ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

22. МІКРООРГАНІЗМИ ЯК ОБ’ЄКТИ БІОТЕХНОЛОГІЇ

22.3. ОДЕРЖАННЯ ЕНЕРГІЇ (БІОГАЗ)

Біогаз — це метан, який утворюється в результаті життєдіяльності метаногенних бактерій. Біогаз містить 50-85 % метану та 15—50 % СО₂. Технологія його одержання має два етапи: дозрівання метанового біоценозу та ферментація. Впродовж першого етапу розвиваються бактерії, які беруть участь в анаеробному розкладанні вихідних органічних речовин і продуктів їх розкладу. В результаті діяльності цих мікроорганізмів створюються оптимальні умови для активного біосинтезу метану.

Зброджування рідких органічних речовин відбувається в строго анаеробних умовах при температурі 30-40 С (мезофільний процес) або при 52-60 С (термофільний процес) у реакторах — метантенках. Метантенки першого покоління — це реактори, в яких усі процеси проходять в одній місткості без розділення на стадії та фази, бактеріальні клітини у міру накопичення видаляються разом із збродженою масою. Циклічність процесу становить, як правило, 5-14 діб.

Метантенки другого покоління — реактори, в яких бактерії перебувають в іммобілізованому стані. Це дає змогу підвищити ефективність процесу метаноутворення.

Останнім часом у практику впроваджуються технології, в яких процес утворення метану поділений на дві стадії — кислотну та метанову. Двофазний процес здійснюється в двох реакторах. з’єднаних послідовно. У першому реакторі проходить фаза зброджування і утворення кислот, pH такої «бражки" не повинно бути вищим як 6,5. Така бражка подається у другий реактор, де утворюється метан. На практиці для підвищення виходу метену процес бродіння у першому реакторі здійснюють при температурі 35-37º С, а в другому — при 55º С. За нормальних умов ферментації з кожної тонни збродженого органічного субстрату утворюється до 300-600 м² метану. Процент розкладання органічних речовин до метану, як правило, становить 30-60 %.

Метаногенез — процес ендотермічний, він потребує постійного підігріву для підтримання оптимальної температури. Як правило, метвнтенкн і сировина підігріваються за рахунок спалювваня утворюваного біогазу. У середньому на це витрачається від 15 до 50 % біогазу.

Шлам, що утворюється у процесі одержання біогазу (рідкий чи твердий, залежно від використання рідкого чи твердого субстрату і відповідно від реалізації рідинно- чи твердофазного процесу) є чудовим органо-мінеральним добривом. Він може також використовуватись для одержання практично важливих біологічно активних сполук.

Заданими 1090 р. н Європі кількість великих (1000 м² і більше) біогазових установок становила понад 500 одиниць, у США їх кількість була у два рази вищою. У деяких країнах Азії (Китай, Індія, Непал та ін.) із-за дефіциту електроенергії біогаз одержують досить простим способом: викопують яму. в якій в анаеробних умовах переробляють біомасу, а виділений газ накопичують у примітивних установках малого об’єму або одразу ж використовують. Про ефективність виробництва біогазу таким способом свідчить те. що в Китаї кількість подібних установок перевищує 50 мли, а в Індії досягає декількох мільярдів. Виробництво біогазу та біодобрив у невеликих масштабах є особливо доцільним для фермерських господарств, у високогірних районах, селах і місцях, віддалених від «великої цивілізації».