Биогаз

БИОГАЗ (от био... и газ), смесь газов, образующихся в результате анаэробного разложения органических веществ микроорганизмами. Биогазом также называют болотный газ, выделяющийся со дна стоячих водоёмов. В 1776 году А. Вольта обнаружил в болотном газе метан, поэтому процесс образования биогаза называют метановым брожением или метаногенезом. Впервые биогаз был использован в 1895 году в Лондоне для освещения улиц.

Биогаз содержит 60-65% метана и 25-30% диоксида углерода, а также оксид углерода, водород, азот, кислород, сероводород. Теплота сгорания биогаза 21-34 МДж/м³.

Процесс метанового брожения включает: растворение и деполимеризацию субстратов (целлюлозы, крахмала, белков и др.); превращение субстратов в низкомолекулярные жирные кислоты (ацетогенез) и растворители - этанол, пропанол, бутанол, ацетон (сольватогенез); декарбоксилирование ацетат-иона и восстановление диоксида углерода с образованием метана (метаногенез). Ацетогенез и сольватогенез осуществляются бактериями, метаногенез - археями. Брожение может осуществляться ассоциациями мезофильных микроорганизмов при температурах 30-40 °С и термофильных - при 50-70 °С. Конверсия углерода субстратов в метан составляет 30-35%. Твёрдый остаток после брожения (8-10%) используют как высокоэффективное азотное удобрение.

Аппараты для осуществления метанового брожения - метантенки. Простейший метантенк - бетонный чан объёмом 3-10 м³ с устройством для сбора газа. Для переработки отходов сельского хозяйства, лесообрабатывающей и пищевой промышленности, коммунального хозяйства и др. используют метантенки объёмом до нескольких тысяч м³, снабжённые устройствами для перемешивания и терморегулирования. Промышленные метантенки работают при температурах 60-70 °С; выход биогаза 4-5 м³/сут (в пересчёте на 1 м³ ёмкости аппарата). Биогаз - альтернативный, экологически чистый, возобновляемый источник энергии для теплоэлектростанций, транспорта и пр.; применяется также как сырьё для химической промышленности.

Лит.: Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. М., 1987; Колюжный С. В., Данилович Д. А., Ножевникова А. Н. Анаэробная биологическая очистка сточных вод. М., 1991; Angelidaki /., Ellegaard L., Ahring В. К. Applications of the anaerobic digestion process // Advances in biochemical engineering/biotechnology. 2003. Vol. 82.