Vad är anaerob matsmältning?
anaerob matsmältning är en biologisk process där bakterier delar upp organiskt material till mer grundläggande föreningar utan att kräva syre som en del av processen. Dessa bakterier tros ha dykt upp på jorden för cirka 3 800 000 000 år sedan och var den dominerande livsformen på planeten innan växter dök upp. När växtlivet uppstod för cirka 3 200 000 år sedan fortsatte anaerob matsmältning i naturliga miljöer där syre var frånvarande såsom träsk, vattenloggade jordar och i marken ständigt täckt av vatten såsom sjöar och floder. De biologiska processerna för anaerob matsmältning kräver att flera typer av bakterier sönderdelar organiskt material i en serie av fyra steg, inklusive hydrolys, jäsning, acetogenes och metanogenes.
från och med 2011, huvudanvändningen för anaerob matsmältning av mänsklig industri är att producera metangas för bränsle och elektricitet. Detta görs i avfallsbehandlingsanläggningar som bearbetar jordbruksavfall somgödsel eller kommunalt avfall. Bryggindustrin förlitar sig också på anaerob matsmältning för att bryta ner organiska biprodukter av ölproduktion till metanbränsle som annars skulle behöva kasseras av kommunala behandlingssystem för avloppsvatten.
Processen med anaerob matsmältning i naturen är också instrumentell för att generera en form av förnybar energi som kallas naturgas. Även om naturgas är ett fossilt bränsle, består den av cirka 80% metan tillsammans med andra relaterade gaser som propan och butan, och genereras lättare av jorden än andra fossila bränslen som petroleum. Det är ett fossilt bränsle som ofta deponeras tillsammans med andra fossila bränslen såväl som kol och olja.
industriell biomassreaktorer som bearbetar biomassavfall som gödsel för att generera bränsle producerar i allmänhet mindre metangas i procent i volym än vad som finns i naturgas. Den typiska utgången frånEn inställd volym biogas från en kokare är 50% till 80% metan med en betydande mängd avfallsgas i form av koldioxid vid 20% till 50%. Andra spårgaser genereras också i processen som har ett visst kommersiellt värde såsom väte, kväve och syre och giftiga gaser måste också kasseras genereras inklusive vätesulfid och kolmonoxid.
De biologiska processerna som är nödvändiga för att avfallsmältning för att effektivt äga rum kan vara komplexa och förlita sig på strikt kontrollerade förhållanden. Temperatur är ett stort problem i processen eftersom bakterierna som bryter ner avfallet trivs bäst på olika nivåer. Vissa av bakterierna är mesofila, trivs vid en måttlig temperatur på 98 ° Fahrenheit (36,7 ° Celsius), och vissa är termofila och trivs vid en högre optimal temperatur på 130 ° Fahrenheit (54,4 ° Celsius).
förhållanden måste ändras för temperatur, pH och andra faktorer som vatten och fast förhållandeav biomassablandningen och kol/kväveförhållandet eftersom det organiska materialet också bryts ned kemiskt. De två huvudtyperna av bakterier som används i anaerob matsmältning är acetogena och metanogena bakterier, och även om de används i tandem har var och en unika levnadsförhållanden under vilka de trivs. Acetogena bakterier producerar det kemiska acetatet under anaerob matsmältning och metanogena bakterier producerar metan.
Biomassmaterial tas genom fyra steg för effektiv metanåtervinning. Hydrolyssteget använder vatten för att sönderdelas fasta ämnen eller halvfel i enklare föreningar, och sedan används antingen fermentering eller acidogenes för att bryta ner kolhydratkedjestrukturer i fler basföreningar som ammoniak, väte och organiska syror. Acetogenes används sedan som det tredje steget i processen, där acetogena bakterier omvandlar organiska syror till ättiksyra tillsammans med ytterligare biprodukter som väte och koldioxid. Det sista steget i metanogenSIS använder metanogena bakterier för att kombinera dessa primära slutprodukter av acetat, väte och koldioxid till metan, som sedan kan användas för bränsle.