PB040757

Higiena I dobrostan zwierząt gospodarskich

312

• Temperatura - wyróżnia się trzy zakresy temperatur dla: fcrmcntac.j psychrofilnej 4-25 °C, mczofiliicj 25-40 °C oraz termofilnej 40-60 °C temperatura maksymalna, przy której ustaje proces mctanogcnczy to 75 °C.

• Odczyn - powinien mieścić się w granicach od 6,8 do 7,4; zmiany pi| powodują zaburzenia w metabolizmie bakterii, a w konsekwencji wpływają na wydajność i stabilność tworzenia metanu.

• Stosunek ClN - optymalny stosunek C/N powinien wynosić od 10:1 do 25:1. Zbyt wysoki C/N spowoduje, że azot zostanie szybko zużyty przez bakterie metanowe do zaspokojenia własnych potrzeb białkowych. Skutkiem tego będzie niższa produkcja gazu. Efektem zbyt niskiego stosunku C/N jest natomiast uwalnianie azotu w formie amoniaku, a w rezultacie podwyższenie pH środowiska.

• Zawartość suchej pozostałości organicznej (SPO) - wpływa na ilość produkowanego biogazu, zbyt mała koncentracja SPO powoduje nierentowność biogazowni, ze względu na niekorzystny bilans energetyczny oraz mały zysk masy nawozowej.

• Wilgotność substratów - ze względu na wilgotność wsadu wyróżniamy: fermentację „mokrą", gdzie zawartość suchej masy nie przekracza 15% (najczęściej wynosi od 8-12%); „półsuchą" o zawartości s.m. 20-22% oraz „suchą", gdzie s.m.>22%; maksymalna zawartość s.m. nic może przekroczyć 40%.

• Substancje hamujące — niekiedy w małych stężeniach są stymulatorami, ale już w większych ilościach działają na fermentację inhibilująco; zaliczają się do nich głównie: metale ciężkie (Cu, Ni, Cr, Pb), detergenty, cyjanki, herbicydy, chloroform, formaldehyd, fenol, jak również niektóre produkty fermentacji, m.in.: kwasy lotne (np. kwas octowy, propio-nówy, masłowy), amoniak, wodór, siarkowodór.

• Mieszanie biomasy - pozwala utrzymać jednakową temperaturę w całej objętości wsadu oraz jednorodną jego konsystencję, a przez to zapewnia przebieg zachodzących w bioreaktorzc procesów w sposób jednorodny.

Wpływ temperatury na proces fermentacji

Przeciw fermentacji beztlenowej w warunkach termofilnych przemawiają następujące argumenty:

•    wysokie koszty ogrzania biomasy

•    gorsza jakość gazu (mały udział CH4)

•    duża ilość substancji zanieczyszczających (CO2, H/

•    większa wrażliwość mikroorganizmów na wa'

Korzyści wynikające ze stosowania fermentacji beztlenowej w wa-jupkach termofilnych to:

, lepsze przegnicie biomasy . lepsze odwodnienie biomasy a krótszy pobyt gnojowicy w reaktorze • skuteczniejsza higicnizacja gnojowicy.

Fermentacja metanowa zachodzi w czterech następujących kolejno po sobie etapach:

Etap I - hydroliza, podczas której złożone. często nierozpuszczalne związki organiczne (białka, węglowodany, tłuszcze) za pomocą enzymów bakterii hydrolitycznych (proteaza, amylaza, lipaza) rozkładane są do związków prostszych (aminokwasy, cukry proste, kwasy tłuszczowe).

Etap 11 — faza zakwaszania — produkty końcowe fazy poprzedniej są przekształcane przez bakterie acidogcnnc w krótkołańcuchowe kwasy organiczne (Cj—C_(>, in.in. kwas mrówkowy, octowy, propionowy, mastowy, Walerianowy), alkohole (np. metanol, etanol), aldehydy oraz COz i Hi-

Etap 111 — acetogcncza - bakterie octowe przetwarzają produkty fazy 11 do kwasu octowego, CO2 i Hi. Są to substraty, które w dalszej kolejności mogą być wykorzystane przez bakterie metanowe.

Etap IV — metanogeneza - w tej fazie z kwasu octowego (prawie 70%), Hj i COi oraz mrówczanu, metanolu, metyloaminy lub siarczku dwumetylowcgo przy udziale bakterii metanowych wytwarzany jest metan.

Proces fermentacji będzie prawidłowo przebiegał tylko wówczas, gdy szybkość tworzenia produktów pośrednich w danej fazie będzie równa szybkości ich rozkładu w fazie następnej. Spowolnienie pierwszej fazy fermentacji powoduje ograniczenie ilości produktów pośrednich rozkładu, które stanowią substral pokarmowy dla bakterii metanowych. Skutkiem tego jest zmniejszenie produkcji metanu, nie wywiera to jednak negatywnego wpływu na sam przebieg procesu fermentacji.

W przypadku spowolnienia drugiej fazy fermentacji w osadzie gromadzą się produkty pośrednie rozkładu z fazy pierwszej. Powoduje to wzrost udziału CO2 w gazie fermentacyjnym (powyżej 30%), wzrost stężenia kwasów oraz obniżenie wartości pH poniżej 7,0, a w konsekwencji przejście fermentacji metanowej w fermentację kwaśną. Jest to proces niekorzystny. gdyż hamuje rozwój bakterii metanowych.

Produktami końcowymi fermentacji beztlenowej jest mieszanina gazowa zwana biogazem oraz szlam pofermentacyjny, który ma doskonale właściwości nawozowe (Przywarska i Kotowski. 2005).