MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR
Bioethanol plants face challenges in the maintenance of using production waste, such as stillage. For every 1 liter of bioethanol, 10-15 liters of stillage are generated. It can be used as a raw material for the production of concentrated feed, or stillage, which is subjected to methane fermentation...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/616 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1861137266475270144 |
|---|---|
| author | Kulichkova , H. Ivanova , T. Samarin , V. Vovk , E. Tsygankov , S. |
| author_facet | Kulichkova , H. Ivanova , T. Samarin , V. Vovk , E. Tsygankov , S. |
| author_sort | Kulichkova , H. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-30T21:08:00Z |
| description | Bioethanol plants face challenges in the maintenance of using production waste, such as stillage. For every 1 liter of bioethanol, 10-15 liters of stillage are generated. It can be used as a raw material for the production of concentrated feed, or stillage, which is subjected to methane fermentation to obtain a gaseous energy carrier - biogas. In this way, this Thus, the production waste is valorized, and there is a the possibility of replacing fossil fuels in the production of bioethanol appears. The commissioning of industrial biogas reactors is associated with certain difficulties. Our task was to generate a model simulate the commissioning of a reactor start-up for biogas fermentation of stillage, which comes from an operating plant with a capacity of 170 m3 of bioethanol per day. To carry out the biogas fermentation process, a laboratory reactor with a working volume of 300 l was used, equipped with a temperature stabilization system (electric heating), an electric mixer, devices for periodic loading of the substrate and removal of the fermented liquid, a gas removal and accounting system using a meter. Methane fermentation was controlled by FOS/TAC indicators. The substrate (stillage) was taken directly from the plant, with a stable technological mode of bioethanol production throughout the experiments. The inoculum was digestate (a by-product of biogas production) collected from an operating industrial biogas plant. During the work, the composition of the raw material and inoculum was studied, and the pH and temperature of the biogas process were controlled. The methanogenesis process took place under thermophilic conditions, at 45-50 °C, the substrate load on dry matter was 4 ± 0.4 kg/m3 per day. The specific biogas yield during the experiment was 48.5±1.0 m3 per m3 of bard. The methane content in biogas during the period of stable fermentation (13…25 days) was 60.7 ± 0.8% by volume. Based on the results of the experiments, it can be concluded that the addition of lignocellulosic substrate will increase the biogas yield. Given the level of FOS/TAC, when commissioning and operating an industrial reactor for wort fermentation, the organic matter loading can be recommended to 5…6 kg/m3 per day. The data obtained will be used when commissioning reactors of an industrial biogas plant for stillage processing in an amount of 1000…1100 m3 per day. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2026.1(84).330-344 |
| first_indexed | 2026-03-31T01:00:10Z |
| format | Article |
| id | veorgua-article-616 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-31T01:00:10Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | veorgua-article-6162026-03-30T21:08:00Z MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR МОДЕЛЮВАННЯ ПОЧАТКОВОЇ СТАДІЇ МЕТАНОВОЇ ФЕРМЕНТАЦІЇ ЗЕРНОВОЇ БАРДИ В ЛАБОРАТОРНОМУ РЕАКТОРІ Kulichkova , H. Ivanova , T. Samarin , V. Vovk , E. Tsygankov , S. biogas, methane fermentation, stillage, waste utilization, bioethanol, microorganisms, biotechnology. біогаз, метанова ферментація, барда, утилізація відходів, біоетанол, мікроорганізми, біотехнологія. Bioethanol plants face challenges in the maintenance of using production waste, such as stillage. For every 1 liter of bioethanol, 10-15 liters of stillage are generated. It can be used as a raw material for the production of concentrated feed, or stillage, which is subjected to methane fermentation to obtain a gaseous energy carrier - biogas. In this way, this Thus, the production waste is valorized, and there is a the possibility of replacing fossil fuels in the production of bioethanol appears. The commissioning of industrial biogas reactors is associated with certain difficulties. Our task was to generate a model simulate the commissioning of a reactor start-up for biogas fermentation of stillage, which comes from an operating plant with a capacity of 170 m3 of bioethanol per day. To carry out the biogas fermentation process, a laboratory reactor with a working volume of 300 l was used, equipped with a temperature stabilization system (electric heating), an electric mixer, devices for periodic loading of the substrate and removal of the fermented liquid, a gas removal and accounting system using a meter. Methane fermentation was controlled by FOS/TAC indicators. The substrate (stillage) was taken directly from the plant, with a stable technological mode of bioethanol production throughout the experiments. The inoculum was digestate (a by-product of biogas production) collected from an operating industrial biogas plant. During the work, the composition of the raw material and inoculum was studied, and the pH and temperature of the biogas process were controlled. The methanogenesis process took place under thermophilic conditions, at 45-50 °C, the substrate load on dry matter was 4 ± 0.4 kg/m3 per day. The specific biogas yield during the experiment was 48.5±1.0 m3 per m3 of bard. The methane content in biogas during the period of stable fermentation (13…25 days) was 60.7 ± 0.8% by volume. Based on the results of the experiments, it can be concluded that the addition of lignocellulosic substrate will increase the biogas yield. Given the level of FOS/TAC, when commissioning and operating an industrial reactor for wort fermentation, the organic matter loading can be recommended to 5…6 kg/m3 per day. The data obtained will be used when commissioning reactors of an industrial biogas plant for stillage processing in an amount of 1000…1100 m3 per day. На біоетанольних заводах існує проблема з утилізацією такого відходу виробництва, як барда. На кожний 1 л біоетанолу утворюється 10–5 л барди. Її можна використовувати як сировину для виробництва концентрованих кормів або піддавати метановій ферментації для отримання газоподібного енергоносія – біогазу. У такий спосіб відбувається валоризація цього відходу виробництва, і є можливість заміщення викопних енергоносіїв для виробництва біоетанолу. Введення в дію промислових біогазових реакторів пов’язане з певними складностями. Нашою задачею було моделювання введення в дію реактора для біогазової ферментації барди, що виходить з діючого заводу потужністю 170 м3 біоетанолу на добу. Для проведення процесу біогазової ферментації використовували лабораторний реактор, робочим об’ємом 300 л, обладнаний системою стабілізації температури (електричний підігрів), мішалкою з електроприводом, пристосуваннями для періодичного завантаження субстрату й виводу збродженої рідини, системою виведення й обліку газу за допомогою лічильника. Контроль метанової ферментації здійснювали за показниками FOS/TAC. Субстрат (барда) відбирався безпосередньо з заводу за стабільного технологічного режиму виробництва біоетанолу протягом періоду виконання експериментів. Як інокулят слугував дигестат (побічна речовина після отримання біогазу), який був відібраний з діючої промислової біогазової установки. У процесі роботи досліджувався склад сировини та інокуляту, контролювалися рН та температура біогазового процесу. Процес метаногенезу відбувався у термофільних умовах, при 45–50 оС, навантаження субстратом за сухою речовиною 4 ± 0,4 кг/м3 на добу. Питомий вихід біогазу під час експерименту становив 48,5 ± 1,0 м3 на кожен кубічний метр барди. Вміст метану в біогазі в період стабільної ферментації (13…25 діб) становив 60,7 ± 0,8 % об’єму. Виходячи з результатів експериментів, можна зробити висновок, що додавання лігноцелюлозного субстрату підвищить вихід біогазу. З огляду на рівень FOS/TAС під час введення в дію і експлуатації промислового реактора для ферментації барди навантаження органічною речовиною можна рекомендувати до 5…6 кг/м3 на добу. Отримані дані будуть використані при введенні в експлуатацію реакторів промислової біогазової установки для перероблення барди в кількості 45…55 м3 на добу. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2026-03-29 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/616 10.36296/1819-8058.2026.1(84).330-344 Возобновляемая энергетика; № 1(84) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 330-344 Відновлювана енергетика; № 1(84) (2026): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 330-344 Vidnovluvana energetika ; No. 1(84) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 330-344 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2026.1(84) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/616/527 Copyright (c) 2026 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | biogas methane fermentation stillage waste utilization bioethanol microorganisms biotechnology. Kulichkova , H. Ivanova , T. Samarin , V. Vovk , E. Tsygankov , S. MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR |
| title | MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR |
| title_alt | МОДЕЛЮВАННЯ ПОЧАТКОВОЇ СТАДІЇ МЕТАНОВОЇ ФЕРМЕНТАЦІЇ ЗЕРНОВОЇ БАРДИ В ЛАБОРАТОРНОМУ РЕАКТОРІ |
| title_full | MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR |
| title_fullStr | MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR |
| title_full_unstemmed | MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR |
| title_short | MODELING THE INITIAL STAGE OF GRAIN STILLAGE BIOGAS FERMENTATION IN A LABORATORY REACTOR |
| title_sort | modeling the initial stage of grain stillage biogas fermentation in a laboratory reactor |
| topic | biogas methane fermentation stillage waste utilization bioethanol microorganisms biotechnology. |
| topic_facet | biogas methane fermentation stillage waste utilization bioethanol microorganisms biotechnology. біогаз метанова ферментація барда утилізація відходів біоетанол мікроорганізми біотехнологія. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/616 |
| work_keys_str_mv | AT kulichkovah modelingtheinitialstageofgrainstillagebiogasfermentationinalaboratoryreactor AT ivanovat modelingtheinitialstageofgrainstillagebiogasfermentationinalaboratoryreactor AT samarinv modelingtheinitialstageofgrainstillagebiogasfermentationinalaboratoryreactor AT vovke modelingtheinitialstageofgrainstillagebiogasfermentationinalaboratoryreactor AT tsygankovs modelingtheinitialstageofgrainstillagebiogasfermentationinalaboratoryreactor AT kulichkovah modelûvannâpočatkovoístadíímetanovoífermentacíízernovoíbardivlaboratornomureaktorí AT ivanovat modelûvannâpočatkovoístadíímetanovoífermentacíízernovoíbardivlaboratornomureaktorí AT samarinv modelûvannâpočatkovoístadíímetanovoífermentacíízernovoíbardivlaboratornomureaktorí AT vovke modelûvannâpočatkovoístadíímetanovoífermentacíízernovoíbardivlaboratornomureaktorí AT tsygankovs modelûvannâpočatkovoístadíímetanovoífermentacíízernovoíbardivlaboratornomureaktorí |