Биометаногенез

Биометаногенез или метановой брожение – давно известный процесс превращения биомассы в энергетически ценный материал (метан). Открыт данный процесс в 1776 г. А. Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе.

Сырье для производства биогаза:

- различная растительная биомасса, несъедобные части сельскохозяйственных растений

- отходы древесины сырье с высоким содержанием целлюлозы, трудно поддающиеся методам переработки, эффективно сбраживается и трансформируется в биогаз

- отходы перерабатывающей промышленности

- специально выращенные культуры, такие как водяной гиацинт, гигантские бурые водоросли

- жидкие отходы сельскохозяйственных ферм

- промышленные и бытовые стоки и ил очистных сооружений

- мусор городских свалок

Метаногенез – I фаза.

В производстве биогаза как нигде в других производствах, важны не отдельные чистые виды микроорганизмов, а их косорции. Они обладают более высокой биодеградационной активностью, чем отдельные виды и штаммы микроорганизмов. Именно состав микроорганизмов в консорции определяет эффективность разложения тих или иных видов сырья.

Первая стадия метанового брожения – кислотная – осуществляется различными микроорганизмами, способными к спиртовому, маслянокислому, пропионовому, фцетонобутиловому и другим видам брожения (энтеробактерии, клостридии, стрептококки, лактобациллы).

Активную роль в деструкции органической массы играют целлюлозоразрушающие микроорганизмы. От их наличия и активности зависит разложение наиболее трудноразлагаемых компонентов сырья.

В превращении органических кислот в уксусную кислоту важную роль играют ацетогены – специализированная группа анаэробных бактерий. Это прежде всего клостридии, в частности Clostridium thermoaceticum. Они превращают органические кислоты в уксусную кислоту, водород и окислы углерода. Ацетогенная стадия процесса наиболее тесно связана со второй основной фазой образования биогаза – уже собственно с образованием метана. Установлено, что некоторые метаногенные бактерии при понижении концентрации водорода в среде до определенного уровня перестраиваются га ацетоногенный метаболизм.

Метаногенез II фаза.

Метаногены широко распространены и активно участвуют в деструкции органических веществ с образованием биогаза в анаэробных зонах: в морских осадах, болотах, речных и озерных илах.

Все известные метанобразующие бактерии могут получать энергию в результате окисления водорода, восстанавливая углекислоту до метана являются автотрофами и используют для роста только смесь водорода и углекислоты, другие, являясь гетеротрофами, используют муравьиную и уксусную кислоты, а также метанол и метиламины.

Метаногены – облигатные анаэробы, среди которых имеются галлофилы, мезофиллы, и термофилы. Некоторые из них способны к росту в соленых водоемах и даже в насыщенном растворе соли. Развиваются они в кислой среде при температуре от 4 до 97⁰ и даже до 250⁰С.

Метаногенез – один из древнейших процессов, производимый бактериями с Архея до наших дней. Такие бактерии называют архебактериями и оценивают их возраст в 3.0 -3.5 млрд. лет. Архебактерии отличаются от прокариотических микроорганизмов отсутствием муреина в клеточной стенке, специфическим нуклеотидной последовательностью рибосомальной РНК, наличием специфических компонентов метаболизма.

Поиск по сайту: