БІОТЕХНОЛОГІЯ І ПЕРЕРОБКА ВІДХОДІВ
З моменту виникнення цивілізованого суспільства перед ним весь час стояла проблема охорони навколишнього середовища. Через промислової, сільськогосподарської та побутової діяльності людини постійно відбувалися зміни фізичних, хімічних і біологічних властивостей навколишнього середовища, причому багато хто з цих змін були вельми несприятливі.
Біотехнологічні прийоми є прикладом ефективного контролю за станом навколишнього середовища. Особливо гостро зараз стоїть проблема розповсюдження в навколишньому середовищі ксенобіотиків і нафтових забруднень.
Біологічна переробка відходів переслідує три основні цілі:
Деградація органічних і неорганічних токсичних відходів;
Відновлення ресурсів для повернення в кругообіг речовин С, N, P, S;
Отримання цінних видів органічного палива
Класичний процес очищення стоків включає в себе наступні етапи:
При первинній обробці видаляються тверді частинки, які або відкидаються, або направляються в реактор.
На другому етапі відбувається руйнування розчинених органічних речовин при участі природних аеробних мікроорганізмів. Утворений мул, що складається головним чином з мікробних клітин, або видаляється, або перекачується в реактор. За технологією, що використовує активний мул, частина його повертається в аераційний танк.
На третьому етапі проводиться хімічне осадження і розділення фосфору й азоту.
Для переробки мулу, що утворюється на першому і другому етапах, зазвичай використовується процес анаеробного розкладання. при цьому зменшується обсяг осаду і кількість патогенов, усувається запах, а крім того, утворюється цінне органічне паливо - метан.
Аеробна переробка стоків - це сама велика область контрольованого використання мікроорганізмів у біотехнології. Вона включає наступні стадії:
адсорбція субстрату на клітинній поверхні;
розщеплення адсорбованого субстрату позаклітинними ферментами;
поглинання розчинених речовин клітинами;
ріст і ендогенне дихання;
вивільнення екскретіруемих продуктів;
«Виїдання» первинної популяції організмів вторинними споживачами.
В ідеалі це повинно приводити до повної мінералізації відходів до простих солей, газів і води. Ефективність переробки пропорційна кількості біомаси і часу контактування її з відходами.
Системи аеробної переробки можна розділити на системи з перколяційних фільтрами і системи з використанням активного мулу.
Принцип перколяційного фільтра - розкладання відходів за допомогою мікроорганізмів, що знаходяться ф елементі, що фільтрує. Як заповнювач елемента може використовуватися пісок, гравій або полімерні матеріали. Недолік таких фільтрів - надмірний ріст біомаси.
Активний мул - складна суміш мікроорганізмів, що здійснює переробку відходів в біореакторах. Для успішної переробки необхідно підбирати мікробний засевной матеріал під кожен вид стоків.
Анаеробне розкладання відходів - використовується з 1901 р. Анаеробна ферментація відходів дуже перспективна для економічному виробництві газоподібного палива при помірних температурах (30-35 о С).
Спільнота метаноутворюючих мікроорганізмів складається з трьох видів бактерій: бактерії, які здійснюють гідроліз і бродіння. За рахунок їх діяльності розщеплюється целюлоза, синтезуються жирні кислоти. Далі - бактерії, що утворюють водень і оцтову кислоту. І, нарешті, водородотрофние метаноутворюючих бактерії.
Аеробна переробка відходів у сільському господарстві
Застосування у тваринництві інтенсивних технологій призвело до утворення великої кількості різноманітних відходів, для використання яких може не вистачити земельної площі. На сьогоднішній день існує декілька систем контрольованої переробки відходів у сільському господарстві.
Для переробки твердих відходів необхідно багато часу і коштів, тому для їх видалення широко використовується вода, а що настає завись закачується в сховища, або в системи переробки.
Водойма для окислення. Установка являє собою ємність глибиною не більше 150 см і з площею поверхні, що забезпечує аерацію. На поверхні цієї водойми ростуть фотосинтезуючі водорості, які підвищують ефективність системи завдяки виділенню кисню. До недоліків таких установок відносяться: потреба в часі; накопичення твердих відходів, які розкладаються в анаеробних умовах; створення умов для розмноження комах. Переваги - не вимагає механізації та обслуговуючого персоналу.
Аерованих водойму відрізняється від водойми для окислення тільки наявністю аераційної установки.
Каскадні басейни - проста немеханізовані система. У цю систему відходи надходять постійно. Вони включають первинний відстійник, в якому осідають великі частки, а також каскад дрібних басейнів, розділених перегородками або греблями, через які перетікає вода. Переливаючись з басейну в басейн, вода аерується. Якщо час утримання підібрано правильно, то глибина переробки виявляється не менше, ніж у водоймі для окислення. Недоліки - погане перемішування і придушення мікрофлори через нестачу кисню.
Канава Пасвіра. - Являє собою безперервну витягнуту в довжину ємність, яку часто розташовують під підлогою тваринницьких приміщень. Рідина з товщиною шару 0,3-0,6 м аерується і перемішують з допомогою ротора. По суті є реактором безперервної дії, в якому формується спціфіческая мікрофлора.
Переробка відходів сільського господарства в анаеробних умовах
При переробці органічних відходів в анаеробних умовах утворюється горючий газ, на 60% складається з метану, і твердий залишок, що містить майже весь азот і усі інші поживні речовини, які у вихідному рослинному матеріалі. У природі такий процес розвивається при нестачі кисню в місцях скупчення речовин рослинного або тваринного походження: в болотах, опадах на день озер, в шлунку травоїдних. Температурний оптимум процесу лежить в межах 30-35 о С, і для його підтримки потрібен підігрів.
Ще на початку століття було виявлено, що з гною можна отримувати горючий газ, а відходи використовувати як добриво. Основні частини такої біоустановки: герметичний танк, або реактор, в якому здійснюється ферментація, і ємність для газу - накопичувальний плаваючий дзвін з ємністю близькою до такої в реактора.
Метанобразующие бактерії є строгими анаеробами. На першій стадії процесу ферментації з рослинної і фекальної маси утворюються летючі жирні кислоти (оцтова, масляна). Важливу роль при цьому відіграють клостридії. Кислоти (за винятком оцтової) служать далі субстратом для групи оцтовокислих бактерій. У кінцевому рахунку в результаті спільної дії цих груп бактерій утворюються оцтова кислота, водень і вуглекислий газ, які є субстратом для метаноутворюючих бактерій.
Основна проблема, яка виникає на фермах, де міститься багато тварин, полягає в зберіганні гною і використанні його найбільш вигідним чином. Якщо при цьому в якості побічного продукту буде утворюватися метан і витрати на зберігання гною не збільшаться, то для ферм це буде безумовно позитивним моментом. Сучасні конструкції реакторів не окупають себе за рахунок виробництва метану. Такі реактори виявляються рентабельними в країнах, що розвиваються, де використовується дешевої ручної праці.
ОТРИМАННЯ ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТОЇ ЕНЕРГІЇ. БІОГАЗ
Екологічно чисту енергію можна одержувати шляхом перетворення сонячної енергії в електричну за допомогою сонячних колекторів, а також з біогазу і мікробного етанолу.
Біогаз - це суміш з 65% метану, 30% СО 2, 1% сірководню і незначних домішок азоту, кисню, водню і чадного газу. Енергія, укладена в 28 м 3 біогазу, еквівалентна енергії: 16,8 м 3 природного газу; 20,8 л нафти; 18,4 л дизельного палива. В основі отримання біогазу лежить процес метанового бродіння, або біометаногенез - процес перетворення біомаси в енергію.
Біометаногенез - складний мікробіологічний процес, в якому органічна речовина розкладається до діоксиду вуглецю і метану в аеробних умовах. Мікробіологічному анаеробного розкладання піддаються практично всі сполуки природного походження, а також значна частина ксенобіотиків органічної природи. У анаеробному процесі біометаногенеза виділяють три послідовні стадії, в яких беруть участь понад 190 різних мікроорганізмів. На першій стадії під впливом екстрацелюлярний ферментів ферментативному гідролізу піддаються складні многоуглеродние сполуки - білки, ліпіди і полісахариди. Разом з гидролитическими бактеріями функціонують і мікроорганізми - бродільщікі, які ферментують моносахариди, органічні кислоти.
На другій стадії (ацідогенез) у процесі ферментації беруть участь дві групи мікроорганізмів: ацетогенние і гомоацетатние. Ацетогенние Н 2-продукують мікроорганізми ферментують моносахариди, спирти і органічні кислоти з утворенням Н 2, СО 2, нижчих жирних кислот, в основному ацетату, спиртів і деяких інших низькомолекулярних сполук. Деградація бутирата, пропіонату, лактату з утворенням ацетату відбувається при спільному дії ацетогенних Н 2-продукуючих і Н 2-утилізують бактерій. Гомоацетатние мікроорганізми засвоюють Н 2 і СО 2, а також деякі одноуглеродние з'єднання через стадію утворення ацетил-КоА і перетворення його в низькомолекулярні кислоти, в основному в ацетат.
На заключній третій стадії анаеробного розкладання відходів утворюється метан. Він може синтезуватися через стадію відновлення СО 2 молекулярним воднем, а також з метильної групи ацетату. Деякі метанові бактерії здатні використовувати як субстрат форміат, СО 2, метанол, метиламін і ароматичні сполуки: Особливе місце в утилізації відходів займає метанове зброджування. Воно дозволяє отримувати з місцевої сировини біогаз як локальне джерело енергії, а також покращувати якість органічного добрива та захистити навколишнє середовище від забруднень. Екологічно чисті джерела енергії не впливають негативно на навколишнє середовище. Сучасні джерела енергії - ГЕС, ТЕС, АЕС - викликають серйозні порушення у зовнішньому середовищі. ГЕС (гідроелектростанції) служать причиною затоплення територій, зміни ландшафту, загибелі біоценозів. ТЕС (теплоелектростанції) забруднюють атмосферу, порушують альгологіческій баланс, викликають відчуження земель. АЕС (атомні електростанції) створюють загрозу радіаційного забруднення. Спалювання нафти і газу викликає підвищення концентрації СО 2, освіта смогу і, крім того, зменшення ресурсів нафти і газу.
90-95% використовуваного вуглецю метаноутворюючих бактерії перетворюють на метан і лише 5 - 10% вуглецю перетворюються на біомасу. У літературі є дані про здатність метаноутворюючих бактерій в анаеробних умовах одночасно синтезувати і окисляти метан.
У залежності від температури протікання процесу метанові бактерії поділяють на мезо-та термофільні. Оптимальна температура для мезофільних бактерій від 30 до 40 "С, а для термофільних від 50 до 60 ° С. У цілому термофільний процес метаногенеза йде інтенсивніше мезофільного, до того ж у цих умовах анаеробної переробки відходів субстрат знезаражується від патогенної мікрофлори та гельмінтів. При анаеробній переробці відходів тваринницьких ферм мікрофлора метантенків (анаеробних ферментерів) формується переважно з мікрофлори шлунково-кишкового тракту даного виду тварин і мікрофлори навколишнього середовища. З найбільш часто зустрічаються культур слід відзначити Lactobacillus acidophilus, Butyrivibrio fibrisolvens, Peptostreptococcus productus, Bacteroides uniformis, Eubacterium aerofa-ciens. До числа целлюлозоразлагающіх бактерій мікрофлори жуйних відносяться Bacteroides succinoqenes і Ruminococcus flavefaciens. З рубця і гною жуйних були ізольовані такі метаноутворюючих бактерії, як Methanobacterium mobile, Methanobrevibacter ruminantium і Methanosarcina ssp. Після певного терміну роботи метантенка при встановленому температурному режимі і на постійному субстраті утворюється порівняно стабільний консорціум мікроорганізмів . У ході вивчення мікрофлори свинячого гною при метанове бродіння виділено близько 130 різних бактерій.
Першу стадію руйнування складних органічних полімерів здійснюють бактерії з родів Clostridium, Bacteroides, Ruminococcus, Butyrivibro. Головні продукти ферментації - ацетат, пропіонат, сукцинат, Н 2 і СО 2. Кінцевими продуктами ферментації целюлози і геміцелюлози під дією бактерій, виділених з рубця жуйних і кишечника свиней, є різні леткі жирні кислоти.
Бактерії другою, або ацетогенной, фази, пов'язані з пологами Syntrophobacter, Syntrophomonas і Desulfovibrio, викликають розкладання пропіонату, бутирата, лактату і пірувату до ацетату, Н 2 і СО 2 - попередників метану. Ряд мікроорганізмів здатні синтезувати ацетат із СО 2 в термофільних умовах, до їх числа належать Clostridium formicoaceticum, Acetobacterium woodii, метанові бактерії з родів Methanothrix, Methanosarcina, Methanococcus, Methanogenium і Methanospirillum.
Для отримання біогазу можна використовувати відходи сільського господарства, зіпсовані продукти, стоки крахмалперерабативающіх підприємств, рідкі відходи цукрових заводів, побутові відходи, стічні води міст і спиртових заводів. Процес ведеться при температурі 30-60 "С і рН 6 - 8. Цей спосіб отримання біогазу широко застосовують в Індії, Китаї, Японії. В даний час для виробництва біогазу частіше використовують вторинні відходи (відходи тваринництва і стічні води міст), ніж первинні ( відходи зерноводства, рільництва, бавовництва, харчової, легкої, мікробіологічної, лісової та інших галузей), які мають порівняно низькою реакційною здатністю і потребують попередньої обробки.
Основна перевага біогазу полягає в тому, що він є поновлюваним джерелом енергії. Його виробництво буде так само довго, як існування життя на Землі.
З моменту виникнення цивілізованого суспільства перед ним весь час стояла проблема охорони навколишнього середовища. Через промислової, сільськогосподарської та побутової діяльності людини постійно відбувалися зміни фізичних, хімічних і біологічних властивостей навколишнього середовища, причому багато хто з цих змін були вельми несприятливі.
Біотехнологічні прийоми є прикладом ефективного контролю за станом навколишнього середовища. Особливо гостро зараз стоїть проблема розповсюдження в навколишньому середовищі ксенобіотиків і нафтових забруднень.
Біологічна переробка відходів переслідує три основні цілі:
Деградація органічних і неорганічних токсичних відходів;
Відновлення ресурсів для повернення в кругообіг речовин С, N, P, S;
Отримання цінних видів органічного палива
Класичний процес очищення стоків включає в себе наступні етапи:
При первинній обробці видаляються тверді частинки, які або відкидаються, або направляються в реактор.
На другому етапі відбувається руйнування розчинених органічних речовин при участі природних аеробних мікроорганізмів. Утворений мул, що складається головним чином з мікробних клітин, або видаляється, або перекачується в реактор. За технологією, що використовує активний мул, частина його повертається в аераційний танк.
На третьому етапі проводиться хімічне осадження і розділення фосфору й азоту.
Для переробки мулу, що утворюється на першому і другому етапах, зазвичай використовується процес анаеробного розкладання. при цьому зменшується обсяг осаду і кількість патогенов, усувається запах, а крім того, утворюється цінне органічне паливо - метан.
Аеробна переробка стоків - це сама велика область контрольованого використання мікроорганізмів у біотехнології. Вона включає наступні стадії:
адсорбція субстрату на клітинній поверхні;
розщеплення адсорбованого субстрату позаклітинними ферментами;
поглинання розчинених речовин клітинами;
ріст і ендогенне дихання;
вивільнення екскретіруемих продуктів;
«Виїдання» первинної популяції організмів вторинними споживачами.
В ідеалі це повинно приводити до повної мінералізації відходів до простих солей, газів і води. Ефективність переробки пропорційна кількості біомаси і часу контактування її з відходами.
Системи аеробної переробки можна розділити на системи з перколяційних фільтрами і системи з використанням активного мулу.
Принцип перколяційного фільтра - розкладання відходів за допомогою мікроорганізмів, що знаходяться ф елементі, що фільтрує. Як заповнювач елемента може використовуватися пісок, гравій або полімерні матеріали. Недолік таких фільтрів - надмірний ріст біомаси.
Активний мул - складна суміш мікроорганізмів, що здійснює переробку відходів в біореакторах. Для успішної переробки необхідно підбирати мікробний засевной матеріал під кожен вид стоків.
Анаеробне розкладання відходів - використовується з 1901 р. Анаеробна ферментація відходів дуже перспективна для економічному виробництві газоподібного палива при помірних температурах (30-35 о С).
Спільнота метаноутворюючих мікроорганізмів складається з трьох видів бактерій: бактерії, які здійснюють гідроліз і бродіння. За рахунок їх діяльності розщеплюється целюлоза, синтезуються жирні кислоти. Далі - бактерії, що утворюють водень і оцтову кислоту. І, нарешті, водородотрофние метаноутворюючих бактерії.
Аеробна переробка відходів у сільському господарстві
Застосування у тваринництві інтенсивних технологій призвело до утворення великої кількості різноманітних відходів, для використання яких може не вистачити земельної площі. На сьогоднішній день існує декілька систем контрольованої переробки відходів у сільському господарстві.
Для переробки твердих відходів необхідно багато часу і коштів, тому для їх видалення широко використовується вода, а що настає завись закачується в сховища, або в системи переробки.
Водойма для окислення. Установка являє собою ємність глибиною не більше 150 см і з площею поверхні, що забезпечує аерацію. На поверхні цієї водойми ростуть фотосинтезуючі водорості, які підвищують ефективність системи завдяки виділенню кисню. До недоліків таких установок відносяться: потреба в часі; накопичення твердих відходів, які розкладаються в анаеробних умовах; створення умов для розмноження комах. Переваги - не вимагає механізації та обслуговуючого персоналу.
Аерованих водойму відрізняється від водойми для окислення тільки наявністю аераційної установки.
Каскадні басейни - проста немеханізовані система. У цю систему відходи надходять постійно. Вони включають первинний відстійник, в якому осідають великі частки, а також каскад дрібних басейнів, розділених перегородками або греблями, через які перетікає вода. Переливаючись з басейну в басейн, вода аерується. Якщо час утримання підібрано правильно, то глибина переробки виявляється не менше, ніж у водоймі для окислення. Недоліки - погане перемішування і придушення мікрофлори через нестачу кисню.
Канава Пасвіра. - Являє собою безперервну витягнуту в довжину ємність, яку часто розташовують під підлогою тваринницьких приміщень. Рідина з товщиною шару 0,3-0,6 м аерується і перемішують з допомогою ротора. По суті є реактором безперервної дії, в якому формується спціфіческая мікрофлора.
Переробка відходів сільського господарства в анаеробних умовах
При переробці органічних відходів в анаеробних умовах утворюється горючий газ, на 60% складається з метану, і твердий залишок, що містить майже весь азот і усі інші поживні речовини, які у вихідному рослинному матеріалі. У природі такий процес розвивається при нестачі кисню в місцях скупчення речовин рослинного або тваринного походження: в болотах, опадах на день озер, в шлунку травоїдних. Температурний оптимум процесу лежить в межах 30-35 о С, і для його підтримки потрібен підігрів.
Ще на початку століття було виявлено, що з гною можна отримувати горючий газ, а відходи використовувати як добриво. Основні частини такої біоустановки: герметичний танк, або реактор, в якому здійснюється ферментація, і ємність для газу - накопичувальний плаваючий дзвін з ємністю близькою до такої в реактора.
Метанобразующие бактерії є строгими анаеробами. На першій стадії процесу ферментації з рослинної і фекальної маси утворюються летючі жирні кислоти (оцтова, масляна). Важливу роль при цьому відіграють клостридії. Кислоти (за винятком оцтової) служать далі субстратом для групи оцтовокислих бактерій. У кінцевому рахунку в результаті спільної дії цих груп бактерій утворюються оцтова кислота, водень і вуглекислий газ, які є субстратом для метаноутворюючих бактерій.
Основна проблема, яка виникає на фермах, де міститься багато тварин, полягає в зберіганні гною і використанні його найбільш вигідним чином. Якщо при цьому в якості побічного продукту буде утворюватися метан і витрати на зберігання гною не збільшаться, то для ферм це буде безумовно позитивним моментом. Сучасні конструкції реакторів не окупають себе за рахунок виробництва метану. Такі реактори виявляються рентабельними в країнах, що розвиваються, де використовується дешевої ручної праці.
ОТРИМАННЯ ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТОЇ ЕНЕРГІЇ. БІОГАЗ
Екологічно чисту енергію можна одержувати шляхом перетворення сонячної енергії в електричну за допомогою сонячних колекторів, а також з біогазу і мікробного етанолу.
Біогаз - це суміш з 65% метану, 30% СО 2, 1% сірководню і незначних домішок азоту, кисню, водню і чадного газу. Енергія, укладена в 28 м 3 біогазу, еквівалентна енергії: 16,8 м 3 природного газу; 20,8 л нафти; 18,4 л дизельного палива. В основі отримання біогазу лежить процес метанового бродіння, або біометаногенез - процес перетворення біомаси в енергію.
Біометаногенез - складний мікробіологічний процес, в якому органічна речовина розкладається до діоксиду вуглецю і метану в аеробних умовах. Мікробіологічному анаеробного розкладання піддаються практично всі сполуки природного походження, а також значна частина ксенобіотиків органічної природи. У анаеробному процесі біометаногенеза виділяють три послідовні стадії, в яких беруть участь понад 190 різних мікроорганізмів. На першій стадії під впливом екстрацелюлярний ферментів ферментативному гідролізу піддаються складні многоуглеродние сполуки - білки, ліпіди і полісахариди. Разом з гидролитическими бактеріями функціонують і мікроорганізми - бродільщікі, які ферментують моносахариди, органічні кислоти.
На другій стадії (ацідогенез) у процесі ферментації беруть участь дві групи мікроорганізмів: ацетогенние і гомоацетатние. Ацетогенние Н 2-продукують мікроорганізми ферментують моносахариди, спирти і органічні кислоти з утворенням Н 2, СО 2, нижчих жирних кислот, в основному ацетату, спиртів і деяких інших низькомолекулярних сполук. Деградація бутирата, пропіонату, лактату з утворенням ацетату відбувається при спільному дії ацетогенних Н 2-продукуючих і Н 2-утилізують бактерій. Гомоацетатние мікроорганізми засвоюють Н 2 і СО 2, а також деякі одноуглеродние з'єднання через стадію утворення ацетил-КоА і перетворення його в низькомолекулярні кислоти, в основному в ацетат.
На заключній третій стадії анаеробного розкладання відходів утворюється метан. Він може синтезуватися через стадію відновлення СО 2 молекулярним воднем, а також з метильної групи ацетату. Деякі метанові бактерії здатні використовувати як субстрат форміат, СО 2, метанол, метиламін і ароматичні сполуки: Особливе місце в утилізації відходів займає метанове зброджування. Воно дозволяє отримувати з місцевої сировини біогаз як локальне джерело енергії, а також покращувати якість органічного добрива та захистити навколишнє середовище від забруднень. Екологічно чисті джерела енергії не впливають негативно на навколишнє середовище. Сучасні джерела енергії - ГЕС, ТЕС, АЕС - викликають серйозні порушення у зовнішньому середовищі. ГЕС (гідроелектростанції) служать причиною затоплення територій, зміни ландшафту, загибелі біоценозів. ТЕС (теплоелектростанції) забруднюють атмосферу, порушують альгологіческій баланс, викликають відчуження земель. АЕС (атомні електростанції) створюють загрозу радіаційного забруднення. Спалювання нафти і газу викликає підвищення концентрації СО 2, освіта смогу і, крім того, зменшення ресурсів нафти і газу.
90-95% використовуваного вуглецю метаноутворюючих бактерії перетворюють на метан і лише 5 - 10% вуглецю перетворюються на біомасу. У літературі є дані про здатність метаноутворюючих бактерій в анаеробних умовах одночасно синтезувати і окисляти метан.
У залежності від температури протікання процесу метанові бактерії поділяють на мезо-та термофільні. Оптимальна температура для мезофільних бактерій від 30 до 40 "С, а для термофільних від 50 до 60 ° С. У цілому термофільний процес метаногенеза йде інтенсивніше мезофільного, до того ж у цих умовах анаеробної переробки відходів субстрат знезаражується від патогенної мікрофлори та гельмінтів. При анаеробній переробці відходів тваринницьких ферм мікрофлора метантенків (анаеробних ферментерів) формується переважно з мікрофлори шлунково-кишкового тракту даного виду тварин і мікрофлори навколишнього середовища. З найбільш часто зустрічаються культур слід відзначити Lactobacillus acidophilus, Butyrivibrio fibrisolvens, Peptostreptococcus productus, Bacteroides uniformis, Eubacterium aerofa-ciens. До числа целлюлозоразлагающіх бактерій мікрофлори жуйних відносяться Bacteroides succinoqenes і Ruminococcus flavefaciens. З рубця і гною жуйних були ізольовані такі метаноутворюючих бактерії, як Methanobacterium mobile, Methanobrevibacter ruminantium і Methanosarcina ssp. Після певного терміну роботи метантенка при встановленому температурному режимі і на постійному субстраті утворюється порівняно стабільний консорціум мікроорганізмів . У ході вивчення мікрофлори свинячого гною при метанове бродіння виділено близько 130 різних бактерій.
Першу стадію руйнування складних органічних полімерів здійснюють бактерії з родів Clostridium, Bacteroides, Ruminococcus, Butyrivibro. Головні продукти ферментації - ацетат, пропіонат, сукцинат, Н 2 і СО 2. Кінцевими продуктами ферментації целюлози і геміцелюлози під дією бактерій, виділених з рубця жуйних і кишечника свиней, є різні леткі жирні кислоти.
Бактерії другою, або ацетогенной, фази, пов'язані з пологами Syntrophobacter, Syntrophomonas і Desulfovibrio, викликають розкладання пропіонату, бутирата, лактату і пірувату до ацетату, Н 2 і СО 2 - попередників метану. Ряд мікроорганізмів здатні синтезувати ацетат із СО 2 в термофільних умовах, до їх числа належать Clostridium formicoaceticum, Acetobacterium woodii, метанові бактерії з родів Methanothrix, Methanosarcina, Methanococcus, Methanogenium і Methanospirillum.
Для отримання біогазу можна використовувати відходи сільського господарства, зіпсовані продукти, стоки крахмалперерабативающіх підприємств, рідкі відходи цукрових заводів, побутові відходи, стічні води міст і спиртових заводів. Процес ведеться при температурі 30-60 "С і рН 6 - 8. Цей спосіб отримання біогазу широко застосовують в Індії, Китаї, Японії. В даний час для виробництва біогазу частіше використовують вторинні відходи (відходи тваринництва і стічні води міст), ніж первинні ( відходи зерноводства, рільництва, бавовництва, харчової, легкої, мікробіологічної, лісової та інших галузей), які мають порівняно низькою реакційною здатністю і потребують попередньої обробки.
Основна перевага біогазу полягає в тому, що він є поновлюваним джерелом енергії. Його виробництво буде так само довго, як існування життя на Землі.