Instrumentation and control of anaerobic digestion processes: a review and some research challenges

Autor: Olivier Bernard, Eric Latrille, Christian Wolf, T. Ribeiro, Daniel Zitomer, Hugo Oscar Méndez-Acosta, José Ferrer, Victor Alcaraz-Gonzalez, Fabian Jacobi, Sofiane Mazhegrane, Daniel Gaida, Julie Jimenez, Alan J. Guwy, Richard M. Dinsdale, Giuliano C. Premier, Dennis Totzke, André Pauss, Francis Mairet, Ángel Robles, Gonzalo Ruiz-Filippi, Henri Spanjers, Aurora Seco, Jérôme Harmand, Jean-Philippe Steyer
Přispěvatelé: Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] (LBE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Magnitude, Research and Development, CGG Veritas, Hugues, University of Cologne, Biological control of artificial ecosystems (BIOCORE), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Departamento de Ingenierıa Quimica-CUCEI (CUCEI), Universidad Jesuita de Guadalajara (ITESO), Department of Civil, Construction and Environmental Engineering [Milwaukee], Marquette University [Milwaukee], Applied Technologies, Applied Technologies, Inc.-Applied Technologies, Inc., Centre d'Immunologie de Marseille - Luminy (CIML), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Molecular Hepatology, Department of Medicine II, Medical Faculty Mannheim, University of Heidelberg, Heidelberg, Germany, Sustainable Environment Research Centre, University of South Wales (USW), Pontifical Catholic University of Valparaiso, University of Valencia, Institut Polytechnique LaSalle Beauvais, Transformation Intégrée de la Matière Renouvelable (TIMR), Université de Technologie de Compiègne (UTC), financial support of INRA, ANR Phycover (project ANR-14-CE04-0011) and ADEME for Inter-laboratory assay financial support, ANR-14-CE04-0011,Phycover,Durabilité des productions microalgales par recyclage du phosphore et de l'azote des eaux résiduaires : vers la station d'épuration du futur(2014), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Automation and Industrial IT, Cologne University, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Civil, Construction and Environmental Engineering, Marquette University, Marquette University, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Reviews in Environmental Science and Bio/technology
Reviews in Environmental Science and Bio/technology, 2015, 14 (4), pp.615-648. ⟨10.1007/s11157-015-9382-6⟩
Reviews in Environmental Science and Biotechnology
Reviews in Environmental Science and Biotechnology, Springer Verlag, 2015, 14, pp.615-648. ⟨10.1007/s11157-015-9382-6⟩
Reviews in Environmental Science and Biotechnology, 14 (4), 2015
Reviews in Environmental Science and Bio/technology, Springer Verlag, 2015, 14 (4), pp.615-648. ⟨10.1007/s11157-015-9382-6⟩
RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia
instname
ISSN: 1569-1705
1572-9826
DOI: 10.1007/s11157-015-9382-6⟩
Popis: [EN] To enhance energy production from methane or resource recovery from digestate, anaerobic digestion processes require advanced instrumentation and control tools. Over the years, research on these topics has evolved and followed the main fields of application of anaerobic digestion processes: from municipal sewage sludge to liquid mainly industrial then municipal organic fraction of solid waste and agricultural residues. Time constants of the processes have also changed with respect to the treated waste from minutes or hours to weeks or months. Since fast closed loop control is needed for short time constant processes, human operator is now included in the loop when taking decisions to optimize anaerobic digestion plants dealing with complex solid waste over a long retention time. Control objectives have also moved from the regulation of key variables measured online to the prediction of overall process perfor- mance based on global off-line measurements to optimize the feeding of the processes. Additionally, the need for more accurate prediction of methane production and organic matter biodegradation has impacted the complexity of instrumentation and should include a more detailed characterization of the waste (e.g., biochemical fractions like proteins, lipids and carbohydrates)andtheirbioaccessibility andbiodegradability characteristics. However, even if in the literature several methodologies have been developed to determine biodegradability based on organic matter characterization, only a few papers deal with bioaccessibility assessment. In this review, we emphasize the high potential of some promising techniques, such as spectral analysis, and we discuss issues that could appear in the near future concerning control of AD processes.
The authors acknowledge the financial support of INRA (the French National Institute for Agricultural Research), the French National Research Agency (ANR) for the "Phycover" project (project ANR-14-CE04-0011) and ADEME for Inter-laboratory assay financial support.
Databáze: OpenAIRE
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