Анаэробное сбраживание представляет собой последовательность процессов, посредством которых микроорганизмы расщепляют биоразлагаемый материал в отсутствие кислорода . [1] Процесс используется в промышленных или бытовых целях для управления отходами или производства топлива. Большая часть ферментации , используемой в промышленности для производства продуктов питания и напитков, а также ферментация в домашних условиях, использует анаэробное сбраживание.
Анаэробное пищеварение происходит естественным образом в некоторых почвах и в отложениях озер и океанических бассейнов , где его обычно называют «анаэробной активностью». [2] [3] Это источник метана из болотного газа , обнаруженный Алессандро Вольта в 1776 году . [4] [5]
Процесс пищеварения начинается с бактериального гидролиза исходных материалов. Нерастворимые органические полимеры , такие как углеводы , расщепляются до растворимых производных, которые становятся доступными для других бактерий. Затем ацидогенные бактерии превращают сахара и аминокислоты в углекислый газ, водород , аммиак и органические кислоты . При ацетогенезе бактерии превращают полученные органические кислоты в уксусную кислоту вместе с дополнительным аммиаком, водородом и углекислым газом среди других соединений. Наконец, метаногеныпреобразовать эти продукты в метан и углекислый газ. [6] Популяции метаногенных архей играют незаменимую роль в анаэробной очистке сточных вод. [7]
Анаэробное сбраживание используется как часть процесса обработки биоразлагаемых отходов и осадков сточных вод . Являясь частью комплексной системы обращения с отходами , анаэробное сбраживание снижает выбросы свалочного газа в атмосферу. Анаэробные варочные котлы также можно кормить специально выращенными энергетическими культурами, такими как кукуруза . [8]
Анаэробное сбраживание широко используется как источник возобновляемой энергии . В процессе образуется биогаз , состоящий из метана , двуокиси углерода и следов других «загрязняющих» газов. [1] Этот биогаз можно использовать непосредственно в качестве топлива в двигателях, работающих на комбинированном тепловом и энергетическом газе [9] , или модернизировать его до биометана качества природного газа . Полученный богатый питательными веществами дигестат можно использовать в качестве удобрения .
С повторным использованием отходов в качестве ресурса и новыми технологическими подходами, которые снизили капитальные затраты , анаэробное сбраживание в последние годы привлекло повышенное внимание правительств ряда стран, среди которых Великобритания (2011 г.), [10] Германия . , [ нужна ссылка ] Дания (2011), [11] и США. [12]