Status of biomethanation development in India

Summary More than 142 distilleries in India produce 12000 million litres of effljent per year with a biogas potential of 22 to 30 litres per litre of effluent. Only four distilleries already produce biogas from their effluent. In these distilleries the biogas replaces coal for the production of energy. Incentives for the development of biomethanation are provided in the form of ediction of pollution control laws, subsidies on incremental costs, special refinance and discounting schemes, etc. Ashok Organics Ltd. possesses the know-how and sells the technology.

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Resumen Más de 142 destilerias en la India producen 12000 millones le litros de efluentes al año, con un potencial para la producción de biogas de 22 a 30 m³ por litro de effluente. Unicamente 4 destilerias producen biogas a partir de sus efluentes. En estas destilerias el biogas sustituye al carbón para la producción de energía. Se esta incentivando el desarrollo de sistemas de biometanación mediante la promulgación de leyes para el control de la polución, subsidios para los costes instrumentales y planes especiales de descuento y financiación. Mesas Ashok Organics Ltd. posee y vende la tecnología adecuada.

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Résumé En Inde, plus de 142 distilleries produisent 12 millions de m³ d'effluents par an, avec un potentiel de production de biogaz de 22 à 30 m³ par m³ d'effluent. A l'heure actuelle quatre distilleries seulement produisent du biogaz à partir de leurs effluents. Dans ces distilleries le biogaz remplace le charbon pour la production d'énergie. Il existe pourtant des incitants au développement de la biométhanisation, sous la forme de subsides, de programmes spéciaux de financement, de taux d'intérêts avantageux et de lois pour le contrôle de la pollution. De plus une firme indienne, Ashok Organics, possède le know how et vend la technologie.

     

Evaluation of methods of extraction and partial characterization of cell wall carbohydrates of brewer's yeast strain,Saccharomyces cerevisiae

Summary Three procedures, the use of ethylene diamine, KOH, or pronase digestion, were compared for their ability to yield mannan, glucan and chitin from a strain of brewer's yeast,Saccharomyces cerevisiae. The use of KOH caused the greatest loss of total carbohydrate, and pronase digestion caused the least. Water-soluble carbohydrate (mannan) was best separated by the use of detergent (ethylene diamine). Chitin could not be separated from glucan; even after hot acid and alkali digestion a small amount of glucan remained associated.

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Resumen Se comparan tres procedimientos: el uso de etilendiamina, KOH, on una digestión mediante pronasa en relación a su capacidad para obtener manano, glucano y quitina a partir de una cepa de levadura de cervezaSaccharomyces cerevisae. La utilización de KOH causó la mayor pérdida en carbohidratos totales y la digestión con pronasa la menor. El carbohidrato hidrosoluble (manano) se separó mejor con detergente (etilendiamina). La quitina no pudo separarse del glucano, incluso después de un tratamiento con ácido en caliente y una digestión alcalina una pequeña proción de glucano permaneció asociada.

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Résumé Trois procédés de traitement par l'éthylène-diamine, par KOH et par la pronase ont été comparés en ce qui concerne leur aptitude à libérer du mannane, du glucane et de la chitine à partir deSaccharomyces cerevisiae. Le traitement par KOH donne la plus forte, et celui par la pronase la plus faible, perte en carbohydrates totaux. Les carbohydrates hydro-solubles (mannane) sont mieux séparés par un détergent (éthylène-diamine). La chitine n'a pu être complétement séparée du glucane; même après digestion acide ou alcaline à chaud, une petite quantité de glucane est restée fixée.

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Paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16.8.1985.     

Status of biomethanation in Brazil: perspective and viability in the short and long term

Summary Biomethanation of all the polluting residues of the Brazilian processing industries could produce the energy equivalent to half the Brazilian alcohol production. Biogas production from surgar-cane processing wastewaters has an attractive payback period. There exists many advantages as well as disadvantages for biogas development in Brazil but production of biogas from any raw material should always be considered viable from the ecological and social points of view, independently from the involved costs.

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Resumen La biometanación de todos los residuos polucionantes de las industrias brasileñas de transformación podría producir el equivalente energético de la mitad de la producción brasileña de alcohol. La producción de biogas a partir de las aguas residuales de la industria de transformación de la caña de azucar tiene un periodo de amortización interesante. El desrrollo del biogas en Brasil tiene tantasventajas como inconvenientes, sin embargo, desde unpunto de vista ecológico y social, la producción de biogas a partir de cualquier materia prima ha de considerarse siempre como viable independientemente de los costes implicados.

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Résumé La biométhanisation de tous, les résidus polluants de l'industrie de transformation brézilienne produirait l'équivalent énergétique de la moitié de l'actuelle production brézilienne d'alcool. De plus on peut montrer que la production de biogaz à partir des eaux résiduaires de l'industrie de la canne à sucre est rentable. En fail il existe de nombreux avantages et désavantages au développement de la biométhanisation au Brésil mais la production de biogaz devrait en général être toujours considérée comme rentable du point de vue écologique et social, indépendamment des coûts en jeu.

     

Methane fermentation of water hyacinth: effect of retention time and temperature

Summary The influence of retention times of 10, 20, 30 and 40 days on the semi-continuous anaerobic digestion of water hyacinth was tested at the laboratory level. Biogas was successfully produced using 50 and 30 g total solids/l slurries at retention times of 30 and 40 days. The retention time of 40 days proved to be much better than shorter retention times in terms of total gas produced, methane percentage and degree of decomposition of organic matter. The effect of incubation temperatures of 25, 37, 45°C and the variable temperature range of 32 to 42°C on the semicontinuous digestion of water hyacinth was also tested in the laboratory. Biogas could be successfully produced at all temperatures tested except at 45°C. At 37°C and at the variable temperature range of 32 to 42°C gas production was very rapid. Digestion at 25°C was more efficient and gas release was slower. Digestion at 45°C was very erratic.

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Resumen Se estudió, a escala de laboratorio, la influencia de tiempos de retención de 10, 20, 30, y 40 días en la digestión anaerobia semi-continua del jacinto acuático (Eichornia crassipes). A partir de pasta de jacinto acuático con 50 y 30 g de sólidos totales/l de pasta y con tiempos de retención de 30 y 40 días la obtención de gas fue eficaz. La retención de 40 días fue mucho mejor que retenciones mucho más cortas en relación con la producción total de biogás, el porcentaje de metano obtenido y la descomposición de sólidos volátiles. También se estudió el efecto de temperaturas de incubación de 25, 37 y 45°C y de un gradiente de temperaturas de 32–42°C en la fermentación. La producción de biogas fue eficaz a todas las temperaturas ensayadas excepto a 45°C. A 37°C y utilizando el gradiente de temperaturas la obtención de gas fue muy rápida. La digestión a 25°C fue más eficaz pero la liberación de gas más lenta; la fermentación a 45°C dió resultados erráticos.

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Résumé On a testé à l'échelle du laboratoire, l'influence des temps moyens de séjour de 10, 20, 30 et 40 jours sur la biométhanisation semi-continue de la jacinthe d'eau. La production de biogaz était satisfaisante aux concentrations de 50 et 30 g de solides totaux par litre et pour des temps moyens de séjour de 30 et 40 jours. Le temps moyen de séjour de 40 jours s'est révélé bien meilleur que les temps moyens de séjour plus courts en matière de gaz total produit, pourcentage de méthane et conversion de la matière organique. On a également testé au laboratoire l'effet des températures d'incubation de 25, 37 et 45°C et celui d'une température fluctuant entre 32 et 42°C sur la biométhanisation semicontinue de la jacinthe d'eau. La production de biogaz était satisfaisante à toutes les températures sauf celle de 45°C. La production de gaz était très rapide à 37°C et dans la région variable de 32 à 42°C. La biométhanisation à 25°C était plus efficiente mais la vitesse de production du gaz était plus lente. La biométhanisation à 45°C était très erratique.

     

Methane fermentation of water hyacinth: effect of solids concentration and inoculum source

Summary Batch anaerobic digestion of water hyacinth (Eichhornia, crassipes) was carried out in the laboratory. Daily gas yields were 18.9, 20.8. and 27.0 l/kg total solids (TS)/day for feedstocks containing 50, 30 and 20 g TS/l, respectively. Percentage decomposition rates of organic solids were 70.1, 72.0 and 75.6 for the 50, 30 and 20 g TS/l slurries, respectively Differences in methane content of the biogas were negligible. The average biogas produced per kg TS was 631 l. Three types of inoculum were used to start digesters freshly charged with 50 g TS/l of water hyacinth slurry: digested domestic sewage sludge (DSS), sheep rumen liquor (RL) and sludge from an old digester working on water hyacinth (WHS). The digester seeded with WHS gave the highest yield of biogas per kg dry water hyacinth, viz. 552 litres. The unseeded control gave only 221 litres/kg. Decomposition of volatile solids was 71.9% for the WHS digester and only 35.0% for the unseeded digester. The DSS and RL digesters gave results between these extremes with respect to both gas yield and percentage utilization of volatile solids.

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Resumen La digestión anaerobia semi-continua de jacintos acuáticos (Eichornia crassipes) se realizó a escala de laboratorio. Los rendimientos en gas fueron de 18.9, 20.8 y 27.0 l/kg de sólidos totales (TS)/día, y las velocidades de descomposición de sólidos, yolátiles, expresadas en porcentajes, fueron de 70.1, 72.0 y 75.6, ambos parámetros relativos a producto inician con un contenido en sólidos totales de 50, 30, y 20g TS/l respectivamente. La cantidad media de biogás generada por KG TS fue de 6311. Se utilization tres tipos de inóculo para iniciar la fermentación en digestores recién cargados con pasta líquida de jacinto acuático: fangos de depuradora doméstica (DSS), extracto de rumen ovino (RL) y residuos de pasta de jacinto ya fermentada (WHS). El digestor sembrado con WHS fue el que produjo mayor cantidad de biogás por kg de materia seca: 552 l; el digestor sin inocular produjo tan solo 221 l/kg. El porcentaje de sólidos volátiles fue de 71.9% para el digestor con WHS y de 35.0% para el control no inoculado. Los digestores con DSS y RL dieron resultados intermedios tanto para la produccción de gas como para la utilización de sólidos volátiles.

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Résumé La biométhanisation de la jacinthe d'eau (Eichhornia crassipes) a été conduite en milieu non renouvelé (batch) et à l'échelle du laboratoire. On a obtenu des vitesses de production de 18.9, 20.8 et 27.0 litres de gaz par kg de solides totaux (TS) et par jour pour des liqueurs mixtes contenant initialement respetivement 50, 30 et 20 g de TS par litre. La conversion des solides volatils (matière organique) était respectivement de 70.1, 72.0 et 75.6% pour les liqueurs mixtes contenant initalement 50, 30 et 20 g de TS par litre. Les différences en contenu en méthane du biogaz étaient négligeables. La quantité moyenne de biogaz produite par kg de TS était de 6311. Trois types d'inoculum ont été utilisés pour démarrer les digesteurs qui venaient d'être chargés par un broyat de jacinthe d'eau à 50g de TS par litre: la boue digérée de station d'épuration d'eau résiduaire domestique (DSS), la liqueur mixte du rumen, de mouton (RL) et la boue d'un digesteur alimenté dequis longtemps par la jacinthe d'eau (WHS). Le digesteur ensemencé avec l'inoculum WHS a donné le meilleur rendement en biogaz par kg de jacinthe sèche: 5521. Le contrôle sans ensemencement n'a donné que 2211 par kg. La conversion en solides volatils était de 71.9% pour le digesteur ensemencé avec l'inoculum WHS, tandis qu'elle n'etait que de 35.0% pour le digesteur non ensemencé. Les digesteurs ensemencés soit avec l'inoculum DSS soit avec l'inoculum RL ont donné des résultats intermédiaires entre ces deux extrêmes tant pour le rendement en biogaz que pour la conversion des solides volatils.

     

State of the biomethanation development in the Chinese stock-farms

Summary The development of Chinese rural areas and the raising of people's living standards increase the demand for energy supplies, quantitative as well as qualitative. Because of its advantages, biogas production is already used in 5 million households to cover everyday-life energy needs. About 20000 households use biogas produced in stock-farms and distributed through small biogas power stations or electricity stations. The annual biogas production potential from animal wastes could cover the energy needs of over 100 million households but research work is still needed to be done to find suitable designs for large-scale biomethanation development in stock-farms.

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Resumen El desarrollo de las zonas rurales en China y el incremento del nivel de vida aumentan la demanda cualitativa y cuantitativamente de fuentes de energía. Debidoa las ventajas del biogas más de 5 millones de hogares lo utilizan para cubrir sus necesidades energéticas diarias, cerca de 20000 hogares utilizan biogas producido en explotaciones ganaderas y distribuido a través de pequeñas centrales de biogas o electricas. El potencial anual de producción de biogas a partir de residuos animales podría cubrir la demanda energéticva de 100 millones de hogares, sin embargo hay que profundizar en la investigación a fin de diseñar los modelos más adecuados para el desarrollo de la biometanación a gran escala en las explotaciones ganaderas.

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Résumé Le développement des zones rurales chinoises et l'augmentation du niveau de vie dans ces régions provoque une augmentation de la demande d'énergie. A cause de ses avantages la production de biogaz est déjà utilisée dans 5 millions de ménages pour couvrir les besoins journaliers en énergie. De plus, près de 20000 ménages utilisent le biogaz produit dans les fermes d'élevage. Celui-ci est en effet distribué par de petites stations mécaniques ou électriques. Le potentiel annuel de production de biogaz à partir des lisiers animaux pourrait couvrir les besoins énergétiques de plus de 100 millions de ménages mais des recherches sont encore nécessaires pour la mise au point de procédés adaptés au développement à grande échelle de la biométhanisation dans les fermes d'élevage.

     

Effect ofRhizobium inoculation and the application of phosphate on the growth,yield and nitrogen fixation of soybeans

Summary Application of phosphate at 60, 90 and 120 kg P ha^–1 to the Bragg variety of soybeans inoculated with a mixture of three strains ofRhizobium japonicum (TAL 102 + TAL 377 + TAL 379) and grown in silty loam soil in a pot experiments, significantly improved the number of nodules per plant and increased production of shoots and roots by 65, 36 and 17%, the yield of pods by 38, 12 and 3% and N₂-fixing capacity by 57, 29 and 20%, respectively. Rhizobium inoculation alone with the test strains caused a positive but poor nodulation of the crop and increased its dry-matter production of shoots and roots by 22%, pods yield by 7% and N₂-fixing capacity by 6%. Soybean plants from uninoculated treatments were without nodules indicating that indigenous rhizobia associated with this crop are absent in the test soil. Phosphate concentration in the total dry matter of mature crop exhibited an increasing tendency as a result of all the applied levels of phosphorus.

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Resumen La adición de fosfato (60, 90, y 120Kg P ha^–1) a plantas de soja de la variedad Bragg inoculadas con una mezcla de tres cepas deRhizobium japonicum (TAL 102 + TAL 377 + TAL 379) cultivada en contenedores en un suelo arcillo-limoso, mejoró significativamente el número de nódulos por planta, aumentó la producción de tallos y raíces en un 65, 36 y 17%, el rendimiento de la cosecha en un 38, 12 y 3%, y la capacidad fijadora de N₂ en un 57, 29 y 20% respectivamente. La sola inoculación con las cepas deRhizobium ya mencionadas produjo una nodulación positiva aunque pobre del cultivo, incremetando la producción de tallos y raíces en un 22%, el rendimiento de la cosecha en un 7% y la capacidad fijadora de nitrógeno en un 6%. Las plantas de soja de los tratamientos no inoculados no tenían nódulos lo que indica que no habían rizobios específicos para esta planta en el suelo ensayado. La concentración de fosfato en la materia seca de las plantas maduras mostraba una tendencia a incrementarse como resultado de la aplicación de los distintos niveles de fosfato.

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Résumé L'application du phosphate à raison de 60, 90 et 120 kg en phosphore par hectare à la variété Bragg de soja inoculée avec un mélange de 3 souches deRhizobium japonicum (TAL 102, TAL 377 et TAL 379) et cultivée sur un sol gras limoneux dans des expériences en jarre de croissance, a augmenté de manière significative le nombre de nodules par plant et a augmenté la production des pousses et racines respectivement de 65, 36 et 17%, le rendement des cosses respectivement de 38, 12 et 3% ainsi que la capacité de fixer l'azote, respectivement de 57, 29 et 20%. L'inoculation seule avec les souches testées de Rhizobium a causé une nodulation positive mais faible de la plante, et a augmenté la production en matière sèche des racines et pousses de 22%, le rendement en cosses de 7% et la capacité de fixer l'azote de 6%. Les plants de soja dans les expériences sans inoculation ne présentaient pas de nodules, indiquant par là que les rhizobia endogènes associés avec cette plante étaient absents dans le sol expérimental. La concentation en phosphate dans la matière sèche totale de la plante mûre a marqué une tendance à l'augmentation comme suite aux applications du phosphore à tous les niveaux.

     

Isolation and characterization of an amylolytic yeast:Candida edax

Summary A new amylolytic yeastCandida edax CBM20 was isolated from soil. The strain was able to grow at 37°C and pH 4.5 on a soluble starch (mineral salts) medium with a maximum specific growth rate of 0.59 h^–1 and a cell yield of 0.58 g per gram utilized starch. The strain synthesized high activities of intra- and extra-cellular -amylase and glycoamylase.Candida edax CBM20 is considered to be a good candidate for single-cell protein production from starch.

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Resumen Se ha aislado una nueva levadura amilolítica,Candida edax CBM 20 a partir del suelo. La cepa puede crecer a 37°C y a pH 4.5 en un medio mineral con almidón soluble, obteniendose una tasa de crecimiento máxima de 0.59 h^–1 y un rendimiento celular de 0.58 g por gramo de almidón utilizado. La cepa sintetiza elevades actividades de -amilasa y de glucoamilasa tanto intra como extracelulares. Se considera aCandida edax como un buen candidato para la producción de proteínas celulares a partir de almidón.

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Résumé Une nouvelle levure amylolytique,Candida edax CBM20, a été isolée à partir du sol. La souche peut pousser à 37°C et pH 4,5 sur un milieu minéral contenant de l'amidon soluble avec un taux de croissance maximum de 0.59 h^–1 et un rendement cellulaire de 0,58 g par g d'amidon utilisé. La souche synthétise de fortes activités -amylase et glucoamylase, toutes les deux intra-et extra-cellulaires.Candida edax CBM20 est considérée comme un bon candidat pour la production de protéines d'organismes unicellulaires à partir d'amidon.

     

Fermentation research in Nigeria

Summary The development of fermentation research in Nigeria since independence in 1960 is reviewed. The first section deals with microbiological studies on traditional fermented foods and beverages, in relation to attempts aimed at developing starter cultures, processes and preservation methods for the fermented products, namely gari, foo-foo, ogi, pito, dawadawa and palm wine. Some recent advances are high-lighted, for example, the use of local microbial strains, carbohydrate sources, bittering agents and tropical fruits as appropriate, in beer brewing and wine making, and the use of palm wine in vinegar production. The last section reviews diverse attempts in which local microbial strains and local substrates have been applied to research for development of other fermentation products such as microbial biomass, antibiotics, bioinsecticides, biogas, enzymes and chemicals.

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Resumen Se pasa revista al desarrollo de las investigacines sobre fermentación en Nigeria desde la independencia en 1960. La primera parte trata los estudios microbiolicos realizados en alimentos y bebidas que tradicionalmente se fermentan, más especificamente: gari, foo-foo, ogi, pito, dawadawa y vino de palma Se ponen de relieve algunos avances como el uso de cepas microbianas, fuentes de carbohidratos, amargos y frutas tropicales locales para la producción de vino y cerveza, y el uso del vino de palma para la producción de vinagre. La última parte revisa los ensayos en los que se han utilizado cepas microbians y sustratos locales para el desarrollo de otros productos fermentados como biomasa microbiana, antibióticos, bioinsecticidas biogás, enzimas y otros productos químicos.

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Résumé Le développement de la recherche en fermentation est passée en revue au Nigéria depuis son indépendance en 1960. La première partie détaille les recherches microbiologiques sur les aliments et boissons fermentés, en relation avec les efforts pour développer les levains, les procédés et les méthodes de conservation des produits fermentés notamment le gari, le foo-foo, l'ogi, le pio, le dawadawa et le vin de palme. Des progrès récents ont mis en lumière, par exemple, l'emploi de souches microbiennes, de sources d'hydrates de carbone, d'agents d'amertume et de fruits tropicaux selon le cas, tous locaux, dans la fabrication de la bière et du vin ainsi que l'usage du vin de palme pour la production de vinaigre. La dernière section passe en revue divers efforts qui ont consisté à appliquer des substrats et des souches microbiennes locaux au développement d'autres produits de fermentation comme la biomasse microbienne, des antibiotiques, des bioinsectisides, le biogaz, des, enzymes et des produits chimiques.

     

Studies on the cellulolytic bacteria and cellulose degradation in a cattle waste-fed biogas digester

Summary Production of acetate, the key substrate for methane formation in anaerobic digesters, is limiting in cattle waste-fed biogas digesters due to the lignocellulosic nature of the substrate. Since the rate of cellulose hydrolysis affects acetate production, and the number and type of cellulolytic bacteria that exist in a cattle waste biogas digester is not known, 110 cellulolytic bacterial isolates belonging to the Bacillaceae, Propionibacteriaceae and Lactobacillaceae, and coryneform bacteria likeCellulomonas, were isolated from different depths of an operating 10³ KVIC type biogas digester. The population of cellulolytic bacteria varied between 2.0×10³ and 1.4×10⁵/g slurry. Some bacterial isolates exhibited higher cellulase activity than others, with acetate as the major end-product. In general, acetate, propionate and butyrate were the common end-products but one isolate was homoacetogenic and a few others produced propionate or butyrate orisobutyrate in small amounts with acetate. Cellulose degradation rate in the digester was dependent upon the cellulose: lignin ratio.

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Resumen La producción de acetato, substancia clave para la formación de metano en digestores anaerobios, es el factor limitante en las plantas de biogás, alimentadas mediante residuos de ganado, debido a la naturaleza lignocelulósica del material de partida. La velocidad de hidrolisis de la celulosa afecta a la producción de acetato, sin embargo, nose conocen ni el tipo ni la cantidad de bacterias que existen en una planta de biogas de dichas características. Se aislaron 110 cepas bacterianas con propiedades celulolíticas que pertenecían a los grupos de Bacillus, Propionibacterias, y coryneformes, (como el géneroCellulomonas). Estudiando la población de bacterias celulolíticas a distintas profundidades de un digestor de biogás del tipo 10³ KVIC, se observó que ésta variaba entre 2.10³ y 1.4 10³ celulas/g de residuo liquido analizado. Algunos de los aislados bacterianos mostraron una mayor actividad celulolitica que otros, siendo el acetato el producto final mayoritario. En general los productos finales más corrientes fueron: acetato, butirato y propionato; sin embargo, una de las cepas aisladas era homoacetogénica y algunas otras produjeron pequeñas cantidades de propionato, butirato oisibutirato junto con acetato. La velocidad de degradación de la celulosa dependía de la relación celulosa: lignina.

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Résumé Dans les digesteurs anaérobies produisant du biogaz à partir de fumier de bovins, la production d'acétate, qui est l'étape essentielle conduisant au méthane, est limitée à cause de la nature ligno-cellulosique de la matière première. Il a été procédé à des prelévements à différentes profondeurs dans un digesteur KVIC en service, et à 110 isolements de bactéries cellulolytiques appartenant aux Bacillaceae, Propionibacteriaceae, Lactobacillaceae et bactéries coryneformes du typeCellulomonas. Les populations de bactéries cellulolytiques dénombrées varient entre 2,0×10³ et 1,4×10⁵ par g. d'échantillon. Certaines des bactéries isolées ont une activité cellulase plus élevée que d'autres, et dans tous les cas l'acétate est le produit prédominant. D'une manière générale, l'acétate, le propionate et le butyrate constituent les produits principaux. Une souche est homo-acétogène. Un petit nombre d'autres produisent, en dehors de l'acétate, de faibles quantités de propionate, de butyrate et d'isobutyrate. La vitesse de dégradation de la cellulose dans le digesteur dépend du rapport cellulose/lignine.

     

Anaerobic digestion of native cellulosic wastes

Summary Anaerobic digestion is an extensively used bioconversion process to produce gaseous fuel from native lignocellulosic materials. It consists essentially of two steps; acidogenesis and methanogenesis. Most conventional anaerobic digesters are single-stage systems. Animal waste, agricultural residues, sewage sludge and industrial effluents are suitable as feedstock. Biogas productivity in single stage digestion ranges from 0.5–1.5 m³/m³/day at mesophilic (20–40°C) and 1.0–2.5 m³/m³/day at thermophilic (40–60°C) temperatures, and about 30–50% of the volatile solids are converted to biogas. In two-stage systems, acidogenesis is separated from methanogenesis, which improves cellulose hydrolysis and process efficiency. Recent advances in digester design include the introduction of the upflow anaerobic sludge blanket, and fluidized-bed and fixed-film bioreactors, which are operated at much higher loading. Process efficiency can be as high as 97%. An overview of these technologies is presented.

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Resumen La digestión anaeróbica es un proceso de bioconversión muy utilizado para producir gas combustible a partir de materiales de tipo lignocelulósico. El proceso consta esencialmente de dos etapas acidogénesis y metaogénesis. La mayoría de los digestores de tipo convencional son de una sola etapa. Como material de partida pueden utilizarse residuos dé ganado, agrícolas, lodos de depuradoras y efluentes industriales. La producción de biogás en un digestor de una sola etapa va desde 0.5–1.5 m³/m³ día cuando el proceso transcurre a temperaturas mesófilas hasta 1.0–2.5 m³/m³ día cuando lo hace a temperaturas termófilas, transformándose entre un 30 y un 50% de los sólidos volátiles en biogás. En los sistemas con dos etapas la acidogénesis se separa de la metanogénesis con lo cual se mejora la hidrólisis de la celulosa y por lo tanto la eficiencia del proceso. Entre los recientes adelantos en el diseño de digestores cabe incluir la introducción de una manta de flujo ascendente para fangos anaeróbicos y bioreactores con camas fluidas y de lámina fija que pueden usarse con cargas mayores. La eficiencia del proceso puede llegar entonces hasta 97%. En este trabajo se pasa revista a todas estas nuevas tecnologías.

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Résumé La fermentation anaérobie est un procédé de bio-conversion très utilisé pour produire des carburants gazeux à partir de ligno-cellulose. Elle comporte essentiellement deux étapes: acidogenèse et méthanogenèse. La plupart des digesteurs usuels sont des systèmes à un seul étage. Les déchets animaux, les résidus agricoles, les boues d'épandage et certains effluents industriels sont des substrats appropriés. Dans les fermentations à un seul étage, la productivité en bio-gaz varie entre 0,5 et 1,5 m³ par m³ et par jour pour les températures mésophiles (20–40°C) et de 1,0 à 2,5 pour les températures thermophiles (40–50°C); d'autre part environ 30 à 50% des solides volatils sont convertis en bio-gaz. Dans les systèmes à deux étages, l'acidogenèse est séparée de la méthanogenèse, ce qui améliore l'hydrolyse de la cellulose et l'efficacité du procédé. Les progrès récents concernant la structure des fermenteurs comprennent la circulation du dépôt anaérobie et la réalisation de bioréacteurs à lit fluidisé et à film-fixé, ce qui permet d'opérer avec des charges trés supérieures. L'efficacité peut atteindre 97%. Un aperçu de ces nouvelles technologies est présenté dans l'article.

     

Biomethanation in Brazil alcohol programme

Summary The bagasse resulting from the processing of sugar-cane amounts to 57 millions tons per year and it is used as cheap fuel in the processing industries. Economic studies show that biogas production in the alcohol industries is not rentable if it is to replace bagasse as fuel. However, it would represent a 6.6% increase of income if it was used as an automotive fuel in the lorries that transport the cane and/or if it was sold for other uses.

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Resumen Labagaza o residuo de los procesos de transformación de la caña de azucar puede alcanzar la cantidad de 57 millones de toneladas al año, utilizándose como carburante barato para las industrias de transformación. Se han realizado estudios económicos que muestran que la producción de biogas en alcoholeras no es rentable si se utiliza el gas obtenido como carburante, sustituyendo a la bagaza. Esta producción representaría, sin embargo un incremento de las ganacias de un 6.6% si se utilizara el gas como carburante para los camiones que transportan la caña y/o se vendiera para otros usos.

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Résumé Au Brésil I'industrie de transformation de la canne à sucre produit 57 millions de tonne de bagasse par an. Cette bagasse est utilisée comme carburant au sein des unités de production de sucre ou d'alcool. Des études économiques montrent que la production de biogaz dans les industries productrices d'alcool à partir de canne à sucre n'est pas rentable si le biogaz doit y remplacer la bagasse en tant que fuel. Par contre si le biogaz est utilisé dans les camions de transport de la canne à sucre ou s'il est vendu à d'autres usagers, les revenus augmentent de 6.6%.

     

Solid waste fermentation with particular emphasis on potentials for developing countries

Summary Cities of Developing Countries produce around 5000 tons of municipal wastes per day. The treatments used are the dumping in the open, incineration at high costs and low caloric value, aerobic composting fairly suited to dry climates, and anaerobic digestion. In this case 1 ton of the organic fraction of the waste produces 170 m³ of biogas. The available technologies for the anaerobic digestion of municipal wastes are: (1) the conventional completely mixed digester that converts a waste problem into a water problem by using 10 tons of water for 1 ton of waste; (2) the two-step digester; (3) dry digestion, either in landfills where it is spontaneous and lasts 20 to 50 years before complete recovery or in semi-continuous digesters where biogas is recovered in three weeks. At present there exist two examples of dry digestion of municipal wastes, one in France where a 400-m³ digester works with a 35% dry matter substrate and produces 5 m³/m³ of digester per day, and the other in Gent, Belgium, where a pilot plant of 56 m³ fed with the organic fraction of municipal waste, at 35% dry matter, produces 6 m³/m³ digester per day.

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Resumen En muchas ciudades de países en vías de desarrollo se producen cerca de 5000 toneladas diarias de residuos municipales. Los tratamientos utilizados son: la acumulación en lugares abiertos, la incineración, costosa y con un aporte caloífico bajo, el compostaje aerobio, bien adaptado a climas secos, y la digestión anaerobia. Mediante este último tratamiento se obtienen 180 m³ de biogas por tonelada de fracción orgánica de los residuos. Las tecnologías utilizables para la digestión de residuos municipales son: (1) digestor mixto convencional este convierte el problema de los residuos en un problema de agua ya que requiere 10 toneladas de agua por cada tonelada de residuos; (2) digestor en dos fases (3) digestión seca: ya sea en pozos secos donde es espontanea, aunque puedan transcurrir de 20 a 50 años antes de que se complete, o bien en digestores semicontinuos en los que la recuperación de gas tiene lugar en tres semanas. Actualmente existen dos ejemplos de digestión seca de residuos urbanos, uno en Francia donde un digestor de 400 m³ trabaja con un sustrato de 35% de materia seca produciendo 5 m³ de gas por m³ de digestor y por día, el otro ejemplo esta en Ghent (Bélgica) donde una planta piloto alimentada por la fracción orgánica de los desechos municipales, con un 35% de materia seca, produce 6 m³ per m³ del digestor al día. Dos plantas a escala industrial de este último diseño se estan construyendo, una en Bélgica y la otra en los Países Bajos.

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Résumé Les villes des PVD produisent jusqu'à 5000 tonnes de déchets municipaux par jour. Les traitements utilisés à l'heure actuelle sont l'accumulation dans les décharges, l'incinération coûteuse et à faible rendement calorique, le compostage aérobie bien adapté aux climats secs, et la digestion anaérobie. Dans ce dernier cas 1 tonne de la fraction organique des déchets produit 170 m³ de biogaz. Les technologies existantes pour la mise en oeuvre dela biométhanisation des déchets urbains sont: (1) le digesteur conventionnel infiniment mélangé qui convertit un problème de déchet en un problème d'eau en utilisant 10 tonnes d'eau pour 1 tonne de déchet; (2) le digesteur en deux étapes; (3) la digestion par voie sèche soit en décharge contrôlée où elle est spontanée et dure de 20 à 50 ans, soit en un digesteur semi-continu où le biogaz est récupéré en trois semaines. Jusqu'a présent il existe deux exemples de digestion des déchets municipaux par voie sèche, un en France où un digesteur de 400 m³ traite un substrat à 35% de matière sèche et produit 5 m³ par m³ et par jour, et l'autre à Gand, en Belgique, où un digesteur pilote de 56 m³ alimenté avec la fraction organique de déchets municipaux à 35% de matière sèche produit 6 m³ par m³ de digesteur et par jour. Deux installations de taille réelle de ce dernier procédé sont en construction, en Belgique et aux Pays-Bas.

     

Biomethanation in Paraguay

Summary Ten digesters have already been built in Paraguay of which nine are operational, six are of the Indian design and two of the Chinese design. Cattle manure is the most common substrate. Biogas appliances are lamps, stove burners, refrigerators and electricity generators. A new biomass energy project is developing to implement a biogas centre for biogas production experiments and to start the diffusion in rural areas.

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Resumen En Paraguay se han construido hasta el momento diez digestores de los cuales nueve son operativos, el diseño de seis de estos digestores es indio y el de otros dos es chino. El sustrato utilizado más comunmente es estiercol de ganado. Los aparatos que funcionan con biogas son lámparas, fogones, neveras y generadores eléctricos. Se está desarrollando un nuevo proyecto relativo a la energía de la biomasa que permitira la realización de un centro para le experimentación en la producción de biogas y el inicio de su difusión en las zonas rurales.

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Résumé Dix digesteurs ont été construits au Paraguay jusqu'ici. Neuf sont opérationnels, six sont du type indien et deux du type chinois. Le lisier de bovin est le substrat le plus utilisé. Les utilisations du biogaz sont l'éclairage, la cuisine, la réfrigération et la production d'électricité. Un nouveau projet a comme objectifs (1) l'installation d'un centre permettant la poursuite de recherches et (2) le développment de la technologie dans les zones rurales.

     

Fruiting ofLentinus edodes (Shiitake) in liquid media

Summary Eight dikaryotic stocks ofLentinus edodes (Berk.) Sing. were studied in respect to fruiting in several different formulations of chemically-defined liquid media. On the two media which included the same four solutions (minerals, trace elements, vitamins and salicylic acid) the stocks differed only slightly in growth but were markedly different in primordia and fruitingbody formation. Stocks also showed variation in respect to fruiting, following incubation in media from which one of the solutions was omitted, and it was suggested that this was a consequence of differences in genes controlling fruiting. Inorganic substances (glass wool, vermiculite and perlite) served satisfactorily in supporting fruiting bodies in liquid media. Light was essential for borwn-pigment formation of the mycelial coat and for fruiting-body maturation but was not required for formation of primordia.

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Resumen Se estudío la fructificación de ocho cepas dikaríoticas de Lentinus edodes en varias fórmulas químicas diferentes de medio líquido definido. En dos medios que contenían las mismas cuatro soluciones (mineral, elementos trazas, vitaminas y ácidos salicílico) las diferencias en crecimiento entre las cepas eran apenas perceptibles pero eran marcadamente diferentes en relación a la formación del primordio y del cuerpo fructífero. Las cepas también mostraban variación en la fructificatión cuando se incubaban en un medio al cual una de las soluciones se le omitía, sugiriéndose ésto como una consecuencia de diferencias en los genes controlando la fructificación. Sustancias inorgánicas (lana de vidrio, vermiculita y perlita) fueron usadas satisfactoriamente como soporte de los cuerpos fructíferos en medio líquido. La luz era esencial para la formación del pigmento marrón de la capa micelial y para la maduración del cuerpo fructífero, pero no era requerida para la formación de primordio. Received 1 November 1986; accepted 29 December 1986

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Résumé Huit souches dicaryotes deLentinus edodes (Berk.) ont été étudiées en ce qui concerne la fruitification dans différentes formulations de milieux liquides chimiquement définis. Sur les deux milieux contentant les quatre mêmes solutions (composés minéraux, oligo-éléments, vitamines et acide salicylique), les souches différent peu en ce qui concerne la croissance, mais par contre foretement en ce qui concerne la formation de primordia et de fructifications. La fructification des souches varie aussi lorsque l'incubation est effectuée dans des milieux où l'une gènes contrôlant la frucitification. Certaines substances minérales (laine de verre, vermiculite et perlite) soutiennent efficacement les fructifications en mlieu liquide. La lumière est nécessaire à la pigmentation brune du mycélium et à la maturation des fructifications, mais n'influe pas sur la production de primordia.

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Visiting Professor in the Department of Biology, CUHK, from the State University of New York at Buffalo, USA.     

Introduction to the Consultative Committee Meeting for Biomethanation of Agro-industrial Residues for Energy Recovery and Nutrient Recycling

Summary Industrial managers are more and more concerned by decreasing the energy dependence of their activity and the social pressure to achieve pollution abatement laws increases. But investments in the field of biomethanation of agro-industrial residues for energy recovering and nutrient recycling are difficult to assess and promote. Therefore the Belgian Government and UNIDO decided to convene a Consultative Committee Meeting oriented towards the facilitation of the realization of biomethanation investments through the analysis of their structural impeding mechanisms and the elaboration of concrete and appropriate solutions.

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Resumen Una de las preocupaciones más acuciantes de los empresarios industriales es disminuir la dependencia enegética de sus actividades y también el incremento de la presión social que impulsa ordenamientos jurídicos antipolucion cada vez más estrictos. A pesar de todo ello persiste la dificultad en promocionar y asesorar inversiones en los sectores del reciclaje energético y de nutrientes mediante la producción de biogas a partir de residuos agroindustriales. Así pues el gobierno belga y UNIDO han decidio crear un comité consultivo destinado a facilitar la realización de inversiones para la producción de biogas mediante el análisis estructural de cada problemática concreta y la elaboración de las soluciones pertinentes.

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Résumé D'une part les industriels sont de plus en plus concernés par l'augmentation de la dépendance énergétique de leur activité. D'autre part la pression sociale en faveur de l'établissement de lois de règlementation de la pollution augmente également. Cependant les investissements dans le domaine de la biométhanisation des déchets agro-industriels en vue de la récupération de l'énergie et du recyclage des matières sont difficiles à promouvoir et réaliser. C'est pourquoi le gouvernement belge et l'ONUDI ont décidé de rassembler un comité consultatif destiné à faciliter la réalisation de ces investissements par l'analyse des mécanismes structurels qui leur font obstacle et par l'élaboration de solutions concrètes et appropriées.

     

Biogas development in Zimbabwe

Summary Two main biogas prorammes have been developed in Zimbabwe, one for the development of biogas at the individual household level (40 digesters) and the other for institutional users like schools and rural community centres (10 digesters). The funding of these digesters is provided by the users themselves and the Government provides the technical advice. In the future four projects are considered: (1) a biogas promoter will work in rural areas from village to village to inform leaders and teach the people; (2) rural resettlement schemes based on dairy farming are planned to integrate biogas production; (3) commercial farmers will get technical advices to build digesters for their workers; finally (4) two industries have been identified as candidates for biomethanation projects: a food-processing industry and a brewery.

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Resumen En Zimbabwe se han desarrollado dos programas principales en relación con el biogas. Uno para el desarrollo de sistemas de biogas a nivel doméstico (40 digestores) y el otro para su utilización en instituciones tales como escuelas y centros de cominidades rurales (10 digestores). Estoa digestores han sido costeados por sus usuarios mientras que el gobierno ha proporcionado la asistencia técnica. Para el futuro se han tomado en consideración 4 proyectos: (1) La divulgación de información y la enseñanza por parte de unpromotor de biogas que visitara pueblo a pueblo las areas rurales. (2) replanificación de asentamientos rurales basados en la elaboración de productos lacteos integrando la producción de biogas. (3) asistencia técnica a ganaderias comerciales para construir digestores para sus trabajadores y finalmente (4) se han identificado dos industrias candidatas para proyectos de biometanación: una industria transformadora de alimentos y una fábrica de cerveza.

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Résumé Deux programmes de biométhanisation ont été développés au Zimbabwe. Le premier pour le développement de la production de biogaz au niveau des ménages (4) digesteurs) et l'autre pour le développement de cette production au niveau d'utilisateurs tels que les écoles et les centres ruraux (10 digesteurs). Le financement de ces digesteurs est assuré par les utilisateurs euxmêmes tandis que le gouvernement en assure le suivi technique. Actuellement quatre nouveaux projets sont considérés: (1) l'envoi de village en village d'un promoteur du biogaz pour informer les dirigeants et former la population; (2) l'intégration de la production de biogaz dans le schéma de sédentarisation de la population rurale dans les fermes laitières; (3) la distribution d'informations aux agriculteurs commerciaux afin qu'ils construisent des installations pour leurs ouvriers; et (4) l'identification d'industries candidates pour le développement d'un projet de biométhanisation.

     

Biomethanation in Guyana

Summary In 1980, eight family digesters were built in Guyana with sponsorship and supervision of the Latin-American Energy Organization (OLADE). This programme collapsed in 1983 because of the high costs of the construction materials and the lack of trained personnel to manage and operate the systems. In 1985 an agreement with China led to the construction of six digesters, the training of 15 persons in biogas construction techniques and of another 30 persons in operation and management techniques. This agreement finally led to 21 operational digesters. In the future the emphasis will be given to the development of medium size, industrial or commercial digesters. Opportunities exist in the large livestock farms away from the energy supply, the national distilleries and for the biomethanation of aquatic weeds infesting the waterways.

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Resumen En 1980 se construyeron en Guayana 8 digestores a escala familiar con la ayuda y supervisión de la organización latino americana de energía (OLADE). Este programa se terminó en 1983 debido al coste elevado de los materiales de construcción y a la falta de personal entrenado para la manipulación y gestión de estos sistemas. En 1985 un acuerdo con China permitió la construcción de 6 digestores, la formación de 15 personas en tecnologias de construcción relativas a los sistemas de biogas y de otras 30 en técnicas de gestión y manejo. Este acuerdo permitió la construcción de 21 digestores operativos. En el futuro se pretende enfatizar el desarrollo de digestores de tamaño medio, industrial e incluso comercial. Se pueden encontrar ocasiones para su implantacion en explotaciones ganaderas dificilmente abastecibles de enegía y en la digestión de residuos de destilerias y de malas hierbas actuáticas que infestan las vías de comunicación fluvial.

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Résumé En 1980, huit digesteurs familiaux ont été construits en Guyane grâce aux subsides et à l'intervention de l'Organisation Latino-Américaine pour l'Energie (OLADE). L'échec de ce programme, constaté en 1983, est dû aux coûts élevés des matériaux de construction et du manque de personnel qualifié pour gérer les installations. En 1985, un accord avec la Chine a permis la construction de six digesteurs, la formation de 15 personnes aux techniques de construction des installations et de 30 personnes à la gestion de ces installations. Suite à cet accord il y a actuellement 21 digesteurs opérationnels en Guyane. A l'evenir l'accent sera donné au développement de digesteurs de moyenne échelle, industriels ou commerciaux. Des possibilités existent dans les fermes d'élevage loin du réseau de distribution d'énergie, dans les distilleries nationales et pour la biométhanisation des plantes aquatiques obstruant les voies navigables.

     

The transfer of single cell protein technology to the petroleum exporting Arab states

Summary The current status of hydrocarbon and petrochemical based single cell protein (SCP) technologies is assessed with respect to process commercialization. The applicability of such SCP processes for the strategic production of food and feed ingredients in the oil exporting Arab states of the Middle East and North Africa is examined. The possibility of transferring European-developed SCP process technology for commercial-scale SCP production in the Arab states is discussed, and unnecessary problems that plagued SCP process and product development in Europe and Japan are identified.

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Transferencia de la tecnología sobre proteinas unicelulares

Resumen Se valora el estado actual de la tecnología sobre proteínas unicelulares (SCP) a partir de hidrocarburos y de otros productos petroquímicos en relación con la commercialización del proceso. Se estudia la posible aplicación de estas procesos para la producción estratégica de ingredientes para la alimentación tanto humana como animal en los Estados Arabes exportadores de petróleo del Medio Oriente y del Norte de Africa. Se discuten las posibilidades de transferir la techología envuelta en dicho proceso, que ha sido desarrollada en Europa, para la producción a escala comercial de proteínas unicelulares en los Estados Arabes mencionados. Se identifican, además, los problemas surgidos, innecesariamente, que complicaron tanto la producción como el desarrollo del producto en Europa y Japón.

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Le transfert de technologie des bio- protéines dans les pays arabes exportateurs de pétrole

Résumé La situation actuelle concernant la production industrielle de protéines d'organismes unicellulaires (SCP) à partir des hydrocarbures et d'autres matières premières pétro-chimiques est évaluée du point de vue de la commercialisation des produits. L'applicabilité, dans les pays arabes exportateurs de pétrole au Moyen-Orient et en Afrique du Nord, de ces procédés pour la production stratégique d'ingrédients destinés à l'alimentation humaine et animale est discutée. La possibilité de transférer dans les pays arabes les procédés européens de production commerciale de SCP est discutée. D'autre part, certains faux problèmes ayant empêché le développement des SCP en Europe et au Japon sont identifiés.

     

Solid-state methane generation

Summary An 80 m³ solid-state batch-reactor, built from flexible material (up to 75% of the reactor surface area) impermeable for gases was investigated, using different systems of insulation. A mixture of agricultural wastes containing approximately 27% solids was used as feedstock. Loading was accomplished by utilizing the available farm machinery for solids handling. The required solids retention time for sufficient gas production rate was 30 days. During this period of time, the running temperature gradually decreased from 55°C to below 35°C, resulting in a decrease in volumetric gas production rate from 1.6 to 0.6 per m³ reactor volume per day. The methane content of the produced biogas averaged 60% per m³ reactor volume per day. Approximately 30% of biodegradable volatile solids was converted into gas under these conditions.

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Resumen Se estudió un fermentador de residuos sólidos de 80 m³ construido por materiales flexibles (hasta 75% de la superficie total), impermeable a gases y con distintos sistemas de aislamiento. Para alimentar el fermentador se utilizó una mezcla de residuos agricolas con un contenido en sólidos aproximado de 27%. La carga se efectuó mediante maquinaria agrícola adecuada para el manejo de sólidos. La retención de sólidos en el fermentador necesaria para producir gas fue de 30 días. Durante este periodo la temperatura del sistema disminuyó gradualmente de 55°C hasta por debajo de 35°C resultando en una dismiución en la producciòn en volumen del gas desde 1.6 hasta 0.6 m³ por m³ de volumen del reactor y por día. La media de contenido de metano en el gas producido fue de 60%. Aproximadamente un 30% de los sólidos volátiles biodegradables se convirtieron en gas bajo estas condiciones.

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Résumé Un réacteur de 80 m³ en milieu non renouvelé, pour l'état solide et construit pour 75% de sa surface en matériau souple imperméable aux gaz, a été étudié pour différents systèmes d'isolation. Le substrat d'alimentation du réacteur était constitué d'un mélange de déchets agricoles contenant à peu près 27% de solides. La charge du réacteur était effectuée en utilisant la machinerie disponible de la ferme. Le temps moyen de rétention des solides pour une vitesse suffisante de production de gaz était de 30 hours. Pendant cette période, la température du milieu réactionnel a baissé progressivement de 55°C à moins de 35°C, entraînant une diminution progressive de la vitesse de production volumétrique du gaz de 1.6 à 0.6 m³ par m³ de volume de réacteur par jour. Le contenu en méthane du gaz produit oscillait autour de 60%. Environ 60% de solides volatils biodégradables étaient convertis en gaz dans ces conditions.