БИОМАССА Как источник энергии

СТАДИИ ФЕРМЕНТАЦИИ

Начиная с 30-х гг. и до недавнего времени ферментацию рассматривали как процесс взаимодействия двух групп бактерий, регулирующих обмен веществ, при этом считалось, что процесс протекает в две стадии [6-8]. На первой (кислотообразующей) стадии под действием бактерий проис­ходит гидролиз субстрата с образованием главным образом жирных и других органических кислот, спиртов, аммиака, сульфидов, С02 и Н2. На второй (метанообразующей) стадии продукты гидролиза (кислоты

И спирты) разлагаются в присутствии С02 и Н2 с образонанием СН4 и СО,.

В 1967 г. было показано [9], что ферментация этанола, которая, как ранее предполагалось, была установлена наличием Methanobacillus omelianskii, на самом деле является результатом действия синтропиче - ского сообщества двух видов бактерий, один из которых способствует образованию уксусной кислоты и водорода только из этанола, а другой (метаноген) использует образующийся водород. Этот факт и то обстоя­тельство, что не были обнаружены чистые культуры метаногенов, раз­лагающих пропионовую и другие жирные кислоты с более длинной цепью, свидетельствовали о том, что двухстадийная схема не дает пол­ного представления о процессе ферментации, т. е. катаболизм спиртов (кроме метанола) и жирных кислот (кроме муравьиной и уксусной) вы­зван не метаногенами как таковыми, а какой-то другой группой бакте­рий, регулирующих обмен веществ.

Современное представление о процессе получения метана фермента­цией отражено на рис. 1. На первой стадии по-прежнему происходит накопление ферментов. Возможно, что пропионовая и другие жирные кислоты с более длинной цепью, а также спирты разлагаются под дей­ствием промежуточной группы бактерий, так называемых облигаторных ацетогенных бактерий, образующих Н2 [3, 4]. Другая группа бактерий

Органическое вещество Углеводы Протеин Липиды

J_

Гидролиз и ферментация (1)

\

CH^+COj

Жирные кислоты

Ацетогенная гидрогенизация(4)

*

Декарбоксилирование уксусной кислоты ІЗ)

Восстановительное образование метана (3)

,____ 1____ ,

Ацетогенная Т. дегидрогенизация (Z) v Уксусная ------ ___---------------------------- 1*н,

Ffttr> n/tmrr _ п?

Со.

СН4+Нг0

Рис. 1. Схема полного анаэробного расщепления органического вещества под влиянием трех основных групп бактерий: (1) ферментативных, (2) облигатных, производящих Н 2, ацетогенных и (3) метаногенных. '

Уксусная, а иногда и другие кислоты могут быть образованы в результате участия бактерий 4-й группы.

Образует из Н2 и С02 уксусную, а иногда и другие кислоты [10-12]. Что касается метаногенов, то они используют образованный другими бактериями водород, восстанавливая С02 до СН4 и расщепленную ук­сусную кислоту до СО2 и СН4. Последняя реакция имеет важное значе­ние, так как 70% метана, получаемого ферментацией, образуется из ме­тальной группы уксусной кислоты.

Ферментация сложных органических веществ (пищевых продуктов) с образованием метана протекает в рубцах (первом отделе желудка жвачных животных), в слепой и толстой кишках многих животных [13]. Поскольку время удержания пищи в системе мало, то в ней обычно ус­певают образоваться только ферментативные бактерии, а в некоторых случаях использующие водород метаногены. В результате уксусная и жирные кислоты с более длинной цепью разлагаются в незначитель­ной степени, накапливаются и используются животными в качестве ис­точника энергии.

БИОМАССА Как источник энергии

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Комплекс по производству этанола, где полностью используется сырье (например, пшеничные зерна (рис. 4)), может дать положительный энер­гетический эффект. Такой комплекс включает установку для пронзвод- Ства этанола и промышленного типа хозяйство для откормки рогатого скота. В энергетическом балансе учитывается энергия, расходуемая на выращивание пшеницы, и энергия для производства пара.

Кислород

Микроорганизмы, ответственные за производство этанола фермента­цией, являются факультативными, так как они могут развиваться как при наличии кислорода, так и без него. В присутствии кислорода из на­чального субстрата образуется больше клеточной массы (в 5-10 раз больше, чем в анаэробных условиях), и скорость роста ее увеличивается. Другими словами, аэрацией можно увеличить выход клеточной массы и интенсивность процесса.

Тепловой и энергетический к. п. д

Для составления энергетического баланса необходимо точно опреде­лить границы рассматриваемой системы. Энергетический к. п.д. может быть использован для оценки к. п.д. различных систем по переработке биомассы. Однако в тех случаях, когда процесс переработки биомассы включает стадии производства энергии (например, водяного пара или электроэнергии), более полезным будет сравнение термодинамических к. п. д., поскольку последний дает возможность установить, какая из си­стем для производства работы (энергии) лучше по сравнению с идеаль­ной.

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.