Insights into the local interaction mechanisms between fermenting broken maize and various binder materials for anaerobic digester structures

Autor: Matthieu Peyre Lavigne, Cédric Patapy, Cédric Perez, Benjamin Erable, Christine Lors, Alexandra Bertron, Marie Giroudon
Přispěvatelé: Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions (LMDC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Symbiose : Ecosystèmes microbiens et bioprocédés d’épuration et de valorisation (TBI-SYMBIOSE), Toulouse Biotechnology Institute (TBI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire de Génie Chimique (LGC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire de Génie Civil et Géo-Environnement (LGCgE) - ULR 4515 (LGCgE), Université d'Artois (UA)-Université de Lille-Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-JUNIA (JUNIA), Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL), ANR-16-CE22-0011,BIBENdOM,Impact BIochimique des effluents agricoles et agroindustriels sur les ouvrages en BEtOn dans la filière de valorisation par Méthanisation (co-digestion anaérobie)(2016), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Journal of Environmental Management
Journal of Environmental Management, 2021, 300, ⟨10.1016/j.jenvman.2021.113735⟩
Journal of Environmental Management, Elsevier, 2021, 300, ⟨10.1016/j.jenvman.2021.113735⟩
ISSN: 0301-4797
1095-8630
DOI: 10.1016/j.jenvman.2021.113735⟩
Popis: International audience; Concrete structures of anaerobic digestion plants face chemically aggressive conditions due to the contact with the complex liquid fraction of the fermenting biowaste. This paper aims to determine the biogeochemical dynamic interaction phenomena at play between the biowaste and cementitious matrices at the local scale, and to identify durable binders in such environments. Binder materials likely to show increased durability – slag and calcium aluminate cement, and a metakaolin-based alkali-activated geopolymer – and a reference Portland cement were inserted into sealed bioeactors during 5 cycles (245 days) of broken maize anaerobic digestion. Cementitious pastes suffered chemical and mineralogical alteration related mainly to carbonation and leaching. However, they had no negative impact on the bioprocess in terms of pH, metabolic evolution of volatile fatty acids and NH4+, planktonic microbial community composition or CH4 production. In all reactors, the microbial community was able to perform the anaerobic digestion successfully. The MKAA was only slightly altered in its outermost layer. Its presence in the biowaste induced lower NH4+ concentrations, a slightly higher pH and a marked shift in the microbial community, but CH4 total production was not affected. Substantial enrichment of acid forming bacteria, especially members of the genus Clostridium, was observed in the biofilm formed on all materials.Keywords: Anaerobic digestion, cementitious materials, geopolymer, durability, biodeterioration, biofilm
Databáze: OpenAIRE
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