Vad är anaerob matsmältning?

Anaerob matsmältning är en biologisk process där bakterier delar upp organiskt material i 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 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 är huvudanvändningen för anaerob matsmältning av mänsklig industri att producera att produceraMetangas för bränsle och elproduktion.Detta görs i avfallsbehandlingsanläggningar som bearbetar jordbruksavfall som gödsel eller kommunalt avfall.Bryggningsindustrin förlitar sig också på anaerob matsmältning för att bryta ner organiska biprodukter av ölproduktion till metanbränsle som annars skulle behöva kasseras av kommunala avloppsreningssystem.

Processen för anaerob matsmältning i naturen är också instrument för att generera en form en formav förnybar energi känd som 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.

Industriella biomassreaktorer som bearbetar biomassavfall som gödsel för att generera bränsle i allmänhet producerar mindre metangas som en procentandel i volym än vad som finns inaturgas.Den typiska utgången från en 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 toxiska gaser som måste kasseras säkert genereras inklusive vätesulfid och kolmonoxid.

De biologiska processer som är nödvändigaFör att avfallsmältningen effektivt äger 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.Några av bakterierna är mesofila och trivs vid en måttlig temperatur på 98 deg;Fahrenheit (36,7 deg; Celsius), och vissa är termofila och trivs vid en högre optimal temperatur på 130 deg;Fahrenheit (54,4 deg; Celsius).

Förhållanden måste förändras för temperatur, pH och andra faktorer som vatten och fast förhållande mellan biomassblandningen och kol/kväveförhållandet eftersom det organiska materialet också bryts ned.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 metanogenesen använder methAnogena bakterier för att kombinera dessa primära slutprodukter av acetat, väte och koldioxid till metan, som sedan kan användas för bränsle.