3.Биогазды өндіру. Үрдістің биохимиялық және микробиологиялық сипаты.

Биоэнергетика ғылымы – бұл биологиялық жүйелердегі энергияның трасформациясының механизмдері мен жолдары. Технологиялық биоэнергетикаға деген қызығушылық көптеген мәселелерге байланысты. Энергетикалық анализдің негізгі тапсырмасы – қазба байлықтары мен алмастырылатын энергия көздерін неғұрлым үнемдеп қолдану, сондай-ақ қоршаған ортаны қорғау. Соңғы кездері энергияның көлеміне байланысты бұл қоғамның дамуы анықталады деп есептеледі. Адамзаттың даму тарихы деректеріне сүйенсек, энергияны қолдану бір адамға шаққанда 100 есе артты. Әрбір 10-15 жыл сайын энергияны қолданудың әлемдік деңгейі екі есе көбейеді. Сонымен қатар дәстүрлі энергия көздері – мұнай, көмір, газ көздері азаюда. Сондай-ақ отынның қазба түрлерін жағу қорщаған ортаға өзінің кері әсерін тигізеді. Осының салдарынан экологиялық жағынан таза технологиялармен алынған энергияны қолдану маңызды болып саналады. Жердегі таусылмайтын энергия көзі – бұл күн сәулесі. Жыл сайын Жер бетіне түсетін күн энергиясы 3. 2024 Дж. Ал мұнай, көмір, табиғи газ және уран қорлары 2.5. 1022 мөлшеріне эквивалентті, яғни бір жұма ішінде Жер бетіне түсетін күн энергиясы барлық қорларды қосқандағы мөлшеріне тең. Сондай-ақ мұхит пен теңіздерге түсетін энергияны де қолдануға болады.Соңғы онжылдықта ғалымдармен жүргізілген жұмыстар мынадай нәтижеге әкелді, яғни күннің көзі энергиясын үлкен масштабта энергияға аудару әдістері биожүйелерді қолдануға негізделген. Бұл әдістердің ішінде жетік зерттелген биологиялық технологиялардың бірі – биомассаны энергияға аудару. Олар биометаногенез және спирт өндірісі, сондай-ақ модификациланған фотосинтез үрдісі, биоотын элементтерін құру, фотоводород алу және биоэлектрокатализ.Биометаногенез.Биометаногенез немесе «метанның ашу үрдісі» – биомассаны энергияға айналдырудың бұл әдісі ежелден белгілі. Ол 1776 жылы ашылған болатын. Вольт деген ғалым саз жердің құрамында метанды анықтаған. Биоотын бірнеше микроағзалар ассоциациясының қатысуымен күрделі органикалық субстараттардың биометаногенез үрдісі нәтижесінде алынады. Оның құрамына 65-75% метан және 20-35% көмір қышқылы, сондай-ақ аз мөлшерде күкіртсутегі, азот, сутегі кіреді. Жылу бергіш мөлшері метан мен көмір қышқылының қатынасына байланысты және 5-7 ккал/м³. 1 м³ биогаз мөлшері 4квт/сағ электрэнергиясына, 0,6л керосин, 1,5 кг көмір мен 3,5 кг ағаш отынға тең. Тазартылған биогаз табиғи газбен бірдей болып келеді. Биометаногенез үрдісінде энергияны бөлу мәселелерімен қатар экологиялық тұрғадан өте маңызды мәселелер, мысалға утилизация мәселесі және әр түрлі текті қалдықтарды қайта өндіру жұмыстары шешіледі (қалдықтар ретінде тұрмыстық, өндіріс пен технологиялар қалдықтары, ауыл шаруашылық, сонымен қатар ағынды сулар мен қалалық қатты қалдықтар).

Биогаз-смесь из 65% метана,30% СО₂,1% сероводорода и незначит.примесей. В основе получ.биогаза лежит метанов.брожение или биометаногенез т.е процесс превращения биомассы в Е-это сложный биол.процесс в кот.органич.вещество разлогается до диоксида и меана в анаэробн.условиях. Стадии биометаногенеза: 1) под влиянием экстрацеллюлер,ферментов фрментатив.гидролизу подвергается сложные многоуглерод.соединения (белки,липиды,полисахариды). Вместе с гидролит.м/о функционируют моносахариды и орган.кислоты. 2) ацитогенез-в производстве ферментации участв.2 гр.м/о ацетогенные и гомоацетогенные. Метановое брожение позволяет получать из лист.сырья биогаз как локальный источник энергии,а также улудшать качество орг.удобрения. Соврем.источники энергии: ТЭС,ГЭС,АЭС. ТЭС-нарушают альгальгический баланс (водный баланс) АЭС-создают угрозу р/а загрязнения. Сжигание нефти и газа возникают повышение конц.СО₂,образов.смола. Метанообразующие бактерии превращают в метан 90-95% используемого углерода. В биомассу превращ.от 90-10%.В зависимости от температ.протека.процесса метановые бактер.делятся:мезафильные и термофильные. Термофильный процесс идет интенсивнее. При этом в этих условиях субстрат обеззараживания от патогенных м/о и геллминтов. Микрофлора метантенка формируется за счет микрофлоры ЖКТ жив.данного вида и микрофлора окружсреды. Из наиб.встречаются: лактобактериус,аридодилиус,витривибрион уибризолинс,бактероидус онидормус,еубактериум деродариус. В метантенке формируется устойчивый консорциум м/о.1-ая стадия -разрушения сложн.оргич.веществ осуществ.бактериями из родов кластридиум бактероидус,руминококкус,бутривибриум. 2-я стадия синтрофобактер,синтродомонас,дисульфибрио. В наст.время для произв.биогаза использ.вторичные отходы(отх.жив-ва,сточные воды городов) и первичные(отх.зерноводства,хлопководства,пищевой). Подача отх.в метантенк осущ.в нижней части реактора,отбор тобранного стока также происх.в нижней части. Метантенк может работать периодич.и непрерывно. Реактор имеет 2 или более секций.