Переработка отходов животноводства важна для предотвращения изменений климата. Домашний скот является одним из основных источников парниковых газов, при этом использование антибиотиков в кормах увеличивает выбросы. Несмотря на неоднократные попытки, надежных технологий переработки таких отходов не существует. Так, биогаз, полученный из помета птиц метановым брожением, обычно содержит низкий уровень углерода и азота при избытке аммиака и не может применяться в промышленных масштабах. Согласно прошлым работам, потенциал помета может повысить сочетание с другим сырьем с высоким содержанием метана, например растениями: просом или кукурузой.
В новой статье специалисты из Университета Ландмарка и Университета Ковенанта описали метод производства биогаза с помощью титонии разнолистной (Tithonia diiversifolia), или мексиканского подсолнуха, — цветкового растения, которое широко распространено в Южной Америке и Западной Африке. Из-за высокой инвазивности T. diiversifolia представляет собой угрозу для других видов, причем механические или химические способы не позволяют ограничить ее рост. Куриный помет и побеги растения перерабатывались метановым брожением совместно с инокулятом желудка жвачных животных (для имитации адекватной микрофлоры). Затем газ оценивали на концентрацию диоксида углерода и метана.
Газоанализ проводился с помощью хроматографии. Дополнительно авторы изучили полученные образцы на бактериальный, грибковый состав и наличие метаногенов (архей). Результаты показали, что продукция биогаза начинается на второй-пятый день после начала процесса в зависимости от предварительной механической, термической и щелочной обработки сырья. Концентрация метана и диоксида углерода в обоих случаях оказалась сравнительно высокой: 59 ± 2 и 26 ± 2 процента, 66 ± 1 и 25 ± 3 процента. В сумме восемь килограммов помета и сорняка обеспечивали производство около трех кубометров биогаза на килограмм — по словам ученых, этого более чем достаточно для реакции горения.
С точки зрения микробного состава, в биогазе преобладали анаэробные бактерии (Fusobacterium mortiferum, Bacteroides f ragilis) и плесневые грибы (Mucor, Penicillum), тогда как археи были вовлечены в процессы брожения. Таким образом, число аэробов, характерных для нормальной микрофлоры жвачных, в ходе работы сократилось. Результаты эксперимента подтверждают положительный эффект предварительной термической и щелочной обработки сырья при производстве биогаза, отмечают авторы. Помимо конечного продукта в объеме, достаточном, например, для запуска электрогенератора, технология позволила получить твердые частицы — они могут использоваться как кондиционер или удобрение для почвы.
Статья опубликована в журнале Energy & Fuels.
Ранее исследователи представили технологию, которая позволяет производить основной компонент легких керосинов и бензиновых фракций из пшеницы. В качестве метаболита выступили бактерии, входящие в микробиоту желудочно-кишечного тракта человека.
Наука
Денис Стригун
