Published February 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Potential of medium chain fatty acids production from municipal solid waste leachate: Effect of age and external electron donors

Creators

  • 1. Cadi Ayyad University
  • 2. Technical University of Darmstadt

Description

A large quantity of leachate is generated during municipal solid waste collection operation and in landfills due to the large amount of organic waste and high humidity. The content of medium chain fatty acids (MCFAs) in the leachate is a low cost feedstock for bio-based chemical and fuel production processes. The aim of this study is to investigate the MCFA production potential of three leachate ages through chain elongation process under uncontrolled pH batch test. Moreover, the effect of using different external electron donors (ethanol, methanol and a mixture of both) is studied. The experiment consists of characterizing the samples then adding external electron donors with a specific ratio to leachate samples under mesophilic temperature. For this investigation, also a statistical analysis is done, which shows the production of MCFAs is highly influenced by leachate age. The results indicate that the production of even-numbered acids increase from 600 to 1,000 mg/L by the end of the ethanol chain elongation experiment for young leachate. However, a higher MCFA production of more than 1,000 mg/L is achieved by using the mixture of methanol and ethanol as electron donor. Furthermore, all methanol chain elongation experiments lead to an odd-numbered production of MCFAs, such as pentanoic and heptanoic acids. These results confirm the potential improvement of MCFA production from leachate through choosing the optimal leachate age and electron donor. Overall, producing MCFAs from leachate is a good example of circular bio-economy because waste is used to produce biochemicals, which closes the material cycle.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم توليد كمية كبيرة من المادة المرتشحة أثناء عملية جمع النفايات الصلبة البلدية وفي مدافن النفايات بسبب الكمية الكبيرة من النفايات العضوية والرطوبة العالية. محتوى الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (MCFAs) في المادة المرتشحة هو مادة وسيطة منخفضة التكلفة لعمليات إنتاج المواد الكيميائية والوقود الحيوي. الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في إمكانات إنتاج MCFA لثلاثة عصور من خلال عملية استطالة السلسلة تحت اختبار درجة الحموضة غير المنضبط. علاوة على ذلك، يتم دراسة تأثير استخدام متبرعين خارجيين مختلفين للإلكترونات (الإيثانول والميثانول ومزيج من كليهما). تتكون التجربة من توصيف العينات ثم إضافة متبرعين خارجيين للإلكترونات بنسبة محددة لعينات المادة المرتشحة تحت درجة حرارة متوسطة. بالنسبة لهذا التحقيق، يتم أيضًا إجراء تحليل إحصائي، مما يدل على أن إنتاج MCFAs يتأثر بشكل كبير بعمر المادة المرتشحة. تشير النتائج إلى أن إنتاج الأحماض الزوجية يزيد من 600 إلى 1000 ملغ/لتر بنهاية تجربة استطالة سلسلة الإيثانول للمرشح الصغير. ومع ذلك، يتم تحقيق إنتاج MCFA أعلى من 1000 ملغ/لتر باستخدام خليط من الميثانول والإيثانول كمانح للإلكترون. علاوة على ذلك، تؤدي جميع تجارب استطالة سلسلة الميثانول إلى إنتاج عدد فردي من MCFAs، مثل الأحماض البنتانوية والسباعية. تؤكد هذه النتائج التحسن المحتمل لإنتاج MCFA من المادة المرتشحة من خلال اختيار عمر المادة المرتشحة الأمثل والمتبرع الإلكتروني. بشكل عام، يعد إنتاج MCFAs من المادة المرتشحة مثالًا جيدًا على الاقتصاد الحيوي الدائري لأن النفايات تستخدم لإنتاج المواد الكيميائية الحيوية، والتي تغلق دورة المواد.

Translated Description (French)

Une grande quantité de lixiviat est générée lors des opérations de collecte des déchets solides municipaux et dans les décharges en raison de la grande quantité de déchets organiques et de l'humidité élevée. La teneur en acides gras à chaîne moyenne (AGCM) du lixiviat est une matière première à faible coût pour les processus de production de produits chimiques et de carburants biosourcés. L'objectif de cette étude est d'étudier le potentiel de production de MCFA de trois âges de lixiviation par le biais d'un processus d'allongement de chaîne dans le cadre d'un test par lots à pH non contrôlé. De plus, l'effet de l'utilisation de différents donneurs d'électrons externes (éthanol, méthanol et un mélange des deux) est étudié. L'expérience consiste à caractériser les échantillons puis à ajouter des donneurs d'électrons externes avec un ratio spécifique pour lixivier les échantillons à température mésophile. Pour cette enquête, une analyse statistique est également effectuée, ce qui montre que la production de MCFA est fortement influencée par l'âge du lixiviat. Les résultats indiquent que la production d'acides pairs augmente de 600 à 1 000 mg/L à la fin de l'expérience d'élongation de la chaîne éthanolique pour les jeunes lixiviats. Cependant, une production plus élevée de MCFA de plus de 1 000 mg/L est obtenue en utilisant le mélange de méthanol et d'éthanol comme donneur d'électrons. De plus, toutes les expériences d'élongation de la chaîne méthanolique conduisent à une production impaire de MCFA, tels que les acides pentanoïque et heptanoïque. Ces résultats confirment l'amélioration potentielle de la production de MCFA à partir du lixiviat en choisissant l'âge optimal du lixiviat et le donneur d'électrons. Dans l'ensemble, la production de MCFA à partir de lixiviats est un bon exemple de bioéconomie circulaire car les déchets sont utilisés pour produire des produits biochimiques, ce qui ferme le cycle des matériaux.

Translated Description (Spanish)

Se genera una gran cantidad de lixiviados durante la operación de recolección de residuos sólidos municipales y en vertederos debido a la gran cantidad de residuos orgánicos y alta humedad. El contenido de ácidos grasos de cadena media (AGCM) en el lixiviado es una materia prima de bajo coste para procesos de producción de combustibles y productos químicos de base biológica. El objetivo de este estudio es investigar el potencial de producción de MCFA de tres edades de lixiviado a través del proceso de alargamiento de cadena bajo prueba de lote de pH no controlado. Además, se estudia el efecto de utilizar diferentes donantes de electrones externos (etanol, metanol y una mezcla de ambos). El experimento consiste en caracterizar las muestras y luego agregar donantes de electrones externos con una relación específica a las muestras de lixiviado bajo temperatura mesófila. Para esta investigación, también se realiza un análisis estadístico, que muestra que la producción de AGCM está muy influenciada por la edad de los lixiviados. Los resultados indican que la producción de ácidos pares aumenta de 600 a 1000 mg/L al final del experimento de elongación de la cadena de etanol para lixiviados jóvenes. Sin embargo, se logra una mayor producción de MCFA de más de 1000 mg/L utilizando la mezcla de metanol y etanol como donante de electrones. Además, todos los experimentos de elongación de la cadena de metanol conducen a una producción impar de MCFA, como los ácidos pentanoico y heptanoico. Estos resultados confirman la mejora potencial de la producción de AGCM a partir del lixiviado mediante la elección de la edad óptima del lixiviado y el donante de electrones. En general, la producción de AGCM a partir de lixiviados es un buen ejemplo de bioeconomía circular porque los residuos se utilizan para producir bioquímicos, lo que cierra el ciclo de materiales.

Files

1-s2.0-S0956053X20305821-main.pdf.pdf

Files (1.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:244ec0a9ecdcf3c998a23869219968ab
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إمكانية إنتاج الأحماض الدهنية متوسطة السلسلة من رشح النفايات الصلبة البلدية: تأثير العمر والمتبرعين الإلكترونيين الخارجيين
Translated title (French)
Potentiel de production d'acides gras à chaîne moyenne à partir du lixiviat de déchets solides municipaux : effet de l'âge et des donneurs d'électrons externes
Translated title (Spanish)
Potencial de producción de ácidos grasos de cadena media a partir de lixiviados de residuos sólidos municipales: Efecto de la edad y donantes externos de electrones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3095759493
DOI
10.1016/j.wasman.2020.10.013

Is supplement to
https://openalex.org/W2393685995 (Other)
https://openalex.org/W2364132695 (Other)
https://openalex.org/W2360130391 (Other)
https://openalex.org/W2182405177 (Other)
https://openalex.org/W2114676240 (Other)
https://openalex.org/W2100822636 (Other)
https://openalex.org/W2081574018 (Other)
https://openalex.org/W2010567371 (Other)
https://openalex.org/W1999965726 (Other)
https://openalex.org/W1985084846 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1025723434
  • https://openalex.org/W1514467426
  • https://openalex.org/W1601921653
  • https://openalex.org/W1964354546
  • https://openalex.org/W1973860529
  • https://openalex.org/W1985879110
  • https://openalex.org/W2000673703
  • https://openalex.org/W2002251873
  • https://openalex.org/W2014437602
  • https://openalex.org/W2019095125
  • https://openalex.org/W2103200393
  • https://openalex.org/W2103301092
  • https://openalex.org/W2116641995
  • https://openalex.org/W2149329102
  • https://openalex.org/W2281111645
  • https://openalex.org/W2282896971
  • https://openalex.org/W2501551173
  • https://openalex.org/W2537313344
  • https://openalex.org/W2767389688
  • https://openalex.org/W2794865741
  • https://openalex.org/W2798183050
  • https://openalex.org/W2801335519
  • https://openalex.org/W2887997199
  • https://openalex.org/W2890522215
  • https://openalex.org/W2903079225
  • https://openalex.org/W2913438945
  • https://openalex.org/W2922345057
  • https://openalex.org/W2999806067
  • https://openalex.org/W3000411661
  • https://openalex.org/W4254289823