Modelling the growth of a PHB producer methanotrophic bacterial strain using a Computational Fluid Dynamic approach: Discontinuous methane feeding strategy
Julkaisuvuosi
2023
Tekijät
C. De Crescenzo; S. Sabbarese; C. Amabile; T. Abate; A. Migliaccio; Cataldo De Blasio; S. Chianese; Dino Musmarra
Abstrakti:
<p>Replacing fossil plastic with green and biobased alternatives is one of the most significant challenges of this century. Polyhydroxyalkanoates, more specifically, poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), have been found as a very promising alternative to traditional plastics, but currently, they are about 2% of the bioplastics produced. In this work, the growth of a methanotrophic strain belonging to the Methylocystis species, a natural producer of poly(3-hydroxybutyrate), was modelled in a bubble column bioreactor fed with methane, considering a discontinuous feeding strategy. Three-dimensional simulations were performed by using a CFD approach. The biomass growth strategy based on the variation of the methane bubble diameter, in a range of 0.003–0.005 m, and the aspect ratio, in the range 5–16, was simulated. Their effects were assessed on the process efficiency and performance in terms of methane fed, biomass and PHB yields. When the bubble diameter was varied, the best performance was achieved at a diameter of 0.005 m with methane fed of 34.2 g, biomass yield of 0.534 g <sub>biomass</sub>/g <sub>CH4</sub> and PHB yield of 0.327 g <sub>PHB</sub>/g <sub>CH4</sub>. When the aspect ratio was varied, the best performance was achieved at an aspect ratio of 10 with methane fed of 34.9 g, biomass yield of 0.523 g <sub>biomass</sub>/g <sub>CH4</sub> and PHB yield of 0.321 g <sub>PHB</sub>/g <sub>CH4</sub>. Finally, the estimation of the PHB yield was performed. CFD analysis allowed to verify the absence of death or stagnant zones inside the reactor.</p>
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Åbo Akademi
De Blasio Cataldo
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Volyymi
6
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Kokonaan avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Teknillinen kemia, kemian prosessitekniikka
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.crbiot.2023.100146
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä