Commercial biogas plants: Review on operational parameters and guide for performance optimization

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Fuel 303 (2021) 121282
Available online 25 June 2021
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Review article 
Commercial biogas plants: Review on operational parameters and guide for 
performance optimization 
Di Wu , Xuya Peng , Lei Li
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, Pingjin Yang , Yun Peng , Hengyi Liu , Xiaoming Wang 
Key Laboratory of Three Gorges Reservoir Region’s Eco-Environment, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400045, China
A R T I C L E I N F O
Keywords: 
Anaerobic digestion 
Commercial biogas plant 
Operational parameters 
Process instability 
Process optimization 
A B S T R A C T
Biogas technology can effectively treat organic wastes from various sources, recover energy and alleviate 
greenhouse gas emissions. However, process instability and general suboptimal operational conditions with low 
efficiency limit the economic feasibility and further development of commercial biogas plants. Therefore, 
focusing primarily on operational parameters of anaerobic digestion at the industrial level, the present review 
summarizes the operational status and performance of medium- and large-scale commercial biogas plants and 
discusses in detail the relationships between common operational parameters and the overall performance of 
anaerobic digesters. Technical and management suggestions are also proposed for long-term stable and efficient 
biogas production. Results show that the process stability and process optimization of anaerobic digesters largely 
depend on the initial setting and subsequent control of operational parameters. Proper system configuration is 
expected to maximize the utilization of process capacity and minimize internal energy consumption. Inadequate 
or faulty operating procedures resulting in large deviations in operational parameters from optimal ranges are 
the primary cause of frequent process instability events. In the short term, improvement of process monitoring 
systems and adequate training for plant operators can ensure adequate system configuration and standardized 
control and management of operational parameters, which will promote process optimization without the po-
tential risk of process instability However, various auxiliary approaches, such as nanoparticles and bio-
augmentation, require technical breakthroughs before industrial application.