Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Бич Г. -> "Биотехнология. принципы и применение " -> 33

Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.

Бич Г., Бест Д., Брайерли К., Кумбс Дж. Биотехнология. принципы и применение — М: Мир, 1988. — 480 c.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка): biotehnologiyaprincipiiprimeneniya1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 210 >> Следующая

частиц бывает небольшой. Вследствие
J
Энергия и биотехнология
75
этого скорость подачи раствора в реактор и время удержания уменьшаются.
Впрочем, с инженерной точки зрения установка может быть и сложнее, чтобы
обеспечить оптимальное взаимодействие микробов с субстратом.
Чтобы получить наибольший объемный выход продукции с небольшой установки,
скорость подачи субстрата должна быть возможно большей, а это в свою
очередь связано с поддержанием высокой концентрации жизнеспособных
бактерий. При этом могут возникнуть сложности как в случае субстратов с
высоким содержанием нерастворимых веществ, так и субстратов, содержащих
много растворимой органики. В первом случае в реакторе накапливаются
неразрушаемые или медленно разрушаемые вещества, которые в конечном счете
будут составлять более 80% твердых веществ в осадке реактора. Во втором -
переработка растворенных, полностью разрушаемых веществ приведет к
образованию высокоактивного ила, и бактерии будут составлять до 90%
осадка. Удержать такой ил в реакторе будет сложно. Впрочем, недавно был
предложен ряд конструкций, в которых эти проблемы решены. Помимо
механического измельчения сырья с успехом применяется неполный кислотный
или щелочной гидролиз образующих его частиц либо целлюлб-литические
ферменты. Еще одно усовершенствование заключается в механическом
перемешивании подаваемого сырья с илом. Для этой же цели через реактор
повторно пропускают выделившийся газ. Перемешивание осадка, содержащего
активные бактерии, или создание тока жидкости может увеличить количество
выделяющегося газа в зависимости от того, какой вид сырья используется в
процессе.
При решении вопроса об использовании более сложных с инженерной точки
зрения, усовершенствованных сооружений или же каких-то вариантов процесса
в первую очередь надо оценить стоимость их работы. Сегодня из их числа
более практичными могут оказаться системы, перерабатывающие отходы (когда
затраты на их обезвреживание высоки), а не те крупномасштабные установки,
которые вырабатывают газ как сырье для энергетики. Отметим, однако, что
наиболее крупные установки для получения биогаза всегда очень просто
устроены: это могут быть свалки отходов, в основном бытового мусора. О
самой возможности использования метана, образующегося в таких мусорных
кучах, задумались, когда стали искать способы предотвращения взрывов и
пожаров, возникающих в результате выделения в них газа. Кислород,
оказавшийся в мусоре при образовании куч, быстро используется аэробными
бактериями и грибами, в результате чего условия в них становятся
анаэробными. Влажность поддерживается либо просачивающейся дождевой
водой, либо грунтовыми водами. Если буферная способность ма-
териала достаточна для поддержания нейтральных значений pH, то
складываются благоприятные условия для образования метана. Газ выделяется
в смеси с СОг. Собирают его при помощи труб, проложенных в толще мусора
под полотнищами пленки.
Вклад этих технологий в энергообеспечение конкретных регионов в обозримом
будущем (скажем, десять лет) в значительной мере будет определяться
местными условиями. Они будут зависеть, с одной стороны, от наличия
земельных площадей и сельскохозяйственного сырья, а с другой - от
доступности нефти и газа и цен на них. Важную роль сыграют как новые
разработки в области микробиологической технологии, так и инженерные
решения, нацеленные на повышение эффективности работы таких систем при
меньших капитальных вложениях и энергопотреблении.
Микробиологические основы процесса
Переработка сырья в метан происходит в ходе сложных взаимодействий в
смешанных популяциях микроорганизмов. По особенностям обмена веществ их
можно подразделить на три основные группы: первая осуществляет первичный
распад полимерных веществ, вторая образует летучие жирные кислоты, в
частности уксусную, водород и СОг, а третья - метан (метан-образующие
бактерии).
В осуществлении первой стадии процесса принимают участие разнообразные
анаэробные бактерии, превращающие в растворимые вещества множество
соединений, включая целлюлозу, жиры и белки. Ключевую роль при этом
играют процессы разложения целлюлозы, так как большинство видов сырья или
сточных вод обогащены лигноцеллюлозой. По оптимальной температуре
жизнедеятельности эти бактерии можно отнести к одной из трех групп:
термофильным организмам, живущим при 50- 60 °С, мезофильным (30-40°) и
психрофильным, предпочитающим комнатную температуру (около 20 °С).
Большая часть исследований была выполнена для реакторов, работающих на
основе мезофилов. При повышенной температуре скорость распада исходного
сырья, особенно целлюлозы, увеличивается, а это - /важное преимущество.
Скорость образования метана лимитируется интенсивностью процессов
разложения сырья. Именно поэтому время удержания при работе с некоторыми
субстратами бывает так велико.
Время удержания можно уменьшить, если повысить температуру, но это
требует энергозатрат. Для получения тепла можно сжигать часть получаемого
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed