An innovative assay to measure anaerobic biodegradability of organic wastes in two days

Anaerobic digestion is a biochemical process, where, in the absence of oxygen, bacteria break down organic materials to produce biogas. Many different kinds of biomass can be used as substrates, such as energy crops, putrescible organic wastes, manure, water-treatment sludge, algae or a combination of waste materials. Since the mid 90’s, anaerobic digestion is seen as an alternative to stockpiling of waste and to the world’s finite fossil-fuel resources (Ahring, 2003). Until now anaerobic biodegradability has been conventionally estimated by Biochemical Methane Potential (BMP) or predicted by models with biochemical characterization as data inputs (Buffière et al, 2006).

Further Author:
Y. Dudal - ENVOLURE, Montpellier

However, these two approaches show important drawbacks. They are time consuming (at least 30 days for measuring BMP), expensive, cumbersome (handling difficulties) and do not meet the requirements for operational waste management. Therefore, fast screening methods on industrial site should be developed to predict the energetic added-value of organic inputs, on their own or under appropriate mixtures. We present an innovative assay to quickly determine the anaerobic biodegradability of organic wastes. Based on this new assay, we have developed the ENVITAL® kit for operators to quickly perform the assay directly on-site for multiple wastes. Our assay is designed on a 96-well fluorescence-compatible microplate for screening capacity. Each well contains phosphate buffer, a fluorogenic redox indicator, a standard solution or the organic sample and filtered digester sludge as inoculum. Anaerobic conditions are created by sealing the microplate with an appropriate layer of paraffin. The microplate is then incubated and agitated in a microplate reader à 35°C for three days. Automatically each hour, anaerobic biodegradability is monitored by direct measurement of the biosensor fluorescence intensity. Standard solutions are also simultaneously monitored to select the optimal time for activity data treatment. BMP-equivalents are finally derived from correlations previously established with our BMP database developed on a wide panel of wastes. We have optimized our assay by investigating the impacts of various parameters such as the inoculum and its conservation, the state of the waste, the sample preparation, and the standards. The ENVITAL® kit shows good repeatability of the acetate standard curve with an optimum incubation time of 25H-34H, depending on the inoculum and its conservation before analysis. The linear regression coefficient for the standard curve is 0.98 for all test conditions. We performed our assay on 16 different organic samples, ranging from 0.5 to 98.4 LCH4.kg-1. The standard deviation of the ENVITAL® measurement of the triplicate samples is less than 8%. BMP-equivalent values derived from our assay are in strong agreement with measured BMP using the classic technique, with a linear regression coefficient of 0,88. The prediction error with measured BMP values as reference was from < 5% to 20% (corresponding to BMP <. 10 LCH4.kg-1 Raw Matter). ENVITAL® enables operators to measure up to 40 BMP-equivalent within less than 3 days for both liquid and solid samples. It can be used to optimize waste collection and management by quickly screening wastes for their energy potential. It can also serve to design digestion operations and to maximize energy performance by improving waste mixtures.



Copyright: © European Compost Network ECN e.V.
Quelle: Orbit 2012 (Juni 2012)
Seiten: 7
Preis inkl. MwSt.: € 7,00
Autor: Nathalie Pautremat

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