Anaerobik sindirim, bakterilerin organik materyali, işlemin bir bileşeni olarak oksijene ihtiyaç duymadan daha basit bileşiklere böldüğü biyolojik bir işlemdir. Bu bakterilerin Dünya üzerinde yaklaşık 3,800,000,000 yıl önce ortaya çıktığına ve bitkiler ortaya çıkmadan önce gezegendeki baskın yaşam şekli olduğuna inanılmaktadır. Bitki ömrü yaklaşık olarak 3.200.000.000 yıl önce ortaya çıktıkça, bataklık, suyla yüklü topraklar gibi oksijenin bulunmadığı ve göl ve nehir gibi suyla sürekli olarak örtülmüş toprağın içindeki doğal ortamlarda anaerobik sindirim devam etti. Anaerobik sindirimin biyolojik süreçleri, birkaç bakteri tipinin organik maddeyi hidroliz, fermentasyon, asetogenez ve metanojenezi içeren dört aşamalı bir dizi halinde çözmesini gerektirir.
2011 yılı itibariyle insan endüstrisi tarafından anaerobik sindirim için ana kullanım yakıt ve elektrik üretimi için metan gazı üretmektir. Bu, gübre veya belediye atığı gibi tarımsal atıkları işleyen atık arıtma tesislerinde yapılır. Demleme endüstrisi, aksi takdirde belediye atık su arıtma sistemleri tarafından bertaraf edilmesi gerekecek olan bira üretiminin organik yan ürünlerini metan yakıt olarak parçalamak için anaerobik sindirime dayanmaktadır.
Doğada bulunan anaerobik sindirim işlemi, doğal gaz olarak bilinen bir tür yenilenebilir enerji üretilmesinde de etkilidir. Her ne kadar doğal gaz bir fosil yakıt olsa da, propan ve bütan gibi diğer ilgili gazlarla birlikte yaklaşık% 80 metan içerir ve petrol gibi diğer fosil yakıtlara göre dünya tarafından daha kolay üretilir. Kömür ve petrol gibi diğer fosil yakıtların yanında sıkça depolanan fosil bir yakıttır.
Yakıt üretmek için gübre gibi atıkları işleyen endüstriyel biyokütle reaktörleri, genellikle doğal gazda bulunanlara oranla yüzde olarak daha az metan gazı üretir. Bir sindiriciden ayarlanmış bir biyogaz hacminin tipik çıktısı,% 20 ila% 50 seviyesinde önemli miktarda atık gaz içeren% 50 ila% 80 metandır. İşlemde hidrojen, azot ve oksijen gibi bazı ticari değerleri olan başka iz gazlar da üretilir ve güvenli bir şekilde atılması gereken toksik gazlar da hidrojen sülfit ve karbon monoksit dahil üretilir.
Atık sindirimin etkili bir şekilde gerçekleşmesi için gerekli olan biyolojik işlemler karmaşık olabilir ve sıkı kontrol edilen koşullara bağlı olabilir. Atıkları parçalayan bakteriler farklı seviyelerde en iyi şekilde geliştiğinden sıcaklık, süreçte büyük bir endişe kaynağıdır. Bakterilerin bazıları, 98 ° Fahrenheit (36.7 ° Celsius) ılımlı bir sıcaklıkta gelişen, bazıları ise termofilik olan ve 130 ° Fahrenheit (54.4 ° Celsius) daha yüksek bir optimum sıcaklıkta gelişirler.
Koşullar, sıcaklık, pH ve biyokütle karışımının suya karşı katı oranı ve organik madde de kimyasal olarak bozulduğundan karbon / azot oranı gibi diğer faktörler için değiştirilmelidir. Anaerobik sindirimde kullanılan iki ana bakteri türü, asetojenik ve metanojenik bakterilerdir ve tandem olarak kullanılsalar da, her birinin, içinde büyüdükleri eşsiz yaşam koşulları vardır. Asetojenik bakteri, anaerobik sindirim sırasında kimyasal asetat üretmekte ve metanojenik bakteri metan üretmektedir.
Biyokütle malzemesi, etkili metan geri kazanımı için dört aşamada alınır. Hidroliz aşaması, katı veya yarı katı maddeleri daha basit bileşiklere ayrıştırmak için su kullanır ve daha sonra karbonhidrat zincir yapılarını amonyak, hidrojen ve organik asitler gibi daha bazik bileşiklere ayırmak için fermentasyon veya asitojenez kullanılır. Asetogenez daha sonra, asetojenik bakterilerin, organik asitleri, asetik aside dönüştürdüğü, burada hidrojen ve karbon dioksit gibi başka yan ürünlerle birlikte kullanılan asetojenezdir. Metanogenezin son basamağı, asetat, hidrojen ve karbon dioksitin bu birincil ürünlerini metan ile birleştirmek için metan gazıyla birleştirir, bu da yakıt için kullanılabilir.
