Параметри переробки сировини
Отримання біогазу і біодобрив з органічних відходів засноване на властивості відходів виділяти біогаз при розкладі в анаеробних, тобто безкисневих умовах. Цей процес називається метановим зброджуванням і відбувається у три етапи в результаті розкладання органи чеських речовин двома основними групами мікроорганізмів — кислотними і метановим.
5.4.1 Етапи виробництва біогазу
Процес виробництва біогазу може бути розділений на кілька стадій: гідроліз, зброджування, утворення метану та Симбіоз бактерій. У цьому складному комплексі перетворення бере участь безліч мікроорганізмів, головними з яких є метаноутворюючи бактерії, загальний вид яких наведено на рис. 5.12.
Гідроліз. На першому етапі (гідроліз) органічна речовина ферментується позаклітинним ферментами (клітковина, амілаза, протеаза і ліпаза) мікроорганізмів. Бактерії розкладають довгі ланцюжки складних вуглеводнів — протеїни і ліпіди — у більш короткі ланцюжки.
Зброджування. Кислотоутворюючи бактерії, які беруть участь у другому етапі освіти біогазу, розщеплюють складні органічні з’єднання (білки, жири і вуглеводи) у більш прості з’єднання.
При цьому в зброджується середовищі з’являються первинні продукти бродіння — летючі жирні кислоти, нижчі спирти, водень, окис вуглецю, оцтова та мурашина кислоти та інші органічні речовини є джерелом харчування для метаноутворюючих бактерій, які перетворюють органічні кислоти в біогаз.
Рисунок 5.12 — Структура метанових бактерій |
Утворення метану. Метаноутворюючи бактерії, залучені на третьому етапі, розкладають з’єднання з низькою молекулярною вагою. Вони утилізують водень, вуглекислоту та оцтову кислоту. У природних умовах метаноутворюючи бактерії існують за наявності анаеробних умов, наприклад, під водою, в болотах. Вони дуже чутливі до змін навколишнього середовища, тому від умов, які утворюються для життєдіяльності метаноутворюючих бактерій, залежить інтенсивність газовиділення.
Симбіоз бактерій. Метано — і кислотоутворюючи бактерії взаємодіють у симбіозі. З одного боку, кислотоутворюючи бактерії створюють атмосферу з ідеальними параметрами для метаноутворюючих бактерій (анаеробні умови, хімічні структури з низькою молекулярною вагою). З іншого боку, метаноутворюючи мікроорганізми використовують проміжні сполуки кислотоутворюючих бактерій. Якщо б не відбувалося цієї взаємодії, в реакторі розвинулися б невідповідні умови для діяльності обох типів мікроорганізмів.