Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Методика расчета процесса образования биогаза при переработке биоотходов

Методика расчета процесса образования биогаза при переработке биоотходов

Реакции разложения органических полимеров в зависимости от биополимерной природы. Процесс образования молочный кислоты из пировиноградной. Распад органических кислот и спирта до уксусного (ацетат) или муравьиного (формиат) альдегидов, кетонов, водорода.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 25.02.2019
Размер файла 111,0 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Методика расчета процесса образования биогаза при переработке биоотходов

Аспирант Громова Елизавета Анатольевна

В основе методики расчета процесса образования биогаза при переработке биоотходов используется разработанный алгоритм двухстадийного процесса биоконверсии [1]:

стадия - разложение органических полимеров (ОП) под действием анаэробных бактерий до более простых соединений: летучих жирных кислот, низших спиртов, водорода и окиси углерода, уксусной и муравьиной кислот, метилового спирта;

этап - превращение простых органических соединений (ОС) метанообразующими бактериями в метан, углекислый газ и воду.

На первом этапе при разложении ОП происходит постоянное изменение отдельных параметров, и в каждый момент времени клетки функционируют в иных условиях. В связи с этим при управлении технологическим процессом следует учитывать индивидуальные особенности «поведенческих реакций» биообъектов в конкретных условиях культивирования, а именно: чувствительность к воздействию физикомеханических факторов, специфику наследственных свойств рассматриваемых анаэробных бактерий, механизм обменных и биохимических процессов

Бактериальное сообщество, может самостоятельно регулировать такие критерии как значение рН, окислительно-восстановительного потенциала для поддержания своего роста, а как следствие, обеспечивая стабильность процесса разложения органических полимеров.

Реакции разложения ОП в зависимости от их биополимерной природы разделяются на группы: распад белков, липидов, углеводов ОП= Б + Л + У.

Главным путем распада белков является ферментативный гидролиз - протеолиз. Распад клеточных белков, катализируемый протеолитическими ферментами с различной специфичностью, приводит к образованию аминокислот, которые используются в этой же клетке по схеме

- которую можно записать выражением

Б > б-минокислоты (n+2)H2NHCOOH-R.

Распад липидов определяется распадом обязательных структурных компонентов: спиртов и высших жирных кислот

Л = Л.С + Л.ЖК.

В состав липидов Л.С входят следующие спирты: высшие одноатомные - С16 и более; двухатомный аминоспирты - фингозин; трехатомный спирт - глицерин НОСН2СН(ОН)СН2ОН [2]

Л.С = ROH +R(OH)2 + R(OH)3,

которые распадаются до низших спиртов: СН3ОН, С2Н5ОН, бутанола и пропанола.

Высшие жирные кислоты распадаются до глицериновой и стеариновой кислоты

Л.Ж.К: С3Н5(С18Н35О2)3 > С3Н5(ОН)3 + С13Н36О2.

Распад углеводов можно разделить по способности к гидролизу углеводов: распад простых углеводов - моносахаридов М.У и сложных - полисахаридов П.У

У (СН2О)n = М.У + П.У.

Анаэробный путь распада моносахаридов можно оценить на примере глюкозы - гликолиз. Заключительной реакцией этого метаболического пути является молочная кислота, которая образуется при восстановлении пировиноградной кислоты. Процесс образования молочный кислоты из пировиноградный обратим

М.У (глюкоза) С6Н12О6 >молочная к-та + пировиноградная к-а С6Н12О6 > СН3СH(ОHCООН) + СН2СОСООН.

Способные к гидролизу полисахариды можно рассматривать как продукты поликонденсации моносахаридов [3], а распад полисахаридов - на примере гликогена - гликогенолиз, который осуществляться либо путем гидролиза, либо фосфоролиза. Фосфоролиз является основным путем распада гликогена, его катализирует фермент гликогенфосфорилаза, относящийся к классу трансфераз. Оба процесса идут до образования глюкозы и фосфорной кислоты

П.У (гликоген) > глюкоза + фосфорная к-та.

2й этап процесса, разложение биополимеров: углеводов, белков и других до летучих органических кислот - муравьиной, уксусной, пропионовой, молочной, янтарной, низкомолекулярных спиртов, альдегидов, кетонов, водорода (Н2) и углекислого газа (СО2) происходит под действием анаэробных бактерий:

Б > уксусная и муравьиновая кислоты, б-минокислоты (n+2)H2NHCOOH-R >СН3СООН + НСООН;

Л.С > уксусная и муравьиновая кислоты,

ROH +R(OH)2 + R(OH)3> СН3СООН + НСООН;

Л.ЖК

С3Н5(ОН)3 > СН4 + СО2

С13Н36О2> СН4 + СО2,

С6Н12О6> Н2О + СО2

Распад органических кислот и спирта до уксусного (ацетат) или муравьиного (формиат) альдегидов, кетонов, водорода (Н2) и углекислого газа (СО2) протекает двумя путями

СН3СООН > СН4 + СО2 ,

СО2 + 4 Н2 > СН4 + Н2О .

По первому пути образуется 73 % метана, а по второму - 30 %. Для повышения эффективности метанового брожения процесс проводят ступенчато. биогаз биоотходы биополимерный

По результатам проведенных теоретических исследований последовательность биохимических превращений сложных органических компонентов отходов в процессе брожения можно представить системой уравнений, решение которой позволит оценить выхода биогаза в процессе биоконверсии.

Список использованных источников

Салова Т.Ю., Громова Н.Ю., Громова Е.А. Термические методы переработки органических отходов. Источники возобновляемой энергии Монография. СПб.: СПбГАУ, 2016. - С.224.

Громова Н.Ю., Громова Е.А. Теоретические аспекты биоконверсии целлюлозосодержащих отходов // Известия международной академии аграрного образования. СПб.: СПбГАУ, 2013. - с.113-116.

Салова Т.Ю., Громова Н.Ю, Громова Е.А. Моделирование процесса биоконверсии твердых отходов и получения биогаза // Известия международной академии аграрного образования. СПб.: СПбГАУ, 2014. - № 19. - с.25-31.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены