 |
|
Використовуючи знання про способи одержання за допомогою мікроорганізмів додаткових джерел енергії визначіть перелік і вимоги до сировини та мікроорганізмів
Біогаз містить 54-74% метану. Частина містить головним чином вуглекислий газ, а також слідові кількості азоту, водню та інших газів. В процесі ферментації бере участь цілий ряд мікроорганізмів, включаючи групу бактерій метаногенів, наприклад Methanobacterium, які утворюють метан з вуглекислого газу і водню. Ці бактерії відносяться до архебак-теріям. найдавнішої групі організмів, що має тісне споріднення з істинними бактеріями. Субстратом для ферментації служить широкий спектр відходів або продуктів рослинного походження (див. вище). У США використовували водяний гіацинт - рослина, що володіє потужним життєвим потенціалом і засмічують канали і водні шляхи. Процес ідеально підходить для дрібномасштабного виробництва, де отримане паливо тут же використовується, наприклад в Індії та Китаї. З гною, отриманого від однієї корови за рік, можна отримати таку кількість метану, що еквівалентно приблизно 227 л бензину. Приміром, кількість газу, одержуваного з 05 кг гною, достатньо для приготування їжі на цілу сім'ю протягом дня. У Китаї побудовано близько 18 млн. таких перетворювачів сімейного масштабу. Газ зазвичай використовується для приготування їжі, освітлення, заправки тракторів або автомобілів і запуску електричних генераторів. При переробленні органічних відходів з метою виробництва біогазу як альтернативного джерела енергії вони використовуються повністю. В результаті не лише покращується санітарний стан території, знищуються збудники інфекційних захворювань, зникає неприємний запах рослин, що гниють, знищується насіння бур‘яну, але й утворюються цінні високоякісні добрива, що мають підвищений гумусний потенціал
Як вихідний матеріал для одержання біогазу можуть бути використані відходи тваринницьких ферм та різних рослин, побутові органічні відходи населених пунктів. Вихід і склад біогазу визначається значною кількістю чинників, але в основному залежить від складу вихідної сировини..
Процес анаеробного розкладу органічних речовин здійснюється двома основними групами мікроорганізмів. Перша група – це гетеротрофні кислототворні бактерії, які клітковими ферментами здійснюють гідроліз (розклад) складних органічних з’єднань (білків, жирів, вуглеводнів) до мономерів та утилізують їх із створенням низькомолекулярних кислот, діоксиду вуглецю, аміаку, сірководню та води. Друга група анаеробних організмів – це метанотворні бактерії, які в своєму розвитку використовують лише низькомолекулярні органічні речовини, тобто продукти обміну кислототворних бактерій. Метанове бродіння органічних речовин протікає з утворенням аміаку, метану (біогаз), вільного азоту, діоксиду вуглецю та води.Основні тенденції розвитку систем біоконверсії визначаються вимогами охорони навколишнього середовища та можуть бути досягнуті в результаті виробництва біогазу як альтернативного джерела енергії.Вирішальними факторами інтенсифікації виробництва біогазу є:
первинні та експлуатаційні витрати;
надійність біогазового устаткування в експлуатації
вимоги до технічного обслуговування та персоналу;
ефективність використання отриманої продукції.
На процес анаеробного бродіння в біогазовій установці впливають біологічні, фізичні, хімічні та організаційно-технологічні фактори, вдосконалення яких призводить до збільшення ефективності використання сировини для утворення біогазу та зменшення затрат на весь технологічний процес. На інтенсивність процесу зброджування і, як наслідок, утворення альтернативного джерела енергії біогазу впливають чотири групи факторів: біологічні, фізичні, хімічні та організаційно-технологічн. До біологічних факторів відносяться: склад зброджуваної біомаси (вміст білків, жирів, вуглеводів, лігнінів); склад мікрофлори (кількість і групи мікроорганізмів відповідної стадії розкладання); умови життєдіяльності мікроорганізмів (зміст шкідливих домішок). Фізичні фактори включають: температуру зброджування із одночасним зменшенням тепловтрат; гідравлічний режим та седиментацію твердих частинок органічної маси. Хімічні фактори визначаються кислотністю середовища (величина рН); вмістом летючих жирних кислот у зброджуваній масі; обсягом і складом біогазу, що утворюється.