Hva er anaerob fordøyelse?
Anaerob fordøyelse er en biologisk prosess der bakterier deler ned organisk materiale i mer basiske forbindelser uten å kreve oksygen som en komponent i prosessen. Disse bakteriene antas å ha dukket opp på jorden for omtrent 3 800 000 000 år siden og var den dominerende livets form på planeten før planter dukket opp. Da plantelivet oppsto for rundt 3200 000 000 år siden, fortsatte anaerob fordøyelse i naturlige miljøer der oksygen var fraværende som sumper, vannloggede jordarter og i bakken som stadig dekket av vann som innsjøer og elver. De biologiske prosessene for anaerob fordøyelse krever at flere typer bakterier dekomponerer organisk materiale i en serie på fire trinn, inkludert hydrolyse, gjæring, acetogenese og metanogenese.
Fra 2011 er hovedbruken for anaerob graving av menneskelig industri å produsere metangass for drivstoff og elektrisk elektrisk elektrisk elektritet. Dette gjøres i avfallsbehandlingsanlegg som behandler landbruksavfall som for eksempelhusdyrgjødsel eller kommunalt avfall. Bryggindustrien er også avhengig av anaerob fordøyelse for å bryte ned organiske biprodukter av ølproduksjon til metanbrensel som ellers måtte avhendes av kommunalt vannbehandlingssystemer.
Prosessen med anaerob fordøyelse i naturen er også medvirkende til å generere en form for fornybar energi kjent som naturgass. Selv om naturgass er et fossilt brensel, består den av omtrent 80% metan sammen med andre relaterte gasser som propan og butan, og genereres lettere av jorden enn andre fossile brensler som petroleum. Det er et fossilt brensel som ofte blir avsatt sammen med andre fossile brensler, for eksempel kull og olje.
Industrielle biomasse reaktorer som behandler biomasseavfall som husdyrgjødsel for å generere drivstoff, produserer generelt mindre metangass i volumprosent enn det som er inneholdt i naturgass. Den typiske produksjonen avEt fast volum biogass fra en digester er 50% til 80% metan med en betydelig mengde avfallsgass i form av karbondioksid på 20% til 50%. Andre sporgasser genereres også i prosessen som har en viss kommersiell verdi som hydrogen, nitrogen og oksygen, og toksiske gasser må også trygt avhendes, inkludert hydrogensulfid og karbonmonoksid.
De biologiske prosessene som er nødvendige for at fordøyelse av avfall effektivt kan finne sted, kan være kompliserte og stole på strengt kontrollerte forhold. Temperatur er en stor bekymring i prosessen ettersom bakteriene som bryter ned avfallet trives best på forskjellige nivåer. Noen av bakteriene er mesofile, og trives ved en moderat temperatur på 98 ° Fahrenheit (36,7 ° Celsius), og noen er termofile og trives med en høyere optimal temperatur på 130 ° Fahrenheit (54,4 ° Celsius).
forhold må endres for temperatur, pH og andre faktorer som vann kontra fast forholdav biomasseblandingen og karbon/nitrogenforholdet da det organiske materialet også blir kjemisk nedbrutt. De to hovedtypene av bakterier som brukes i anaerob fordøyelse er acetogene og metanogene bakterier, og selv om de brukes i tandem, har hver unike levekår de trives. Acetogene bakterier produserer det kjemiske acetatet under anaerob fordøyelse og metanogene bakterier produserer metan.
Biomassemateriale tas gjennom fire trinn for effektiv metangjenvinning. Hydrolysestadiet bruker vann for å dekomponere faste stoffer eller semi-folider til enklere forbindelser, og deretter brukes enten gjæring eller acidogenese for å bryte ned karbohydratkjedestrukturer til mer basiske forbindelser som ammoniakk, hydrogen og organiske syrer. Acetogenese blir deretter brukt som det tredje trinnet i prosessen, der acetogene bakterier omdanner organiske syrer til eddiksyre sammen med ytterligere biprodukter som hydrogen og karbondioksid. Det siste trinnet med metanogenSIS bruker metanogene bakterier for å kombinere disse primære endeproduktene av acetat, hydrogen og karbondioksid til metan, som deretter kan brukes til drivstoff.