Биоэнергетика Мақсаты

Органикалық массаның ашу процесінде алғашқы «қышқылды» фазасында органикалық қышқылдар түзілу нәтижесінде ортаның рН төмендейді. Ортаның рН қышқыл жағына күрт ауысуында метаногендердің ингибирленуі болады. Сондықтан процесс ведут рН 7.0–8.5 өтеді. Қышқылдануға қарсы әк қолданылады. Ортаның рН төмендеуі органикалық қышқылдардың түзілуімен деструкция процесінің аяқталғандығы туралы сигнал болып табылады, яғни аппаратқа өңдеу үшін шикізаттың жаңа партиясын салуға болады. Өңделген органикалық массадағы C:N оптимальное қатынасы 11–16:1. Бастапқы материалда C:N қатынасының азоттың жоғарылау жағына өзгеруі ортаға аммиактың бөлінуіне және сілтіленуге әкеледі. Сондықтан азот құрамды компоненттерге бай сұйық көң қалдықтары кесілген соломкалармен араластырылады.

Метандық ашу кезінде өтетін процесстер эндотермиялық және ішінен жылу түрінде энергияны керек етеді. Салынған шикізатты қыздыру және температураны тұрақтандыру үшін түзілген биогаздың бір бөлігі жағылады. Процесс температурасына байланысты процесті қыздыруға жұмсалған биогаз саны алынған көлімнің 30 % алады.

Өңдеуге шикізаттың түсу жылдамдығы немесе аппаратта шикізаттың тұру уақыты маңызыд және бақыланатын параметр болып саналады. Неғұрлым ашу процесі қарқынды болса, соғұрлым жылдамдық жоғары және тұру уақыты аз болады. Метанотенктегі субстраттың түсу жылдамдығы метандық бірлестік бактерияларының өсу жылдамдығына тең болуы тиіс. Субстрат концентрациясы төмендесе бактериальды бірлестіктің тығыздығы төмендеп, метаногенез процессі баяулайды. Өңделетін материал құрамында қиын еритін заттар көп болса, онда реакторда бұзылмаған қатты заттардың (80 % тұнба) жинақталуы мүмкін. Ал еритін және жеңіл органиканың үлкен мөлшері болса, онда үлкен шамада белсенді лай түрінде микробты биомассы түзіледі (90 % тұнба).

Процестің кеңістіктің бөлінуі процесс химизмі тұрғысынан тиімді. Процесс бір бірімен жалғасқан реакторларда жүзеге асырылады. Бірінші аппарате қышқыл түзілуімен органикалық заттардың анаэробты ыдырау процесі (қышқылды стадия) өтеді. Алынған осы ашыған материал метан түзілу процесі өтетін екінші аппаратқа түседі. Осындай жүйеде әрбір аппаратта ферментация жағдайлары (ағын жылдамдығы, рН, температура) өзгеруі мүмкін.

Процесті қарқынды жүргізу белсенді метаногенді микроорганизмдерді қолдану нәтижесінде мүмкін болады. Мысалы жапондық «Мацусита электрик индастриал К°» фирмасының зерттеушілері Methano­bacterium kadomensis St.23 бактериясының культурасын алды. Онда ашыту және метаногенез процессі 15–20 емес, 8 тәулікте аяқталады.

Теориялық метан түзуші бактериялар метан синтезі процессінде пайдаланылған көміртегінің 90–95 % метанға айналдырып, тек 5–10 % ғана биомасса түзуге қатысады.