혐기성 소화 란?

혐기성 소화는 박테리아가 과정의 구성 요소로 산소를 요구하지 않고 유기 물질을보다 기본적인 화합물로 분해하는 생물학적 과정입니다. 이 박테리아는 약 3,800,000,000 년 전에 지구에 나타 났으며 식물이 출현하기 전에 지구상에서 주요한 생명체였습니다. 약 3,200,000,000 년 전에 식물의 수명이 증가함에 따라 늪, 수질 토양과 같은 산소가없는 자연 환경 및 호수 나 강과 같은 물이 끊임없이지면에서 혐기성 소화가 계속되었습니다. 혐기성 소화의 생물학적 과정은 여러 종류의 박테리아가 가수 분해, 발효, 아세토 제네시스 및 메타 노 제네시스를 포함하여 일련의 4 단계로 유기물을 분해 할 것을 요구합니다.

2011 년 현재, 인간 산업에 의한 혐기성 소화의 주된 용도는 연료 및 전기 생산을위한 메탄 가스를 생산하는 것입니다. 이는 분뇨 또는 도시 폐기물과 같은 농업 폐기물을 처리하는 폐기물 처리 시설에서 수행됩니다. 양조 산업은 또한 혐기성 소화에 의존하여 맥주 생산의 유기 부산물을 메탄 연료로 분해합니다. 그렇지 않으면 도시 폐수 처리 시스템에 의해 폐기되어야합니다.

자연에서 혐기성 소화 과정은 또한 천연 가스로 알려진 재생 에너지의 형태를 생성하는 데 도움이됩니다. 천연 가스는 화석 연료이지만 프로판 및 부탄과 같은 다른 관련 가스와 함께 약 80 %의 메탄으로 구성되며 석유와 같은 다른 화석 연료보다 지구에서 더 쉽게 생성됩니다. 석탄과 석유와 같은 다른 화석 연료와 함께 종종 퇴적되는 화석 연료입니다.

분뇨와 같은 바이오 매스 폐기물을 처리하여 연료를 생성하는 산업용 바이오 매스 반응기는 일반적으로 천연 가스에 포함 된 것보다 체적 백분율로 적은 메탄 가스를 생성합니다. 소화조로부터의 일정 부피의 바이오 가스의 전형적인 출력은 20 % 내지 50 %의 이산화탄소 형태의 상당한 양의 폐가스와 함께 50 % 내지 80 % 메탄이다. 공정 중에 수소, 질소 및 산소와 같은 일부 상업적 가치를 갖는 다른 미량 가스가 생성되며, 황화수소 및 일산화탄소를 포함하여 안전하게 폐기되어야하는 독성 가스가 또한 생성된다.

폐기물 소화가 효과적으로 일어나기 위해 필요한 생물학적 과정은 복잡하고 엄격하게 통제 된 조건에 의존 할 수 있습니다. 폐기물을 분해하는 박테리아가 다른 수준에서 가장 잘 번식하기 때문에 온도는 공정에서 주요 관심사입니다. 일부 박테리아는 중간 온도 98 ° C (36.7 ° C)에서 번성하며, 일부는 호 열성이며 130 ° F (54.4 ° C)의 더 높은 최적 온도에서 번성합니다.

온도, pH 및 바이오 매스 혼합물의 물 대 고체 비율 및 유기 물질이 화학적으로 분해되기 때문에 탄소 / 질소 비율과 같은 다른 요인들에 대한 조건이 변경되어야한다. 혐기성 소화에 사용되는 두 가지 주요 유형의 박테리아는 아세트산 생성 및 메탄 생성 박테리아이며, 동시에 사용되지만 각각 번성하는 고유 한 생활 조건을 가지고 있습니다. 아세트산 성 박테리아는 혐기성 소화 동안 아세트산 아세트산을 생성하고 메탄 생성 박테리아는 메탄을 생성합니다.

효과적인 메탄 회수를 위해 바이오 매스 물질을 4 단계로 진행합니다. 가수 분해 단계는 물을 사용하여 고체 또는 반고체를 더 단순한 화합물로 분해 한 다음 발효 또는 산 생성을 사용하여 탄수화물 사슬 구조를 암모니아, 수소 및 유기산과 같은보다 기본적인 화합물로 분해합니다. 이어서, 아세트산 생성 박테리아가 수소 및 이산화탄소와 같은 추가 부산물과 함께 유기산을 아세트산으로 전환시키는 과정의 세 번째 단계로 아세토 제네시스가 사용된다. methanogenesis의 마지막 단계는 메탄 발생 박테리아를 사용하여 아세테이트, 수소 및 이산화탄소의 1 차 최종 산물을 메탄으로 결합한 다음 연료에 사용할 수 있습니다.