Fatty Acid Production from Blackwater and Food Waste by Mixed Microbial Culture
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Fettsyreproduktion från svartvatten och matavfall genom blandad mikrobiell kultur (Swedish)
Abstract [sv]
Att producera fettsyror (FA) genom acidogen fermentering av avfall erbjuder ett hållbart alternativ till fossilbaserad FA-produktion, samtidigt som effektiv avfallshantering och resursåtervinning möjliggörs genom att framställa värdefulla produkter från avfall. En bättre förståelse för hur processparametrar påverkar FA-produktion och dess sammansättning är avgörande för att öka utbytet och processeffektiviteten. Denna avhandling undersökte effekten av temperatur (15°C, 35°C, 45°C), inokulum (anaerobt rötat slam (ADS), Östersjösediment (BS), icke-inokulerat (Kontroll)) och substratförhållande (15:85, 25:75) på FA-produktion och dess sammansättning under en 25 dagar lång anaerob batchfermentering av matavfall och svartvatten. Temperatur och inokulum påverkade FA-produktionen signifikant, där den högsta totala FA-koncentrationen (tFA) observerades i bioreaktorer inokulerade med ADS vid 35°C (4.67 ± 0.02 gCOD/L, 54 ± 1%, dag 20). Substratförhållandet visade också en signifikant påverkan, med det högsta utbytet uppnått i Kontroller vid 25:75 förhållandet (4.8 ± 0.2 gCOD/L, 71 ± 5%, dag 25). Dessutom visade sig substrathydrolys inte vara en begränsande faktor vid de testade förhållandena, och tFA toppar uppnåddes snabbare vid högre temperaturer. När det gäller FA-sammansättningen var etansyra, propionsyra och butansyra konsekvent de mest förekommande FA (68.5 – 100%) över hela fermenteringen vid de testade förhållanden. Temperatur, inokulum och substratförhållande påverkade bildningen av vissa individuella FA, vilket tyder på att dessa parametrar har en inverkan på FA-sammansättningen. Mikrobiell gemenskapsanalys är nödvändig för att undersöka hur dessa parametrar påverkar mikrobiomet och därmed FA-produktion och dess sammansättning.
Abstract [en]
Producing fatty acids (FAs) through acidogenic fermentation of waste streams offers a sustainable alternative to fossil-based FA production, while providing effective waste treatment and resource recovery by producing value-added products from waste. A better understanding of how process parameters affect FA production and composition is essential to enhance FA yields and process efficiency. This thesis investigated the effect of temperature (15°C, 35°C, 45°C), inoculum (anaerobic digested sludge (ADS), Baltic Sea sediment (BS), uninoculated (Control)), and substrate ratio (15:85, 25:75) on FA production and composition during a 25-day acidogenic batch fermentation of food waste and blackwater. Temperature and inoculum significantly influenced FA production with the highest total FA (tFA) concentration and acidification ratio being observed in ADS-inoculated bioreactors at 35°C (4.67 ± 0.02 gCOD/L, 54 ± 1%, day 20). Substrate ratio also showed a significant impact with the highest acidification achieved in Controls at the 25:75 ratio (4.8 ± 0.2 gCOD/L, 71 ± 5%, day 25). Moreover, substrate hydrolysis was not the limiting factor under the tested conditions, and tFA peak days were achieved faster at higher temperatures. In terms of FA composition, acetic, propionic, and butyric acid consistently remained the most abundant FAs (68.5 – 100%) throughout the fermentations under all tested conditions. Temperature, inoculum, and substrate ratio influenced the specific formation of some individuals FAs, indicating that these parameters affect FA composition. Microbial community analysis is needed to investigate how these parameters influence the microbiome and, in turn, FA production and composition.
Place, publisher, year, edition, pages
2025.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2025:269
Keywords [en]
Acidogenic fermentation, Anaerobic digested sludge, Baltic Sea sediment, Municipal Waste, Biorefinery
Keywords [sv]
Acidogen fermentering, Anaerobt rötat slam, Östersjösediment, Kommunalt avfall, Bioraffinaderi
National Category
Industrial Biotechnology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-368064OAI: oai:DiVA.org:kth-368064DiVA, id: diva2:1986802
Subject / course
Biotechnology
Educational program
Master of Science - Industrial and Environmental Biotechnology
Supervisors
Examiners
2025-08-042025-08-04