CCI20130725044

46

3. Przemiany związków organicznych w warunkach beztlenowych

powstaje CH₄. W fazie tej pojawiają się także bakterie z rodzaju Desulfovibrio i Desulfo-tomaculum redukujące siarczany(VI). Źródło węgla dla nich stanowią przede wszystkim kwasy organiczne, które są degradowane do octanów w procesie oddychania. Natomiast wewnątrz komórki dochodzi do oddychania siarczanowego i powstaje siarkowodór. Stąd obecność siarkowodoru w biogazie. Siarkowodór przy pH > 6 ulega hydrolizie i w zależności od odczynu i potencjału oksydacyjno-redukcyjnego występuje bądź w postaci jonów HS“, bądź S²", czy S₂0₃^2-. Z tego względu korzystne jest prowadzenie procesu fermentacji przy pH > 6.

Faza IV metanogenna - zachodzi pod wpływem archeonów metanogennych z rodzaju Methanobacterium, Methanococcus, Methanogenium itp. Każdy gatunek bakterii metanogennych jest ściśle wyspecjalizowany i bierze udział w rozkładzie wąskiej grupy związków chemicznych, powstających w fazach I-III. Najwięcej gatunków tych bakterii wykorzystuje wodór i tlenek węgla(IV). Związki te, podobnie jak metanol, należą do substratów najłatwiej wykorzystywanych przez metanogeny. Czas generacji bakterii metanowych jest stosunkowo długi w porównaniu np. z bakteriami kwasogennymi. Wynosi od kilkunastu godzin do kilkunastu dni. Są one bardzo czułe na zmianę temperatury już o 2 °C. Bakterie te są również wrażliwe na zmianę odczynu. Poniżej pH 6 i powyżej pH 8 szybkość wzrostu bakterii znacznie się obniża.

3.4. Czynniki toksyczne

Bakterie metanowe cechują się dużą wrażliwością na substancje toksyczne. Do nich zaliczyć można zarówno związki mineralne (w tym również metale ciężkie), jak i związki pochodzenia organicznego, w tym głównie pestycydy i substancje powierzchniowo czynne. Działanie substancji toksycznych może doprowadzić do wyraźnego zahamowania procesu objawiającego się obniżeniem dobowej produkcji gazu, a nawet do całkowitego „załamania” procesu. Toksyczne działanie mogą również wykazywać produkty powstałe w wyniku przemian związków organicznych wewnątrz fermentatora. Są to:

-    kwasy organiczne (szczególnie kwas propionowy) jako produkty fazy kwaśnej;

-    amoniak jako produkt rozkładu organicznych połączeń azotu;

-    siarkowodór jako produkt redukcji siarczanów(VI), siarczanów(IV) i organicznych połączeń siarki.

Toksyczne działanie tych związków jest zależne od stężenia, jakie osiągają w reaktorze, a także od wartości pH. Wzrost toksyczności kwasów organicznych i siarkowodoru postępuje wraz z obniżeniem pH, natomiast toksyczność amoniaku rośnie ze wzrostem pH. Większe zagrożenie dla metanogenezy od amoniaku stanowią azotany(V). Dla większości bakterii beztlenowych jony NOj spełniają funkcję akceptora elektronów, co może wiązać się z niebezpiecznym nagromadzeniem w środowisku azotanów(III) N0₂, zmniejszoną produkcją wodom, zwiększonym wydzielaniem tlenku węgla(IV) i intensywnym wzrostem bakterii niemetanogennych. Z tych powodów stężenie N0₃ przekraczające 150 g/m³ uważa się za toksyczne.