บทคัดย่อผลงานวิจัย อาจารย์และบุคลากร มรภ.อุดรธานี

Microbial population analysis from co-digested napier grass and swine manure for biogas production

ชื่อเรื่อง การศึกษากลุ่มประชากรจุลินทรีย์ที่มีบทบาทในการผลิตก๊าซชีวภาพจากกระบวนการหมักย่อยร่วมระหว่างหญ้าเนเปียร์และมูลสุกร
ผู้วิจัย สุรีย์วัลย์ สิทธิจันดา
สาขาวิชา เทคโนโลยีชีวภาพ
คณะ เทคโนโลยี
มหาวิทยาลัย มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี
ปีการงบประมาณ 2559

 

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากลุ่มประชากรจุลินทรีย์ที่มีบทบาทในการผลิตก๊าซชีวภาพจากสภาวะที่เหมาะสมจากการผลิตมีเทนจากการหมักย่อยร่วมระหว่างหญ้าเนเปียร์และมูลสุกรโดยกลุ่มจุลินทรีย์แบบไร้อากาศภายใต้อุณหภูมิห้อง เริ่มต้นวิเคราะห์องค์ประกอบของหญ้า เนเปียร์พบว่าประกอบไปด้วย เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน เท่ากับ 34.25% 17.36% และ 32.04% (w/w) จากนั้นปรับสภาพหญ้าเนเปียร์ด้วยกรดร่วมกับไมโครเวฟ พบว่าปริมาณเซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนินที่เหลืออยู่ในหญ้าเนเปียร์มีค่าลดลงเท่ากับ 29.90% 13.00% และ 22.90% (w/w) ตามลำดับ

ผลการวิจัยพบว่า

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าวิธีการปรับสภาพด้วยกรดร่วมกับไมโครเวฟสามารถช่วยกำจัดลิกนินและย่อยโครงสร้างเฮมิเซลลูโลสและผลึกเซลลูโลสได้อย่างมีประสิทธิภาพ จากนั้นนำหญ้าเนเปียร์ที่ผ่านการปรับสภาพมาใช้เป็นสับสเตรทเริ่มต้นในการผลิตมีเทน แต่เนื่องจากหญ้าเนเปียร์ที่ผ่านการปรับสภาพเพียงอย่างเดียวนั้นมีปริมาณไนโตรเจนต่ำ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงนำมูลสุกรซึ่งมีปริมาณไนโตรเจนสูงถึง 2.23 % (w/w) มาใช้ร่วมเพื่อผลิตมีเทน โดยแปรผันปัจจัยได้แก่ ค่า pH เริ่มต้น เท่ากับ 6 7 และ 8 อัตราส่วนระหว่างหญ้าเนเปียร์และมูลสุกร (C/N ratio) เท่ากับ 15.38 16.36 และ 17.38 ตามลำดับ จากผลการทดลองพบว่าสภาวะที่เหมาะสมที่ให้ค่าการผลิตมีเทนและอัตราการผลิตมีเทนสูงสุดคือที่ค่า pH เท่ากับ 7 และ C/N ratio เท่ากับ 16.36 ณ สภาวะดังกล่าวจะให้ค่าการผลิตมีเทนและอัตราการผลิตมีเทนเท่ากับ 852.22 mL-CH4/L and 0.96 mL-CH4/L h ตามลำดับ

เมื่อศึกษาถึงกลุ่มประชากรจุลินทรีย์ทั้งแบคทีเรียและอาร์เคียในกระบวนการผลิตมีเทนจากสภาวะที่เหมาะสมพบว่า กลุ่มประชากรแบคทีเรียที่อยู่ในกระบวนการหมักประกอบไปด้วย กลุ่ม Clostridium sp. Clostridium tyrobutyricum, Bradyrhizorum sp. Alcaligenes faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Leptospira sp. และประชากรอาร์เคียประกอบไปด้วย Methanosarcina sp. (HE793080) Methanoculleus sp. (GQ135454) Methanothrix sp. (LN624327) Methanosarcina sp. (KF049021) Methanospirillum sp. (AB997018) Methanospirillum sp. (KC604550) และ Methanoregula sp. (KJ957625) ตามลำดับ ท้ายสุดผู้วิจัยได้ทำการจัดอบรมเผยแพร่ความรู้เรื่องการผลิตก๊าซมีเทนจากการหมักย่อยร่วมระหว่างหญ้าและมูลสุกรโดยใช้อัตราส่วนในการผลิตจากการทำการทดลองแบบกะ ผลการจัดอบรมพบว่าผู้เข้าร่วมอบรมทั้ง 20 ท่านให้ความสนใจเป็นอย่างดีและสามารถผลิตก๊าซมีเทนเพื่อใช้ประโยชน์เป็นก๊าซหุงต้ม

 

Research Project Microbial population analysis from co-digested napier grass and swine manure for biogas production
Researcher Sureewan Sittijunda
Program Biotechnology
Faculty Faculty of Technology
University Udon Thani Rajabhat University
Fiscal Year 2016

 

ABSTRACT

This research aim to analysis the microbial community obtained from the optimum condition of co-digested napier grass and swine manure. Microwave-H2SO4 method used to pretreat napier grass and obtained solid fraction or pretreated napier grass. The pretreated napier grass contained 29.90% (w/w) of cellulose, 13.00% (w/w) of hemicellulose and 22.90% (w/w) of lignin, respectively. The pretreated napier grass was further used as the substrate to produce methane using upflow anaerobic sludge granules (UASB) as the inoculum source. Even though the pretreated napier grass contains high carbon content which is a good for anaerobic digestion but it lacks nitrogen source that is essential for growth and activities of microorganisms during anaerobic digestion. Therefore, swine manure was used to co-digest with pretreated napier grass to produce methane owing to its high carbon and nitrogen contents. Importance factors influencing methane production i.e., initial pH (6, 7, 8), the ratio of pretreated napier grass and swine manure or carbon and nitrogen ratio (C/N ratio) of 15.38 16.36 and 17.38, respectively was conducted using batch test. Results indicated that initial pH and C/N ratio influences on methane production. Optimal conditions for the maximal methane production (MP) and methane production rate (MPR) were initial pH of 7 and C/N ratio of 16.36 in which MP and MPR of 852.22 mL-CH4/L and 0.96 mL-CH4/L were obtained. The PCR-DGGE analysis results showed that the microbial and archea populations were Clostridium sp., Clostridium tyrobutyricum, Bradyrhizorum sp., Alcaligenes faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Leptospira sp., Methanosarcina sp. (HE793080), Methanoculleus sp. (GQ135454), Methanothrix sp. (LN624327), Methanosarcina sp. (KF049021), Methanospirillum sp. (AB997018), Methanospirillum sp. (KC604550), and Methanoregula sp. (KJ957625), respectively. Finally, the we conducted a workshop on biogas production from co-digested napier grass and swine manure. This result would pave the way to produce. the biogas from co-digested napier grass and swine manure and the obtained methane gas was further used as a cooking gas.