Метатенки

Для отримання біогазу можна використовувати відходи сільського господарства, зіпсовані продукти, рідкі відходи цукрових заводів, побутові відходи, стічні води міст та спиртових заводів. Процес здійснюється при температурі 30-60 С та рН 6-8. Цей спосіб отримання біогазу має широке застосування в Індії, Китаї, Японії. У теперішній час для виробництва біогазу частіше за все використовують вторинні відходи (відходи тваринництва та стічні води міст, ніж первинні (відходи сільськогосподарських культур, харчової, легкої, мікробіологічної, лісової та інших галузей), які володіють порівняно низькою реакційною властивістю та які треба попередньо обробляти.

На рис.5 представлена схема ректора (метантенка) для обробки сільськогосподарських відходів (гній, залишки рослин). Подача відходів (субстрату) і відбір відпрацьованого стоку здійснюється у нижній частині реактора. Режим його роботи може бути як періодичним так і напівперіодичним. Реактор зазвичай має дві (або більше) секції для розділу стадій процесу.

Конструкція метантенків може бути різною, залежно від сировини, на якій вони працюють.

Метатенки – герметизовані ємкості (до 6 тис. м³) де корсоціум мікроорганізмів розкладає органічні відходи в анаеробних умовах з утворенням біогазу (БГ).

Органічна маса перемішується механічними мішалками і підтримується температура: для мезофілів 30⁰С, для термофілів 55⁰С. Для підігріву використовують біогаз.

Метантенки такого типу дають 1 об’єм БГ на 1 об’єм рідини на добу і використовується для розкладу активного мулу (мікробної біомаси) на очисних спорудах (станціях аерації) великих міст.

Другий тип (фільтр Мак-Карті) Ємність заповнюється пористим твердим матеріалом (пластмаси).Рідина подається знизу і піднімається між бактеріально оброщими порами, очищається і витікає зверху. Застосування такого біореактора можливе лиши для рідких стоків.

Інший варіант схожого метантенка – його заповнення гранулами осідаючих метаноутворюючих бактерій (застосовується на харчових підприємствах, цукрових заводах). (Летінг, Нідерланди) Це реактори. де непотрібно гідролітичної мікрофлори)

Для твердофазного процесу застосовують ступінчасті технологічні процеси, як в одному біореакторі так і в каскаді. Реактор 1-го етапу, у якому відбувається гідролітична фаза зазвичай в 5 разів менший за другий – метагенний. Такою системою легше керувати, оптимізувати добавленням мікроорганізмів, ферментів.

Твердофазана метанова ферментація може відбуватися на звалищах органічних відходів у кар’єрах, штучних заглибинах, які заповнюють сміттям, покривають шаром глини 2-3 м. У спеціальні колодязі вставлені труби приєднуються до газопроводу. Система небезпечна (1986 р. у Великобританії вибухнуло 350 будинків збудовані на сміттєзвалищі, у кар’єрі цегляного заводу)

Сучасний стан проблем і перспектив в галузі отримання біогазу показує що анаеробна конверсія органічних відходів в метан – найбільш конкурентноздатна галузь біоенергетики. Основна перевага біогазу в тому, що він є поновлюваним джерелом енергії. Його виробництво буде таким же тривалим, як існування життя на Землі.

6. Біодеградація ксенобіотиків у навколишньому середовищі

Біодеградація органічних сполук (пестицидів, нафтопродуктів, ароматичних та хлорпохідних вуглеводнів), що забруднюють навколишнє середовище, виправдана тільки в тому випадку, якщо в результаті відбувається їхня повна мінералізація, руйнування і детоксикація; якщо ж біохімічна модифікація цих сполук приводить до підвищення їх токсичності та збільшує час перебування в середовищі, вона стає не тільки недоцільною, але навіть шкідливою. Детоксикація забруднюючих середовище речовин може бути досягнута шляхом всього однієї модифікації структури. Доля ксенобіотика залежить від ряду взаємозалежних факторів як внутрішнього характеру (стійкість ксенобиотика до різних впливів, розчинність його у воді, розмір і заряд молекули, леткість), так і зовнішнього (рН, фотоокиснення, вивітрювання). Усі ці фактори будуть визначати швидкість і глибину його перетворення. Швидкість біодеградації ксенобіотика спільнотою мікроорганізмів залежить від його здатності проникати в клітини, а також від структурної подібності цього синтетичного продукту і природної сполуки, що піддається природній біодеградації. У видаленні ксенобіотиків з навколишнього середовища важливу роль відіграють різні механізми метаболізму.

Ксенобіотики піддаються дії змішаних популяцій мікроорганізмів, для яких характерні відносини кооперації, коменсалізму і взаємодопомоги. Можна виділити стабільні спільноти, у яких взаємодії між окремими його членами дає їм ряд переваг, у результаті чого така асоціація стає більш ефективною, ніж окремо взяті види. Класифікація мікробних спільнот заснована на характері взаємозв'язків між окремими видами. Вивчення їх досить складне.

У стабільних спільнотах мікроорганізмів створюються умови для вільного обміну генетичною інформацією між популяціями. Важливим еволюційним механізмом появи нових штамів in vivo, здатних взаємодіяти з новими компонентами навколишнього середовища, може служити перенесення плазмід між мікроорганізмами. Частота таких подій для природних співтовариств невідома, однак в умовах лабораторії вони дійсно відбуваються. Так, в одному з дослідів протягом багатьох поколінь вирощували змішані безперервні культури різних видів Pseudomonas. Один з видів міг рости на хлоркатехолах, а інший володів плазмідою TOL, що несе ген ферменту бензолдиоксигенази. На 4-хлорбензоаті не міг рости жоден із штамів, однак, використовувавши принцип збагачення, вдалося виділити мутант, здатний до росту на цій хлорвмісній ароматичній кислоті. Як видно, тут відбувся перенос плазміди, у результаті якого мутантний штам придбав здатність до окисного декарбоксилювання 4-хлор-бензойної кислоти за допомогою придбаної диоксигенази із широкою специфічністю, а отже, і здатність до росту на утвореному хлоркатехолі.

У промислових стічних водах містяться стабільні побічні продукти реакцій, часто відомого складу. Цілком зрозуміло, що технологія контролю за ними добре розроблена. Однак у навколишнє середовище можуть попадати і складні суміші промислових продуктів, наприклад при різноманітних неспецифічних викидах на будь-якому із етапів технологічного процесу. Розробки по їх знешкодженню – перспектива біотехнологічних досліджень.

Дата добавления: 2014-01-11