Co je anaerobní trávení?

Anaerobní trávení je biologický proces, kdy bakterie rozdělují organický materiál na základní sloučeniny, aniž by vyžadovaly kyslík jako součást procesu. Předpokládá se, že tyto bakterie se objevily na Zemi přibližně před 3 800 000 000 lety a byly dominantní formou života na planetě, než se objevily rostliny. Vzhledem k tomu, že život rostlin vznikl asi před 3 200 000 000 lety, anaerobní trávení pokračovalo v přírodním prostředí, kde kyslík chyběl, jako jsou bažiny, vodopádné půdy a v zemi neustále pokryté vodou, jako jsou jezera a řeky. Biologické procesy anaerobního trávení vyžadují, aby několik typů bakterií rozkládalo organickou hmotu v řadě čtyř kroků, včetně hydrolýzy, fermentace, acetogeneze a methanogeneze. To se provádí v zařízeních pro zpracování odpadu, která zpracovávají zemědělský odpad, jako jehnůj nebo obecní odpad. Pivovarský průmysl se také spoléhá na anaerobní trávení, aby se rozbilo organické vedlejší produkty produkce piva na metanové palivo, které by jinak muselo být zlikvidováno systémy úpravy odpadních vod.

Proces anaerobního trávení v přírodě je také nápomocný při vytváření formy obnovitelné energie známé jako zemní plyn. Ačkoli zemní plyn je fosilní palivo, skládá se z asi 80% metanu spolu s dalšími příbuznými plyny, jako je propan a butan, a je snadněji generován zemí než jiná fosilní paliva, jako je ropa. Jedná se o fosilní palivo, které se často ukládá vedle jiných fosilních paliv, jako je uhlí a ropa.

Průmyslové reaktory biomasy, které zpracovávají odpad biomasy, jako je hnoj, aby se generoval palivo, obecně produkují menší metanový plyn jako procento podle objemu, než co je obsaženo v zemním plynu. Typický výstupStanovaný objem bioplynu z digesteru je 50% až 80% metanu s významným množstvím odpadního plynu ve formě oxidu uhličitého při 20% až 50%. V procesu, které mají určitou komerční hodnotu, jako je vodík, dusík a kyslík a toxické plyny, které musí být bezpečně zlikvidovány, jsou také generovány další stopové plyny, včetně sirovodíku a oxidoxidu uhelnatého.

Biologické procesy, které jsou nezbytné pro efektivní probíjení trávení odpadu, mohou být složité a spoléhat se na přísně kontrolované podmínky. Teplota je v procesu hlavním problémem, protože bakterie, které rozkládají odpad, se nejlépe daří na různých úrovních. Některé z bakterií jsou mezofilní, prosperující při mírné teplotě 98 ° Fahrenheita (36,7 ° C) a některé jsou termofilní a prospívají při vyšší optimální teplotě 130 ° Fahrenheita (54,4 ° Celsia).

Podmínky musí být změněny pro teplotu, pH a další faktory, jako je poměr voda versus pevná látkasměsi biomasy a poměru uhlíku/dusíku jako organického materiálu je také chemicky degradován. Dva hlavní typy bakterií, které se používají při anaerobním trávení, jsou acetogenní a methanogenní bakterie, a přestože se používají v tandemu, každá má jedinečné životní podmínky, za kterých se daří. Acetogenní bakterie produkují chemický acetát během anaerobního trávení a methanogenní bakterie produkují metan.

Materiál biomasy se odebírá ve čtyřech fázích pro účinné regeneraci metanu. Stadium hydrolýzy používá vodu k rozkladu pevných látek nebo polotřístek na jednodušší sloučeniny a poté se k rozkládání uhlohydrátových řetězových struktur používá fermentace nebo acidogeneze, a to buď fermentace nebo acidogeneze. Acetogeneze se pak používá jako třetí krok v procesu, kde acetogenní bakterie přeměňují organické kyseliny na kyselinu octovou spolu s dalšími vedlejšími produkty, jako je vodík a oxid uhličitý. Poslední krok methanogenuSIS používá methanogenní bakterie ke kombinaci těchto primárních koncových produktů acetátu, vodíku a oxidu uhličitého do metanu, který pak lze použít pro palivo.