Загальні відомості. З моменту виникнення цивілізованого суспільства перед ним весь час стояла проблема охорони довкілля

З моменту виникнення цивілізованого суспільства перед ним весь час стояла проблема охорони довкілля. Через промислову, сільськогосподарську та побутову діяльність людини постійно змінювалися його фізичні, хімічні і біологічні властивості, причому багато з них були дуже несприятливі. Продукти життєдіяльності тварин і людини, як правило, завжди використовувалися для підвищення родючості ґрунту. Це не є проблемою, якщо їх утворюється небагато. В разі створення великих тваринницьких комплексів площа навколишніх земель може виявитися недостатньою для утилізації продуктів життєдіяльності тварин. У результаті можуть бути забрудненими підземні води, навколишні водойми й колодязі. Продукти життєдіяльності деяких тварин не завжди можна вносити в ґрунт безпосередньо, адже вони є переносниками збудників хвороб і паразитів, якими може захворіти також і людина. До таких тварин належать свині, тому їх відходи треба попередньо знезаражувати. Це ж стосується і стічних вод великих міст, які складаються, головним чином, із продуктів життєдіяльності людини, жирів і цукрів, що потрапляють туди з підприємств громадського харчування і домашніх кухонь. Стічні води промислових підприємств також необхідно очищати перед їх повторним використанням або спуском у річки і водоймища. Багато з них містять целюлозу, жири і вуглеводи (наприклад, стічні води дріжджевих, спиртових, м’ясо- і молокопереробних заводів тощо).

Відходи можна переробляти в аеробних (з доступом повітря) умовах, однак для цього необхідні великі площі під ставки-відстійники та поля фільтрації. Крім того, цим способом не знезаражуються деякі шкідливі організми.

Існує й інший спосіб переробки відходів - анаеробний (без доступу повітря). Якщо біологічній масі (відходи тваринництва та рослинництва, гній, а також відходи харчової промисловості) створити відповідні умови, а саме:

- безкисневу атмосферу;

- відповідну температуру;

- слаболужне середовище (7-7, 5 рН);

- наявність відповідних мікроорганізмів (комплексу бактерій, що виробляють метан), то одержимо цінне органічне добриво та біогаз.

Біогаз - це суміш газів, які утворились у результаті анаеробного метанового зброджування біомаси і складаються з метану (60-80 %), вуглекислого газу (20-40 %), невеликої кількості сірководню та домішок водню, аміаку, оксидів азоту тощо.

Переробка сировини в метан відбувається в процесі складних взаємодій у змішаних популяціях мікроорганізмів. За особливостями обміну речовин їх можна розділити на три основні групи: гідролітичні ацетогенні; водне- та метаноутворюючі. Послідовність перетворення біомаси в метан за допомогою комплексу метаноутворюючих бактерій подана на рис. 3.1.

Вихід газової фази при зброджуванні жирів, білків та вуглеводів поданий у таблиці 3.1, при зброджуванні різних відходів – у таблиці 3.2.

3.1. Вихід газової фази при зброджуванні жирів, білків та

вуглеводів

3.2. Вихід газової фази при зброджуванні різних субстратів

За оптимальною температурою життєдіяльності комплекс метаноутворюючих бактерій можна віднести до однієї з трьох груп: термофільні організми, що живуть при +50 - +60 °С, мезофільні (+30 - +40 °С) і психрофільні, що ефективно функціонують за температури близько +20 °С.

Збільшення температури субстрату призводить до активізації метаноутворюючих бактерій і зростання виходу біогазу.