Менше корму означає більше біогазу
Вчені з'ясували, що виробництво біогазу можна контролювати за допомогою частоти подачі систем. Ті, хто годує лише кожні один-два дні, виробляють більше метану.
Марселл Ніколауш випробовує в лабораторії, як можна контролювати виробництво біогазу за допомогою частоти подачі. (Джерело зображення: UFZ/André Künzelmann)
ВООЗ Біогазові установки в більші інтервали часу годує, виробляє більше біогазу. Група мікробіологів з Центру досліджень довкілля імені Гельмгольца (UFZ) та інженери з Німецький центр досліджень біомаси (DBFZ) а також інших міжнародних вчених. Таким чином, виробництво біогазу можна контролювати за допомогою Частота годування контролювати системи. Більші інтервали часу призводять до збільшення кількості біогазу. Маючи ці знання, приблизно 8000 заводів у Німеччині можуть покрити понад нинішні сім відсотків електроенергії, виробленої біомасою.
В лабораторних умовах вченим вдалося збільшити виробництво метану, найціннішого компонента біогазу, до 14 відсотків. Для отримання біогазу за необхідності вони не вносили субстрат у ферментер кожні дві години, а радше з більшими інтервалами в один день або кожні два дні. "Якщо реактор подавати рідше, можна виробляти більше електроенергії", - резюмує дослідник UFZ д-р Марселл Ніколауш.
Для експерименту дослідники годували два 15-літрові реактори зерновим розчином в однакових умовах протягом майже чотирьох місяців. Дивовижний результат: якщо загальна кількість біомаси потрапляє у ферментаційну посудину лише один раз на день, виробництво метану збільшується на 14 відсотків, а біогазу загалом на 16 відсотків. Якщо ви годуєте кожні два дні, вихід метану збільшується на 13, а вихід біогазу на 18 відсотків.
Дослідники пояснюють збільшення наступним чином: через швидко мінливі умови навколишнього середовища, мікробна спільнота більш універсальний. Тому виникають більш функціональні групи бактерій. Дослідник UFZ пояснює, що це дозволяє більш ефективно засвоювати компоненти біомаси, обробляти їх ефективніше.
Команда також виявила, що більш гнучке управління кормами не має негативних наслідків для стабільності процесу. Однак склад бактерій різнився, розкладаючи такі компоненти біомаси, як целюлоза та білки, на декілька етапів на вуглекислий газ, водень та оцтову кислоту. Причина: Концентрація азотного амонію та водню, а також значення рН змінюються. "Оскільки це створює більш функціональні ніші, певні кислотоутворюючі та гідролізуючі бактерії приносять користь", - говорить Ніколауш. На відміну від цього, спільнота метаногенних архей, які виробляють метан, воду та вуглекислий газ в кінці процесу, залишалася стабільною, незалежно від того, як часто реактор живився біомасою, Рід Methanosarcina завжди домінував з часткою до 83 відсотків, за ним слідував рід Methanobacterium з до 31 відсотків. "Обидва роди, мабуть, найкраще справляються із мінливими умовами", - говорить учений.
Дослідження на тему «більш гнучке управління годуванням» ще на початку. Зараз дослідники UFZ хочуть поглибити результати дослідження. Потрібно, каже Ніколауш, підтвердити результати досліджень у більших реакторах. "Інше хвилююче питання полягає в тому, чи можна підтвердити більшу кількість метану також при використанні кукурудзяного силосу або цукрових буряків", - говорить Ніколауш.