БІОТРАНСФОРМАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ СИРОВИНИ І ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕРМОФІЛЬНИХ АНАЕРОБНИХ МІКРООРГАНІЗМІВ У ПРОМИСЛОВИХ УМОВАХ - Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо
На основі виділених монокультур було створено активні асоціації анаеробних мікроорганізмів, які містили: целюлолітичний штам C. thermocellum 5CT, сахаролітичний штам C.Thermosaccharolyticum 1S, метаногени Methanobacterium Sp.13М і Methanocarcina Sp.84MS.
При складанні асоціацій спрямовано увагу на фізіологічний стан кожного штаму та співвідношення між кількістю клітин різних культур, внесених у культиватор. Це необхідно для досягнення рівноваги в процесі конверсії основного джерела сировини, використаного для метаногенезу. Створені асоціації дали можливість підвищити вихід етанолу в 1,5 раза, водню в 2,0 рази (культивування штамів 5 СТ й 1S) та підвищити ефективність утворення метану - при спільному культивуванні усіх чотирьох культур при трансформації сільськогосподарської сировини.
Було проведено дослідження з оптимізації процесу переробки сільськогосподарської сировини. Як субстрати використовували курячий послід, гній свинячий, солому, торф. Культивування проводили з термофільною метаногенною асоціацією мікроорганізмів, що складалася з C. thermocellum 5CT, C. thermosaccharolyticum 1S, Methanobacterium Sp.13M, Methanosarcina Sp.84 MS.
Зазначено, що отримання метану з використанням сільськогосподарської сировини відбувалося за 6-7 діб. Трансформація торфу, соломи відбувалася з низькою швидкістю газоутворення (1,8-4,6 ммоль/л), інтенсивніше (11,5-13,0 ммоль/л) - курячого посліду, гною свинячого (табл. 2).
Таблиця 2
Утворення метану термофільною анаеробною асоціацією за використання різної сільськогосподарської сировини
Субстрат |
Концентрація СН4 ммоль/л середовища | ||||||
1 доба 2 доба 3 доба 4 доба 5 доба 6 доба 7доба | |||||||
Курячий послід |
2,0±0,01 |
3,0±0,01 |
6,4±0,01 |
12,3±0,01 |
13,0±0,01 |
13,3±0,01 |
14,0±0,01 |
Гній свинячий |
1,0±0,02 |
1,5±0,01 |
4,4±0,02 |
10,8±0,02 |
11,5±0,01 |
12,5±0,01 |
12,0±0,01 |
Торф |
0,2±0,03 |
0,3±0,01 |
1,0±0,01 |
1,3±0,01 |
1,8±0,02 |
1,8±0,01 |
1,8±0,02 |
Солома |
0,4±0,01 |
1,3±0,01 |
2,3±0,01 |
3,8±0,02 |
4,5±0,01 |
4,6±0,01 |
4,6±0,01 |
Контроль-целюлоза |
1,6±0,01 |
2,5±0,02 |
10,8±0,01 |
11,0±0,01 |
15,4±0,02 |
15,7±0,02 |
15,7±0,01 |
Дослідження проводили з курячим послідом у нативному і висушеному стані. Було визначено оптимальні, лімітуючі та пригнічуючі концентрації посліду при трансформації його в біопаливо анаеробною асоціацією. Показано, що оптимальною концентрацією для культивування метаногенної асоціації за використання нативного посліду є 10,0-12,0% та 1,0-1,5% сухого посліду, при цьому утворювалося до 1,33 л/л і 0,83 л/л метану на добу при оптимальному рН 7,0-7,3 та оптимальній температурі 55-60ОС.
Концентрації нативного посліду нижче 10%, а сухого 1-1,5 % призводили до лімітування метанутворення. Концентрації субстрату нативного посліду понад 12% і сухого понад 2% призводили до пригнічення процесу метанутворення. Концентрації нативного посліду понад 20% та 3% для сухого посліду повністю пригнічують метанутворення.
На підставі експериментальних результатів за допомогою математичного моделювання досліджено динаміку функціонування метаногенної асоціації на популяційному рівні в умовах ліміту за субстратом метаногенної культури.
Проведені дослідження з використанням магнітів для інтенсифікації процесу трансформації органічних речовин у біопаливо. Доведено, що оброблення органічного субстрату (мелясної барди) в магнітному полі з частотою пульсації 2-10 Гц, магнітною індукцією 40-120 мТл (мілітеслів) при культивуванні анаеробної асоціації мікроорганізмів дало змогу інтенсифікувати вихід біогазу у 2 рази, етанолу і ацетату у 1,5 раза при швидкості потоку рідини 36 м/хв, порівняно з контрольним варіантом, який не обробляли в магнітному полі.
Оскільки курячій послід містить у своєму складі: целюлозу, геміцелюлозу, білки, комплекс мікро - і макроелементів, було досліджено його використання в якості поживного середовища для культивування мікроорганізмів різних груп. Встановлено, що ріст анаеробних мікроорганізмів (C. thermocellum 5СТ та метаногенної асоціації), умовно-патогених та сапрофітних мікроорганізмів (E. coli, B. subtilis, C. tropicalis) на середовищі на основі курячого посліду в 1,5-2 рази інтенсивніше ніж на середовищі "Р" та МПБ відповідно.
Проведені дослідження з економічної ефективності використання анаеробних асоціацій мікроорганізмів при переробці сільськогосподарської сировини. Анаеробну термофільну метаногенну асоціацію мікроорганізмів було впроваджено у підсобному господарстві НВО ім. М. В.Фрунзе м. Суми, при роботі промислової біогазової установки "Біогаз 30IC". Загальний економічний ефект від впровадження технології зброджування стічних вод свинокомплесу становив 769 417,8 грн/рік. Впровадження технології з використанням іммобілізованих клітин мікроорганізмів поліпшило роботу установки з інактивації в стічних водах патогенних мікроорганізмів, дало можливість відмовитися від будівництва додаткових очисних споруд та збільшити вихід біогазу з 1м3 стічних вод в 1,3 рази (455 м3 /на добу).
Розроблені методики і пристрої для виділення, культивування та вивчення фізіолого-біохімічних властивостей анаеробних мікроорганізмів впроваджено у міжрегіональному інституті альтернативних технологій "Альтек".
Похожие статьи
-
Крім загальноприйнятих методів та пристроїв, описаних у літературі, для виділення облігатних анаеробних мікроорганізмів з метою утилізації...
-
Неможливо однозначно визначити характер взаємовідносин у бактеріальному ценозі, що складається більш, ніж з двох видів. Тип взаємовідносин усередині...
-
Огляд літератури У розділі подано аналіз наукових джерел вітчизняних і зарубіжних авторів з вивчення анаеробних мікроорганізмів, які здійснюють...
-
Виробнича перевірка ефективності фунгіцидів та інсектицидів при обробці ними насіння цукрових буряків проти паразитичних нематод та коренеїда проводилася...
-
З економічної точки зору найбільш доцільною є технологія вирощування гороху, де вносили повну норму мінеральних добрив N60P60K60 та вапно (0,5 норми за...
-
У дослідженнях різних способів зближення строків цвітіння качанів пізньостиглої інбредної лінії Гк 26 і волотей ранньостиглої Чк 73 економічно...
-
Розрахунки економічної ефективності результатів досліджень показали, що формування підщепних кущів сорту Таїровський 1 за типом двоштамбовий вертикальний...
-
Контроль, Хімічна обробка - Комплекс шкідників зерна і системи захисту від нього в умовах зберігання
Контроль зерна проводиться для зменшення ризику його псування комахами. Якщо виконувати описані нижче інструкції, то будете своєчасно відомо про...
-
Комплекс заходів по боротьбі з шкідниками зерна, що зберігається в зерносховищах Основи сучасних технологій прийому і обробки зерна на включають: -...
-
Актуальність теми. В Україні середня врожайність гречки складає 6,9 ц/га, а валове виробництво її зерна складає близько 274,6 тис. тонн, що не...
-
Амінокислоти Масова частка, % на суху речовину Без Обробки Екструдоване зерно пшениці зволожене Водою Дріжджоване зерно Пшениці Екструдоване зерно...
-
Прогнозовану врожайність розраховують за рівнянням лінійної регресії: Таблиця 6 Визначення тренду врожайності культури Рік Фактор часу (x) X2 Урож-ть...
-
Аналіз економічної та енергетичної оцінки дає можливість виявити найефективніші агрозаходи при вирощуванні сільськогосподарських культур. Згідно з нашими...
-
Економічна оцінка. Економічна ефективність сортів озимої пшениці, строку сівби та системи удобрення обумовлена рівнем урожайності та витратами на її...
-
Встановлено, що на сірому лісовому грунті в ланці сівозміни кукурудза на силос, жито озиме, горох за рівнем умовно чистого прибутку оптимальними...
-
Гриб токсикоз продуцент Матеріали та методи досліджень Робота виконувалася в лабораторії мікотоксикології Інституту ветеринарної медицини УААН протягом...
-
ВСТУП - Сучасний стан і перспективи розвитку постійної лісонасінної бази дуба звичайного на Сумщині
Актуальність теми. Необхідною умовою створення високопродуктивних, високоякісних і стійких лісових насаджень є використання садивного матеріалу...
-
Дослідження проводили в трьохпільній сівозміні на фоні двох технологій (традиційна та No-Till) з наступним чергуванням культур: соя - ячмінь - соняшник....
-
Загальна характеристика роботи - Методологія управління системою землекористування великих міст
Актуальність теми. Становлення України як суверенної держави з ринковою економікою супроводжується виникненням цілої низки соціально-економічних проблем,...
-
Одним із ефективних біотехнологічних методів, що сприяє прискоренню розмноження цінного селекційного матеріалу або отримати нові генотипи, є використання...
-
У дисертації теоретично обгрунтовано та подано нове вирішення доцільності кріоконсервування ембріонів великої рогатої худоби надшвидким методом з...
-
Дисертаційна робота виконана протягом 1998-2007 років. Гельмінтологічні та фармакологічні дослідження препаратів виконані на кафедрах паразитології та...
-
Субстрати для вирощування грибів в світі - Розвиток грибництва в світі
Народногосподарське значення. Двоспоровий шампіньйон (Agaricusbisporus (Lange) Sing) - гетеротрофний сапрофітний гриб, належить до класу базидіальних...
-
Творчо реалізуючи ідеї І. П.Павлова, пристосовуючи їх до організму сільськогосподарських тварин, О. В.Квасницький розробив ряд нових прийомів та методів і...
-
Зразу ж після сівби поле необхідно закоткувати. Це покращує контакт насіння з грунтом, підвищує польову схожість кукурудзи і забезпечує дружне...
-
Роль гранулометрического состава в оценке плодородия почв - Почвоведение как наука
Гранулометрический состав влияет на водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почв. Специалисты сельского хозяйства учитывают гранулометрический...
-
Актуальність теми. У великої рогатої худоби хвороби органів дихання за поширенням займають друге місце після патології органів системи травлення...
-
Сівба високоякісним насінням - найважливіша умова досягнення високих урожаїв. У різних країнах існують спеціальні правові акти, якими регулюються якісні...
-
Биологическая роль селена в организме - Применение препарата "Ферсел" в птицеводстве
Селен (Se) - химический элемент главной подгруппы VI группы периодической системы. Селен - жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими...
-
Биологическая роль железа в организме - Применение препарата "Ферсел" в птицеводстве
Биологическая роль железа определяется его участием в окислительно - восстановительных процессах, реакциях кислородозависимого свободнорадикального...
-
У вступі обгрунтовано актуальність обраного напрямку, визначено мету та завдання дослідження, показано наукову новизну та практичну цінність, наведено...
-
Ріст і розвиток рослини є кумулятивним процесом перетворення вологи, елементів живлення та сонячної інсоляції в біомасу. Встановлено, що тривалість...
-
Еколого-біологічні фактори формування високопродуктивних ценозів багаторічних трав (Огляд літератури): У розділі показано роль багаторічних трав та їх...
-
Сырая клетчатка -- это основная часть оболочек растительных клеток, состоящая из целлюлозы и гемицеллюлоз. При переваривании пищи сырая клетчатка...
-
Актуальність досліджень. В умовах правобережного Лісостепу України на чорноземах типових малогумусних середньосуглинкових бобові трави за умов...
-
НАУКОВІ ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ ВИСОКОПРОДУКТИВНИХ ПОСІВІВ ГОРОХУ (Огляд літератури) Проаналізовано сучасні положення щодо особливостей формування...
-
Актуальність роботи. Основною умовою високої продуктивності тваринництва є повноцінність годівлі, і перш за все забезпеченість кормів достатньою...
-
На основі проведених розрахунків ми Можна зробити висновок щодо рівня програмування врожаю в даних грунтово-кліматичних умовах з урахуванням лімітуючих...
-
Розрахунки норм добрив проводять за такою формулою: Д - норма елемента живлення, кг/га; У - запланована урожайність, ц/га; В-питомий винос елемента...
-
Интерферон и его роль в противовирусном иммунитете - Ветеринарная вирусология
В клетках человека имеется 27 генетических локусов для интерферонов (далее И) - 14 функционирующие. И закодированы в генетическом аппарате клетки....
БІОТРАНСФОРМАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ СИРОВИНИ І ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕРМОФІЛЬНИХ АНАЕРОБНИХ МІКРООРГАНІЗМІВ У ПРОМИСЛОВИХ УМОВАХ - Роль анаеробних мікроорганізмів у трансформації сільськогосподарської сировини в біопаливо