Биоэнергетика Мақсаты

Органикалық субстраттардың деструкциясы және метан түзілуінің күрделі процестерінде әртүрлі микроорганизмдердің микробты ассоциациясы қатысады. Аассоциацияда органикалық қышқылдар, спирт, аммиак түзілуімен жүретін күрделі органикалық массаның гидролизіне әкелетін деструктор- микроорганизмдер, кейін осы қышқылдарды сірке қышқылына, сутегі және көміртегі тотығына айналдыратын ацетогендер, ең соңында арнайы – метаногендер –метандағы сутегі және көміртегі тотығы, спиртті қалпына келтіретін микроорганизмы қатысады.

Органикалық заттардың деструкциясы мен қышқылдар түзілуіне ассоциация облигатты және факультативті анаэробты организмдер қатысады, олардың арасында гидролитиктер, кислотогендер, ацетогендер және т.б..; Бұлар: Enterobacteriaceae, Lactobacilaceae, Sterptococcaceae, Clostridium, Butyrivibrio туыстарының өкілдері. Органикалық қышқылды сірке қышқылына айналдыруда маңызды ролді анаэробты бактериялардың арнаулы топтары –ацетогендер алады.

Қазіргі уақытта 30 жуық метан түзуші бактериялардың таза культурасы бөлініп алынып, сипатталды. Мынадай түрлері тереңірек зерттелген: Methanobacterium thermoautotrophicum, Methanosarcina barkerii, Methanobrevibacter ruminantium. Барлық метаногендер – нағыз анаэробтылар; олардың арасында мезофилді, термофилді формалары; гетеротрофты және автотрофтылар кездеседі. Метан түзуші бактериялардың ерекшелігі метан түзілу үшін субстраттармен қамтамасыз ететін микроорганизмдердің басқа топтарымен тығыз симбиоздағы даму қабілеті болып табылады.

3. Метаногенез үшін қондырғыларға сипаттама

Метаногенез процесінде алуантүрлі шикізаттар – әртүрлі өсімдік биомассалары, сүрек қалдықтары, ауылшаруашылық өсімдіктерінің желінбейтін бөліктері, өндіріс қалдықтары, ауылшаруашылық фермаларындағы сұйық қалдықтар, өндірістік және тұрмыстық ақаба сулар, тазарту қондырғыларының лайы, сонымен қатар қаладағы қоқыс орнының қалдықтары қатысады.

Биометаногенез үшін қондырғыларды олардың көлемі мен өнімділігі бойынша бірнеше категорияларға бөледі: шағын фермалар үшін (1–20 м³) реакторлар; дамыған елдер фермалары үшін реакторлар (50–500 м³); (спирт, қант өндірісі) өндірісінің қалдықтарын өңдеу үшін (500–10 000 м³) реакторлар және қаладағы қатты қалдықтарды өңдеу үшін (1 – 20^.10⁶ м³) реакторлар. Металлдан немесе темір бетоннан дайындалған метанотенктің куб және цилиндр тәрізді алуантүрлі формалары болады. Бұл қондырғылардың конструкциясы мен детальдары бірнеше өзгереді, бастысы бұл өңделетін шикізаттың типіне байланысты болады. Дамыған елдерде көлемі бойынша орташа және үлкен аппараттар (дайджестерлер), биогазды жинақтау және тазалау үшін құралдармен, электрогенераторлар және су тазартқыштармен жабдықталған қондырғылар болады. Мұндай қондырғылар өнеркәсіптік өндірістермен, канализационды станциялармен немесе ірі арнайы фермалармен көмплекстер құрайды. Процестің басты мақсаты қалдықтарды жою болғанда қондырғы құрамында ірі қатты бөлшектерді бөліп алу және фракциялау үшін блок болуы тиіс.

Метанотенктер толық араластыру, толығымен сығу режимінде жұмыс істеуі мүмкін. Метанотенктің қарапайым контрукциясы тіркелген газ көлеміндегі кәдімгі шұңқыр болып табылады. Метанотенк теплоизоляция үшін жерге кіргізілген герметикалық ыдыс тәрізді, сол сияқты газгольдер – газды жинақтау үшін ауыспалы көлемдегі ыдыс тәрізді болады. Метанотенк конструкциясында мағызды нәрсе – аппараттың гетерогенді құрамын араластырудың деңгейін қамтамасыз ету болып саналады. Метанның максималды бөлінуі әлсіз араластыруда байқалады. Сондықтан қарқынды аэрация мен араластыруды қажет ететін аэробты процестен айырмашылығы метаногенездегі араластыру ондағы массаның гомогенизациясын және жүзетін қатты қабықтардың түзілуін қамтамасыз ету.

Материалдар қоспасы ацетогенді және метан түзуші микроорганизмдермен тұнбаға түседі. Температурасы және процестің өту жылдамдығы қолданылған метандық бірлестіктің түрлеріне байланысты болады. Термофильді организмдер үшін процесс 50–60°С, мезофильділер үшін –30–40°С және психрофильді организм үшін 20°С жүреді. Жоғары температурада процесс жылдамдығы мезофильді жағдаймен салыстырғанда 2–3 раза жоғары.