respectively. The methane content also followed the same trend as methane yield. The maximum methane content from ADPM was high, as 57%mfollowing by ADCM, ADFW, and ADCHM at 48, 48.50, and 27.20%, respectively. For the semicontinuous experiment in the 30-L bioreactor using ADPM as an inoculum, it was found that the biogas production efficiency is similar to that of the batch experiment with an average methane content of 54.56% and average methane yield of 1,580.44 NL/kg VSadded. Thus, both reactor operation modes could be used for AD of ED. Finally, the information from this research could be an alternative for managing and valorizing ED. In addition, using anaerobically digested animal manures and organic material as effective inoculums for AD of ED could simultaneously produce environmentally friendly and renewable gaseous fuel (i.e., biogas).

งานวิจัยนี้ศึกษาศักยภาพการผลิตก๊าซมีเทนจากมูลช้างโดยใช้หัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพ 4 ชนิด ได้แก่ กากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลโค (ADCM) กากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสุกร (ADPM) กากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากเศษอาหาร (ADFW) และกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลไก่ (ADCHM) ซึ่งอัตราส่วนวัตถุดิบต่อหัวเชื้อ (S:I) เท่ากับ 1:2, 1:1 และ 2:1 gVSadded ควบคุมอุณหภูมิ 35±2 °C โดยงานวิจัยครั้งนี้ศึกษา (1) คุณสมบัติของวัตถุดิบมูลช้างที่ใช้ในการทดลอง (2) คุณสมบัติของหัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพที่ใช้ในการทดลอง (3) ผลการทดลองการผลิตก๊าซชีวภาพในระดับห้องปฏิบัติการแบบกะ ขนาด 1000 mL (4) ผลการทดลองการผลิตก๊าซชีวภาพในระบบผลิตก๊าซชีวภาพแบบไร้อากาศใน ขนาด 30 L แบบกึ่งต่อเนื่อง ผลจากการทดลองพบว่า การผลิตก๊าซชีวภาพด้วยกระบวนการหมักแบบไร้อากาศที่ S:I เท่ากับ 2:1 มีความเหมาะที่สุด โดยวัตถุดิบมูลช้างร่วมกับหัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสุกร แสดงการผลิตก๊าซมีเทนสะสมที่มีค่าสูงเท่ากับ 775.91 NmL/gVSadded และมีค่าความเข้มข้นของก๊าซมีเทนสูงถึง 57% ตามด้วย วัตถุดิบมูลช้างร่วมกับหัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลโค เศษอาหารและมูลไก่ ที่สามารถผลิตก๊าซมีเทนสะสมได้ 430.32, 790.02 และ 208.00 NmL/gVSadded ตามลำดับ มีค่าความเข้มข้นของก๊าซมีเทนสูงสุดถึง 48, 48.50 และ 27.20% ตามลำดับ ในระยะเวลาการทดลอง 60 days นอกจากนั้น ยังพบว่าประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพแบบเติมกึ่งต่อเนื่องในระบบขนาด 30 L โดยหมักวัตถุดิบมูลช้างต่อหัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสุกรที่อัตราส่วน 2:1 พบว่า การหมัก แบบเติมกึ่งต่อเนื่องให้ประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพใกล้เคียงกับแบบกะ โดยให้ค่าเฉลี่ยความเข้มข้นของก๊าซมีเทนเท่ากับ 54.56% อัตราการผลิตก๊าซมีเทนของจุลินทรีย์ 1,580.44 NL/kg VSadded ดังนั้นวัตถุดิบมูลช้างที่ทำการหมักด้วยหัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากมูลสุกรมีศักยภาพการผลิตก๊าซมีเทนทั้งแบบกะและแบบเติมกึ่งต่อเนื่อง ผลงานวิจัยนี้ถือเป็นแนวทางเลือกหนึ่งในการจัดการและใช้ประโยชน์จากมูลช้าง รวมถึงแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของหัวเชื้อกากตะกอนจากระบบผลิตก๊าซชีวภาพที่ผ่านการบำบัดในกระบวนการหมักแบบไร้อากาศในการย่อยสลายมูลช้างให้อยู่ในรูปแบบของก๊าซชีวภาพที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและยังเป็นพลังงานที่ยั่งยืน