53.Газ күйіндегі биоотын. Биогаз қондырғыларының классификациясы.

Биогаз – көмірқышқыл газы мен метан қоспасынан тұратын органикалық қалдықтарды (биомассалар) ашыту арқылы алынған өнім. Биомассаларды ашыту метаногенді классты бактериялардың әсерімен жүзеге асырылады.

Биосутегі

Биосутегі – термохимиялық, биохимиялық және басқа да әдістермен, мысалы балдырлар биомассасынан алынған сутегі.

Метан

Метан көмір немесе ағаш сияқты құрамында көміртек кездесетін қатты отындардан құралған синтетикалық табиғи газ деп аталатын әр түрлі мүмкін болатын қоспалардан тазартылған кейін синтезделеді. Бүл экзотермиялық процесс температурасы 3000С-ден 4500С аралығында және катализатор қатысында қысымы 1-5 бар аралығында пайда болады. Әлемде қазірдің өзінде бірнеше ағаш қалдықтарынан алынған метанды алатын эксплуатациялық құрылғылар енгізілген немесе орнатылған.

Биотехнология — биологиялық процестер мен объектілерді пайдалануға негізделген экономикалық жағынан тиімді, маңызды заттарды өндіру  мен жоғарғы өнімді микроорганизмдердің штаммдарын алу, өсімдіктердің сорттары мен формаларын, жануарлардың асыл тұқымын шығарумен айналысатын ғылым мен өндірістің жаңа бағыты.

Яғни, адамға қажетті өнімдерді биологиялық объектілердің көмегімен өнімдерді өндіру. Бұл ретте микроорганизмдер мен өсімдіктер және жануарлар жасушалары, жасуша органоидтері немесе биологиялық белсенді молекулалар қолданылады.

Органикалық өнімдерден биогаз алу — органикалық өнімдердің анаэробты жағдайда «метандық ашу» нәтижесінде жанар газ бөлу қасиетіне негізделген. Метандық ашу нәтижесінде бөлінетін биогаз құрамы — 50-80% метан, 20-30% көмірқышқыл газы, шамамен 1% күкіртсутек, сонымен қатар шамалы мөлшердегі басқа газдардан (азот, оттегі, сутегі, аммиак, т.б.) тұрады. Метантүзуші бактериялар органикалық қышқылдарды қажетті метанға,  көмірқышқыл газына айналдырады.

Бұл күрделі жүйелену комплексіне микроорнизмдердің мыңдаған түрлері қатысады. Бірақ олардың негізгісі — метантүзуші бактериялар. Метантүзуші бактериялар  қышқылтүзуші ашытқы микроорганизмдер мен салыстырғанда көбеюге ұзақ уақыт қажет етеді және қоршаған ортаның өзгерістеріне қарсы тұру потенциялы төмен. Сондықтан, ашу ортасында алғашында ұшқыш қышқылдар түзулуіне  байланысты, метандық ашудың бірінші кезеңін қышқылдық деп атайды. Ары қарай қышқылдардың түзілуі және өнделуі жылдамдығы тенеледі. Сондықтан субстрактының ыдырауы мен газ түзіледі бір уақытта  қатар жүреді. Газдың түзілу өнімділігі метантүзуші   бактериялардың тіршілік жағдайына байланысты.

Биометаногенездің биохимиясы және микробиологиялық   сипаттамасы.

  Бұл процестің ерекшелігі сол таза культура жағдайында басқа өнім, ал синтрофиялық бірлестік жағдайында басқа өнім алынады. Мысалы, ірі қара мал қарнында Selenomonas ruminantum глюкозалы лактатқа дейін ашытады. Ал синтрофиялық ассоцияцияда Methanobrevibacter ruminantium ацетат, метан және СО2 түзеді.

Егер клетканы термофильді эубактериямен Clostridium thermoccelumбактериясының таза культурасымен ашытса этанол, ацетат, Н2 және СО2 түзіледі. Синтрофты ассоцияцияда  Metronobacteruim thermoantotrophicum  ацетат, метан СО2 түзіледі.

Сазды балшық газы «болотный газ» деп аталады. Көк түсті жалынмен жанады, иіссіз, түтінсіз жанады. Ал ағаштың, тезектің  жануынан қорашаған ортаны ластайтын түтін бөлінеді.

Биохимиялық тұрғыдан метандық «ашыту» анаэробтық тыныс болып табылады. Органикалық заттардың (сірке қышқылы) электрондары көмірқышқыл газына тасымалданып, метанға дейін тотықсызданады. Метантүзуші бактериялар үшін электронның доноры қызметін сутегі атқарады.