Simultaneous Biogas Upgrading and Valuable Chemical Production Using Homoacetogens in a Membrane Biofilm Reactor

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作者
Linjie Zhou,Chun-Yu Lai,Mengxiong Wu,Jianhua Guo
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:58 (28): 12509-12519 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acs.est.4c02021
摘要

Biogas produced from anaerobic digestion usually contains impurities, particularly with a high content of CO 2 (15–60%), thus decreasing its caloric value and limiting its application as an energy source. H 2 -driven biogas upgrading using homoacetogens is a promising approach for upgrading biogas to biomethane and converting CO 2 to acetate simultaneously. Herein, we developed a novel membrane biofilm reactor (MBfR) with H 2 and biogas separately supplied via bubbleless hollow fiber membranes. The gas-permeable hollow fibers of the MBfR enabled high H 2 and CO 2 utilization efficiencies (∼98% and ∼97%, respectively) and achieved concurrent biomethane (∼94%) and acetate (∼450 mg/L/d) production. High-throughput 16S rRNA gene amplicon sequencing suggested that enriched microbial communities were dominated by Acetobacterium (38–48% relative abundance). In addition, reverse transcription quantitative PCR of the functional marker gene formyltetrahydrofolate synthetase showed that its expression level increased with increasing H 2 and CO 2 utilization efficiencies. These results indicate that Acetobacterium plays a key role in CO 2 to acetate conversion. These findings are expected to facilitate energy-positive wastewater treatment and contribute to the development of a new solution to biogas upgrading.
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