Co je anaerobní digesce?

Anaerobní digesce je biologický proces, při kterém bakterie rozkládají organický materiál na základnější sloučeniny, aniž by jako součást procesu vyžadovaly kyslík. 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. Jako rostlinný život vznikl zhruba před 3,2 miliardy rok, anaerobní digesce pokračovala v přírodním prostředí, kde kyslík byl přítomen jako jsou bažiny, podmáčené půdy a na zemi stále pokryto vodou, jako jsou jezera a řeky. Biologické procesy anaerobní digesce vyžadují, aby několik typů bakterií rozkládají organické látky v sérii čtyř kroků, včetně hydrolýzy, fermentace, acetogenesis a methanogenesis.

Od roku 2011 je pro anaerobní digesci lidským průmyslem hlavním využitím produkce methanového plynu pro výrobu paliv a elektřiny. To se provádí v zařízeních na zpracování odpadu, která zpracovávají zemědělský odpad, jako je hnůj nebo komunální odpad. Pivovarský průmysl se také spoléhá na anaerobní digesci, aby rozložil organické vedlejší produkty výroby piva na metanové palivo, které by se jinak muselo likvidovat komunálními systémy čištění odpadních vod.

Proces anaerobní digesce v přírodě je také nápomocný při vytváření formy obnovitelné energie známé jako zemní plyn. Ačkoli zemní plyn je fosilní palivo, se skládá z asi 80% metanu spolu s dalšími souvisejícími plynů, jako je propan a butan, a je snadněji generován na zemi, než jiná fosilní paliva, jako je ropa. Je to fosilní palivo, které se často ukládá společně s dalšími fosilními palivy, jako je uhlí a ropa.

Průmyslové reaktory na biomasu, které zpracovávají odpad z biomasy, jako je hnůj, za účelem výroby paliva, obecně produkují méně methanového plynu v procentech objemových, než co je obsaženo v zemním plynu. Typická produkce stanoveného objemu bioplynu z digestoru je 50% až 80% metanu s významným množstvím odpadního plynu ve formě oxidu uhličitého v rozmezí 20% až 50%. Ostatní stopové plyny jsou také vznikající v procesu, které mají určitou komerční hodnotu, jako je vodík, dusík a kyslík, a toxických plynů, které musí být bezpečně odstraněn jsou generovány také obsahuje sirovodík a oxid uhelnatý.

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

Podmínky musí být změněny pro teplotu, pH a další faktory, jako je poměr vody k pevné látce směsi biomasy a poměr uhlík / dusík, protože organický materiál je také chemicky degradován. Tyto dva hlavní typy bakterií, které jsou používány v anaerobní digesce jsou acetogenic a metanogenním bakterie, a když se používají v tandemu, z nichž každá má své jedinečné životní podmínky, za nichž se daří. Acetogenní bakterie produkují chemický acetát během anaerobního trávení a methanogenní bakterie produkují metan.

Materiál biomasy se odebírá čtyřmi stupni pro účinné získání metanu. Hydrolýza fáze používá voda, aby se rozložil pevné látky nebo polotuhé látky do jednodušších sloučenin, a pak buď fermentace nebo acidogeneze se používá rozebrat sacharidového řetězce struktury do více bazických sloučenin, jako je amoniak, vodík a organických kyselin. 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. Posledním krokem methanogeneze jsou methanogenní bakterie ke sloučení těchto primárních konečných produktů octanu, vodíku a oxidu uhličitého do metanu, který pak může být použit jako palivo.