Виробництво молочних продуктів. | Бродильні виробництва, отримання білкових продуктів, харчових добавок і інгредієнтів. | білкові продукти | Харчові добавки та інгредієнти | Виробництво і застосування антибіотиків. | інсулін | інтерферони | Ферменти. | Імунологічний аналіз. | Застосування методів біотехнології у виробництві енергії. |

загрузка...
загрузка...
На головну

Отримання метану.

  1. А) для замкнутого кола, отриманням в кінці обчислень значення дирекційного кута початкової боку.
  2. Альдегіди, загальна формула. Хімічні властивості. Отримання, застосування мурашиного і оцтового альдегідів.
  3. Аналіз беззбитковості та отримання цільового прибутку.
  4. Ацетилен - представник вуглеводнів з потрійним зв'язком в молекулі. Властивості, отримання і застосування ацетилену.
  5. Бродильні виробництва, отримання білкових продуктів, харчових добавок і інгредієнтів.
  6. Глава 6. Мова любові №3: Отримання подарунків
  7. Дієнових вуглеводні, їх хімічну будову, властивості, одержання і практичне значення.

При переробці сировини в анаеробних умовах виходить суміш газів - метану і вуглекислоти, які утворюються в результаті розкладання складних субстратів за участю змішаної популяції мікроорганізмів різних видів. Оскільки шуканий продукт - це газ, збір його не складає труднощів: він просто виділяється у вигляді бульбашок. Іноді при більш складних способах його використання або розподілу по трубах виникає необхідність в його очищенні від домішок або компресії.

В анаеробному реакторі можна переробляти найрізноманітніше сировину: відходи сільського господарства, стоки переробних підприємств, що містять цукор; рідкі відходи, що утворюються на цукрових заводах; побутові відходи; стічні води міст і спиртзаводів.

Вельми важливо, що сировина з високим вмістом целюлози не так просто використовувати для інших цілей: воно дешево або взагалі не має комерційної цінності. Зазвичай масштаби переробки невеликі (в межах однієї ферми або села), хоча були розроблені і проекти більших установок для переробки стоків або ж промислових відходів.

Неочищений біогаз зазвичай використовують для приготування їжі та освітлення. Його можна застосовувати як паливо в стаціонарних установках, що виробляють електроенергію. Стиснутий газ в балонах придатний як пальне для машин і тракторів. Очищений біогаз нічим не відрізняється від метану з інших джерел, тобто природного газу.

Нерідко, особливо в розвинених країнах, біореактори використовують головним чином для переробки відходів. Установки для виробництва біогазу за принципом зростання обсягу можна згрупувати наступним чином:

1. Реактори в сільській місцевості в країнах, що розвиваються (зазвичай мають об'єм 1-20 м3);

2. Реактори на фермах розвинених країн (50-500 м3);

3. Реактори, переробні відходи промисловості (наприклад, цукрових, спиртових заводів тощо, обсяг 500-10000 м3);

4. Звалища побутових і промислових відходів (обсяг 1-20-106 м3).

Деталі технічного пристрою таких систем можуть сильно відрізнятися. Так, існує кілька конструкцій невеликих реакторів - від найпростішої бродильной ями в ґрунті з фіксованим обсягом газу до підземних або напівпідземних баків з металевим або гумовим накопичувачем газу із змінним обсягом.

Конструкція таких пристроїв визначається типом сировини, що переробляється. Завдання полягає в тому, щоб не допустити втрати мікроорганізмів при роботі систем. Це досягається або шляхом повторного їх використання, або приміщенням в реактор підтримує субстрату, на якому і ростуть клітини.

Переробка сировини в метан відбувається в ході складних взаємодій в змішаних популяціях мікроорганізмів. За особливостями обміну речовин їх можна поділити на три основні групи: перша здійснює первинний розпад полімерних речовин, друга утворює леткі жирні кислоти, а третя - метан.

У здійсненні першої стадії процесу беруть участь різноманітні бактерії, здатні перетворювати в розчинні речовини безліч з'єднань, включаючи целюлозу, жири і білки. Ключову роль при цьому відіграють процеси розкладання целюлози, так як більшість видів сировини або стічних вод збагачені лігноцелюлози. За оптимальній температурі життєдіяльності ці бактерії можна віднести до однієї з трьох груп: термофільним організмам, які живуть при 50-60 0С; мезофільних (30-40 0С); психрофільні, які віддають перевагу кімнатну температуру (близько 20 0С).

Велика частина досліджень була виконана для реакторів, які працюють на основі мезофілов. При підвищеній температурі швидкість розпаду вихідної сировини, особливо целюлози, збільшується, а це - важлива перевага. Швидкість утворення метану лімітується інтенсивністю процесів розкладання сировини. Тому час утримання при роботі з деякими субстратами буває значним.

Час утримання можна зменшити, якщо підвищити температуру, але це вимагає енерговитрат. Для отримання тепла можна спалювати частину одержуваного метану. Можна використовувати і теплові покидьки супутніх виробництв (наприклад воду, використану для охолодження). Бактерії, що працюють на першому етапі, краще всього ростуть при рН від 6 до 7. У культурі зростання багатьох розкладають целюлозу бактерій пригнічується за механізмом зворотного зв'язку при накопиченні кінцевих продуктів гідролізу, проте в змішаній популяції бактерій, яка існує в анаеробному реакторі, відбувається швидке засвоєння цих продуктів і придушення не так виражено. В результаті швидкість руйнування полімерів буде вищою, ніж можна було б очікувати. Кінцеві продукти, що володіють властивостями інгібітора, видаляються за допомогою бактерій другої групи, які перетворюють різні цукру, амінокислоти і жирні кислоти в летючі жирні кислоти, СО2 і водень.

В ході цього процесу утворюється ряд летких кислот (молочна, оцтова, пропіонова та ін.), Але головним субстратом при синтезі метану є оцтова кислота. Метаноутворюючі бактерії можуть також синтезувати метан з СО2 і Н2. Оптимум рН для них той же (6-7), що і для бактерій першої групи, і це важливо, оскільки порушення балансу утворення і споживання кислот призведе до падіння рН, якщо система не володіє достатніми буферними властивостями. Будь-яке падіння рН з цієї причини переважно позначається на активності метанобразующих бактерій, що викликає подальше закислення середовища і припинення утворення метану.

З цим можна боротися, додаючи вапняк і аміачну воду, але при внесенні іонів амонію слід дотримуватися обережності. Метаноутворюючі бактерії можуть використовувати амонійні іони як джерело азоту, але при високих концентраціях азот пригнічує ріст бактерій.

При утворенні метану, коли субстратом є глюкоза, ваговій вихід газу складає близько 27%, а вихід енергії (теоретично) - більше 90%. Однак на практиці через складний складу сировини, що переробляється в анаеробних реакторах і низьку ефективність його переробки валовий вихід енергії становить від 20 до 50%. Склад газу істотно змінюється в залежності від умов в реакторі, а також від природи подається в нього сировини. Теоретично при переробці вуглеводів на СО2 і метан ці гази повинні утворюватися в рівних кількостях. Насправді не весь СО2 виділяється у вигляді газу, так як він розчиняється в воді і може взаємодіяти з гідроксіліонамі з утворенням бікарбонатів. Концентрація що утворюється бікарбонату буде залежати від швидкості потоку рідини, рН, температури і змісту в рідкій фазі іонів металів і інших речовин.

Кількістьутворюється бікарбонату сильно залежить від вмісту білка в сировині: чим воно більше, тим багатший біогаз метаном. Зазвичай біогаз містить 60-70% метану. Він утворюється зі швидкістю 0,5 м3 на кілограм сухої маси летких компонентів; час утримання становить близько 15 діб.

В останніх повідомленнях про установках, переробних біомасу різної якості, наводяться виходи від 0,17 до 0,4 м3 метану на кілограм сухої маси сировини. Швидкість завантаження при цьому складає від 1 до 10 кг сировини на кубометр реактора на добу, час утримання 10-40 діб, а глибина переробки субстрату від 20% до більш ніж 70%.

Підвищення виходу за рахунок збільшення вмісту енергії в продукті буде сприяти підвищенню валового виробництва енергії реактором. На жаль, це не говорить про чистому виході енергії, який буде істотно нижче, так як зростуть енерговитрати.

 



Виробництво етанолу. | Перспективи використання біотехнології в сільському господарстві.
загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати