การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนคืออะไร?

การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นกระบวนการทางชีวภาพที่แบคทีเรียทำลายวัสดุอินทรีย์ออกเป็นสารประกอบพื้นฐานมากขึ้นโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนเป็นส่วนประกอบของกระบวนการเชื่อว่าแบคทีเรียเหล่านี้ปรากฏบนโลกเมื่อประมาณ 3,800,000,000 ปีก่อนและเป็นรูปแบบที่โดดเด่นของชีวิตบนโลกก่อนที่พืชจะปรากฏขึ้นเมื่อชีวิตพืชเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 3,200,000,000 ปีที่แล้วการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนยังคงดำเนินต่อไปในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่ออกซิเจนหายไปเช่นหนองน้ำดินที่มีน้ำไหลและอยู่ในพื้นดินอย่างต่อเนื่องเช่นทะเลสาบและแม่น้ำกระบวนการทางชีวภาพของการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนนั้นต้องการให้แบคทีเรียหลายชนิดสลายอินทรีย์ในชุดของสี่ขั้นตอนรวมถึงการไฮโดรไลซิสการหมักการสร้างอะซิเตเจเนซิสและการเกิด methanogenesis

ณ ปี 2011ก๊าซมีเธนสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงและไฟฟ้าสิ่งนี้ทำในโรงงานบำบัดของเสียที่ดำเนินการของเสียทางการเกษตรเช่นปุ๋ยคอกหรือขยะเทศบาลอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์ยังต้องอาศัยการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนเพื่อทำลายผลพลอยได้จากการผลิตเบียร์ในเชื้อเพลิงมีเธนซึ่งจะต้องถูกกำจัดโดยระบบบำบัดน้ำเสียเทศบาล

กระบวนการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนในธรรมชาติของพลังงานหมุนเวียนที่เรียกว่าก๊าซธรรมชาติแม้ว่าก๊าซธรรมชาติจะเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่ก็มีเธนประมาณ 80% พร้อมกับแก๊สอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องเช่นโพรเพนและบิวเทนและถูกสร้างขึ้นโดยโลกมากกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่น ๆ เช่นปิโตรเลียมมันเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มักจะถูกฝากไว้ข้างเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่น ๆ เช่นถ่านหินและน้ำมัน

เครื่องปฏิกรณ์ชีวมวลอุตสาหกรรมที่ประมวลผลของเสียชีวมวลเช่นปุ๋ยคอกเพื่อสร้างเชื้อเพลิงโดยทั่วไปจะผลิตก๊าซมีเธนน้อยลงก๊าซธรรมชาติ.เอาท์พุททั่วไปของปริมาณก๊าซชีวภาพที่ตั้งไว้จากเครื่องบ่อหมักคือมีเธน 50% ถึง 80% โดยมีก๊าซเสียจำนวนมากในรูปแบบของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ 20% ถึง 50%แก๊สร่องรอยอื่น ๆ ก็ถูกสร้างขึ้นในกระบวนการที่มีมูลค่าเชิงพาณิชย์บางอย่างเช่นไฮโดรเจนไนโตรเจนและออกซิเจนและแก๊สพิษซึ่งจะต้องถูกกำจัดอย่างปลอดภัยจะถูกสร้างขึ้นรวมถึงไฮโดรเจนซัลไฟด์และคาร์บอนมอนอกไซด์

กระบวนการทางชีวภาพที่จำเป็นสำหรับการย่อยอาหารของเสียที่จะเกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพอาจมีความซับซ้อนและพึ่งพาเงื่อนไขที่ควบคุมอย่างเข้มงวดอุณหภูมิเป็นข้อกังวลสำคัญในกระบวนการเนื่องจากแบคทีเรียที่ทำลายของเสียที่จะเจริญเติบโตได้ดีที่สุดในระดับที่แตกต่างกันแบคทีเรียบางตัวเป็น mesophilic เจริญรุ่งเรืองที่อุณหภูมิปานกลาง 98 deg;Fahrenheit (36.7 deg; Celsius) และบางตัวเป็น thermophilic และเจริญเติบโตที่อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดที่ 130 deg;Fahrenheit (54.4 DEG; Celsius)

เงื่อนไขจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงสำหรับอุณหภูมิ, pH และปัจจัยอื่น ๆ เช่นน้ำกับอัตราส่วนที่เป็นของแข็งของส่วนผสมชีวมวลและอัตราส่วนคาร์บอน/ไนโตรเจนเนื่องจากวัสดุอินทรีย์ลดลงทางเคมีเช่นกันแบคทีเรียหลักสองประเภทที่ใช้ในการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือแบคทีเรียอะซิโตจีนิกและเมทาโนจีนิกและแม้ว่าพวกเขาจะใช้ควบคู่กัน แต่แต่ละแบคทีเรียก็มีสภาพความเป็นอยู่ที่ไม่ซ้ำกันแบคทีเรียอะซิโตจีนิกผลิตสารเคมีอะซิเตทในระหว่างการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนและแบคทีเรียเมทาจีนิกผลิตก๊าซมีเทน

วัสดุชีวมวลถูกนำผ่านสี่ขั้นตอนสำหรับการกู้คืนมีเธนที่มีประสิทธิภาพขั้นตอนการไฮโดรไลซิสใช้น้ำในการสลายตัวของของแข็งหรือกึ่งแข็งลงในสารประกอบที่ง่ายกว่าและจากนั้นการหมักหรือการสร้างกรดจะถูกนำมาใช้เพื่อทำลายโครงสร้างโซ่คาร์โบไฮเดรตออกเป็นสารประกอบพื้นฐานเช่นแอมโมเนียไฮโดรเจนและกรดอินทรีย์จากนั้น acetogenesis จะถูกนำมาใช้เป็นขั้นตอนที่สามในกระบวนการที่แบคทีเรียอะซิโตจีนิกแปลงกรดอินทรีย์เป็นกรดอะซิติกพร้อมกับผลพลอยได้เพิ่มเติมเช่นไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ขั้นตอนสุดท้ายของ methanogenesis ใช้ methแบคทีเรีย anogenic เพื่อรวมผลิตภัณฑ์ขั้นต้นหลักเหล่านี้ของอะซิเตทไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์เข้ากับก๊าซมีเทนซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้