Kim, M.J.;Lee, J.S.;Kumar, S.;Rahman, M.M.;Shin, J.S.;Ra, C.S.
Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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제25권4호
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pp.496-501
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2012
Thirty-five available feeds were fermented in vitro in order to investigate their soluble total organic carbon (TOCs) and methane ($CH_4$) production rate. A fermentation reactor was designed to capture the $CH_4$ gas emitted and to collect liquor from the reactor during in vitro fermentation. The results showed that $CH_4$ production rate greatly varied among feeds with different ingredients. The lowest $CH_4$-producing feeds were corn gluten feed, brewer's grain, and orchard grass among the energy, protein, and forage feed groups, respectively. Significant differences (p<0.05) were found in digestibility, soluble total organic carbon (TOCs), and $CH_4$ emissions among feeds, during 48 h of in vitro fermentation. Digestibility and TOCs was not found to be related due to different fermentation pattern of each but TOCs production was directly proportional to $CH_4$ production (y = 0.0076x, $r^2$ = 0.83). From this in vitro study, TOCs production could be used as an indirect index for estimation of $CH_4$ emission from feed ingredients.
The objective of the trial was to study the relationship between the methane ($CH_4$) production and the Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS) carbohydrate fractions of feeds for cattle and the suitability of CNCPS carbohydrate fractions as the dietary variables in modeling the $CH_4$ production in rumen fermentation. Forty-five rations for cattle with the concentrate/roughage ratios of 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, and 50:50 were formulated as feed samples. The Menke and Steingass's gas test was used for the measurement of $CH_4$ production. The feed samples were incubated for 48 h and the $CH_4$ production was analyzed using gas chromatography. Statistical analysis indicated that the $CH_4$ production (mL) was closely correlated with the CNCPS carbohydrate fractions (g), i.e. CA (sugars); $CB_1$ (starch and pectin); $CB_2$ (available cell wall) in a multiple linear pattern: $CH_4=(89.16{\pm}14.93)$$CA+(124.10{\pm}13.90)$$CB_1+(30.58{\pm}11.72)$$CB_2+(3.28{\pm}7.19)$, $R^2=0.81$, p<0.0001, n = 45. Validation of the model using 10 rations indicated that the $CH_4$ production of the rations for cattle could accurately be predicted based on the CNCPS carbohydrate fractions. The trial indicated that the CNCPS carbohydrate fractions CA, $CB_1$ and $CB_2$ were suitable dietary variables for predicting the $CH_4$ production in rumen fermentation in vitro.
Methane (CH4) is the most abundant component in natural gas. To reduce its harmful environmental effect as a greenhouse gas, CH4 can be utilized as a low-cost feed for the synthesis of methanol by methanotrophs. In this study, several methanotrophs were examined for their ability to produce methanol from CH4; including Methylocella silvestris, Methylocystis bryophila, Methyloferula stellata, and Methylomonas methanica. Among these methanotrophs, M. bryophila exhibited the highest methanol production. The optimum process parameters aided in significant enhancement of methanol production up to 4.63 mM. Maximum methanol production was observed at pH 6.8, 30℃, 175 rpm, 100 mM phosphate buffer, 50 mM MgCl2 as a methanol dehydrogenase inhibitor, 50% CH4 concentration, 24 h of incubation, and 9 mg of dry cell mass ml-1 inoculum load, respectively. Optimization of the process parameters, screening of methanol dehydrogenase inhibitors, and supplementation with formate resulted in significant improvements in methanol production using M. bryophila. This report suggests, for the first time, the potential of using M. bryophila for industrial methanol production from CH4.
Numerical Study with detailed chemistry has been conducted to investigate the flame structure and NOx formation characteristics in oxygen -enhanced(CH$_4$/O$_2$-$N_2$) and oxygen-enhanced-EGR(CH$_4$/O$_2$-$CO_2$) counter diffusion flame with various strain rates. A small amount of $N_2$is included in oxygen-enhanced-EGR combustion, in order to consider the inevitable $N_2$contamination by $O_2$production process or air infiltration. The results are as follows : In CH$_4$/O$_2$-$CO_2$flame it is very important to adopt a radiation effect precisely because the effect of radiation changes flame structure significantly. In CH$_4$/O$_2$-$N_2$flame special strategy to minimize NO emission is needed because it is very sensitive to a small amount of $N_2$. Special attention is needed on CO emission by flame quenching, because of increased CO concentration. Spatial NO production rate of oxygen-enhanced combustion is different from that of air and oxygen-enhanced-EGR combustion in that thermal mechanism plays a role of destruction as well as production. In case CH$_4$/O$_2$-$CO_2$flame contains more than 40% $CO_2$it is possible to maintain the same EINO as that of CH$_4$/Air flame with accomplishing higher temperature than that of CH$_4$/Air flame. EINO decreases with increasing strain rate, and those effects are augmented in CH$_4$/O$_2$flame.
Numerical Study with detailed chemistry has been conducted to investigate the flame structure and NOx formation characteristics in oxygen-enhanced$(CH_4/O_2-N_2)$ and oxygen-enhanced-EGR$(CH_4/O_2-CO_2)$ counter diffusion flame with various strain rates. A small amount of $N_2$ is included in oxygen-enhanced-EGR combustion, in order to consider the inevitable $N_2$ contamination by $O_2$ production process or air infiltration. The results are as follows : In $CH_4/O_2-CO_2$ flame it is very important to adopt a radiation effect precisely because the effect of radiation changes flame structure significantly. In $CH_4/O_2-N_2$ flame special strategy to minimize NO emission is needed because it is very sensitive to a small amount of $N_2$. Special attention is needed on CO emission by flame quenching, because of increased CO concentration. Spatial NO production rate of oxygen-enhanced combustion is different from that of air and oxygen-enhanced-EGR combustion in that thermal mechanism plays a role of destruction as well as production. In case $CH_4/O_2-CO_2$ flame contains more than 40% $CO_2$ it is possible to maintain the same EINO as that of $CH_4/Air$ flame with accomplishing higher temperature than that of $CH_4/Air$ flame. EINO decreases with increasing strain rate, and those effects are augmented in $CH_4/O_2$ flame. Complementary study is needed with extending the range of strain rate variation.
Numerical simulations of freely propagating fuel-rich $CH_4/CH_3Cl$ premixed flames were performed at atmospheric pressure in order to understand the effect of the oxygen enrichment on the production of PAH. A chemical kinetic mechanism was used, which involved 157 gas-phase species and 1693 forward reactions. The calculated flame speeds were compared with the experiments for the flames established on the equivalence ratios of 1~1.6, the results of which were in good agreement. As the level of oxygen enrichment was increased, the concentrations of one or four ring aromatic hydrocarbons were decreased. This might cause the fact that the contribution of PAH species to soot was weakened.
새우나 게 껍질로부터 chitin을 유일한 탄소원으로 하는 집적배양에 의하여 chitinase 활성이 우수한 균주를 2종 분리하였다. 분리균주는 형태학적, 그람염색, 16s rDNA 서열분석을 통하여 Arthrobacter nicotianae로 동정되어, 각각 Arthrobacter nicotianae CH4와 Arthrobacter nicotianae CH13으로 명명하였다. 두 종의 분리균주로부터의 chitinase는 모두 pH $3.0{\sim}9.0$에서 90% 이상의 효소활성을 유지하여 높은 pH안정성을 나타내었다. 온도의 영향은 $20{\sim}60^{\circ}C$ 구간에서 최적 효소 활성의 $70{\sim}90%$를 유지하여 열안정성도 뛰어났다. A. nicotianae CH4와 A. nicotianae CH13이 분비하는 chitinase 조효소를 0.1% colloidal chitin 기질에 반응시켜서 반응산물로 생산되는 chitin 올리고당을 HPLC를 사용하여 분석하였다. A. nicotianae CH4 조효소에 의한 효소반응산물로는 올리고머인 $(GlcNAc)_4$이, A. nicotianae CH13는 단량체인 $(GlcNAc)_1$이 전체 반응산물의 각각 98% 이상 생성되었다.
A short reaction mechanism for premixed $CH_4/CHF_3/Air$ flames was developed with a reduction method of the combined application of simulation error minimization (SEM) which included connectivity method and principal component analysis. It consisted of 43 species and 403 elementary reactions at the condition of less than 5% of maximum error. The calculation time operated with a short mechanism was over 5 times faster than one with a detailed reaction mechanism. Good agreement was found between the flame speeds calculated by the short reaction mechanism and those by the detailed reaction mechanism for the entire range of $CHF_3/CH_4$ mole ratios and equivalence ratios. In addition excellent agreements were determined for the profiles of temperature, species concentration, and the production rates of the various species. So the short reaction mechanism was able to accurately predict the flame structure for premixed $CH_4/CHF_3/Air$ flames.
The objective was to evaluate the effect of fodder tree species (FTS) with condensed tannin contents: Cordia elaeagnoides, Platymiscium lasiocarpum, Vitex mollis, and Haematoxylon brasiletto, on in vitro methane ($CH_4$) production at 24 h post incubation. The analysis was performed using the in vitro gas production technique, with three levels of inclusion/species: 600, 800, and 1,000 mg and with 4 replicates/species/level of inclusion. The substrate was incubated at $39^{\circ}C$, and the gas and $CH_4$ production were recorded at 4, 8, 12, and 24 h post incubation. The data collected was analyzed through Pearson correlation, polinomial regression and fixed effects models. There were negative correlations between FTS-total gas volume (r = -0.40; p<0.001); FTS-volume of $CH_4$ produced (r = -0.40; p<0.001) and between the inclusion level-volume of $CH_4$ produced (r = -0.20; p<0.001). As well as a positive correlation between hours post incubation-total gas volume (r = 0.42; p<0.001) and between hours post incubation-volume of $CH_4$ produced (r = 0.48; p<0.001). The FTS: C. elaeagnoides, V. mollis, and H. brasiletto have potential, in the three inclusion levels analyzed, to reduce $CH_4$ emission on in vitro trials (>32.7%), taking into account the total $CH_4$ production at 24 h of the forage used as reference (Avena sativa). It's suggested that C. elaeagnoides-according to its crude protein, neutral detergent fiber, and condensed tannins content- is the best alternative within the FTS analyzed, for feeding ruminants and for the control of $CH_4$ emissions during the dry season.
Emissions of nitrous oxide (N$_2$O) and methane (CH$_4$) from poultry enteric fermentation were investigated using a respiration chamber. Birds were placed in a respiration chamber for certain intervals during their growing period or for the whole life cycle. The accumulated gas inside the chamber was sampled and analyzed for N$_2$O and CH$_4$ production. A curve for gas production during a life cycle was fitted. The calculated area under the curve estimated the emission factor of poultry enteric fermentation on a life cycle basis (mg bird$^{-1}$ life cycle$^{-1}$). This method can be used to estimate CH$_4$ or N$_2$O emissions from different types of avian species taking into account factors such as diet, season or thermal effects. The CH$_4$/N$_2$O emission factors estimated for commercial broiler chickens, Taiwan country chickens and White Roman Geese were 15.87/0.03, 84.8/16.4 and 1,500/49 (mg bird$^{-1}$ life cycle$^{-1}$), respectively, while the calculated CH$_4$/N$_2$O emission from enteric fermentations were 3.03/0.006, 14.73/2.84 and 9.5/0.31 (Mg year$^{-1}$), respectively in Taiwan in the year of 2000. The described method is applicable to most poultry species and the reported emission factors were applicable to meat type poultry only.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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