Selective recovery of nitrogen compounds from poultry manure through continuous adsorption process

In recent years, there has been a growing interest on energy production from biodegradable compounds since they present a dual advantage: mitigate the surge in waste and at the same time generate energy from sustainable sources with minimal environmental impact. Specifically, this study focuses into the production of biogas from animal waste, specifically on poultry manure. To optimize process yield, the poultry manure is subjected to treatments that reduce nitrogen levels, as excessive amounts can inhibit microorganisms involved in the fermentation process of biogas production. The technology employed in this thesis involves the selective removal of ammonium ions through cation exchange resin. Since the main objective of this work is to switch from batch to continuous process, the first part of the work focused on optimizing the continuous set-up. This involved optimizing key process parameters to maximize efficiency. The subsequent part of the study was dedicated to the characterization of repeated cycles. Varying the chemical composition of the starting solution, different analyses were conducted. The gradual complexification of the solution aimed to simulate the complexities of poultry manure, allowing an assessment of competitiveness under different scenarios. To reinforce the reliability of the results, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analyses were employed, providing a comprehensive validation of the outcomes.

Negli ultimi anni è stato registrato un crescente interesse per la produzione di energia da composti biodegradabili. Questi infatti presentano un duplice vantaggio: limitano l’aumento dei rifiuti e, allo stesso tempo, generano energia da fonti sostenibili a impatto ambientale quasi nullo. In particolare, questo studio si concentra sulla produzione di biogas da rifiuti animali, in modo specifico della pollina. Per ottimizzare la resa del processo, le deiezioni avicole vengono sottoposte a trattamenti che riducono i livelli di azoto, poiché quantità eccessive possono inibire i microrganismi coinvolti nel processo di fermentazione della produzione di biogas. La tecnologia impiegata in questa tesi prevede la rimozione selettiva degli ioni ammonio attraverso la resina a scambio cationico. Poiché l’obiettivo principale di questo lavoro è passare dal processo batch a quello continuo, la prima parte del lavoro si è concentrata sull’ottimizzazione dell’impianto continuo. Ciò ha comportato l’ottimizzazione dei parametri chiave del processo per massimizzare l’efficienza. La parte successiva dello studio è stata dedicata alla caratterizzazione di cicli ripetuti. Variando la composizione chimica della soluzione di partenza, sono state condotte diverse analisi. La graduale complessazione della soluzione mirava a simulare la complessità della pollina, consentendo una valutazione della competitività in diversi scenari. Per rafforzare l’affidabilità dei risultati, sono state impiegate analisi di microscopia elettronica a scansione (SEM) e di spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDS), che hanno fornito una validazione completa dei risultati.