Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
отходами и его опорожнение, которые-обычно проводят вручную. Неудобство
заключается и в том, что надо иметь несколько реакторов, процесс в
которых находится на разных стадиях, чтобы сгладить неравномерность в
интенсивности образования газа, а также иметь возможность подогревать
реакторы до 30-35 °С. Все это, без сомнения, препятствовало широкому
использованию генераторов метана на фермах, и от них практически
отказались, когда в 60-х годах было налажено снабжение баллонами с
пропаном и бутаном-.
Совсем иначе обстояло дело в послевоенной Германии, где были предприняты
разработки крупных высокомеханизированных установок. Классическим
примером может быть установка1. "Bihugas", построенная Ф. Шмидтом в
Аллерхопе на ферме площадью 220 акров, где в 1950 г. содержалось 55 голов
крупного рогатого скота, 180 свиней и 650 кур. По расчетам навоза от этих
животных, если смешать его с соломой, было достаточно для производства
4,5-104 м3 газа в год. Установка включала несколько цилиндрических
подогреваемых наземных реакторов, в которые насосами подавалась взвесь из
навоза и резаной соломы. Ферментацию проводили непродолжительное время, в
течение 5-21 сут, когда газ образовывался наиболее интенсивно. Увеличить
выход газа путем продолжительной неэкономичной переработки не пытались.
Безусловно, работа такой установки была весьма эффективной, но ее размеры
и стоимость были таковы, что она могла работать только на самых крупных
животноводческих фермах. Такие крупные установки, несмотря на их
эффективность, нередко не выдерживали конкуренции с более обычными и
дешевыми источниками энергии, и ими переставали пользоваться.
Резкий подъем цен на нефть в 70-х гг. вынудил фермеров к экономии, и
неудивительно, что при этом вновь пробудился интерес к генераторам метана
и эффективным методам переработки навоза. Нефтяной кризис послужил
толчком к публикации в общедоступной прессе множества статей и заметок,
которые призывали наладить производство метана в масштабах всей страны,
на каждой ферме, в каждом доме и даже машине. Такие предложения нередко
были сущей чепухой и свидетельствовали о неправильном понимании сути
дела. Интерес к проблеме сохраняется до сих пор, и в области метаногенной
ферментации были достигнуты серьезные успехи.
Сельское хозяйство и биотехнология
381
9.7.3. Микробиологические основы процесса
Метанобразующие бактерии являются строгими анаэробами,, и при их
исследовании ученые столкнулись с рядом проблем. Это касалось прежде
всего их выделения, но сегодня эта задача облегчается тем, что
сконструированы удобные установки, где созданы анаэробные условия. В
настоящее время изучено-множество таких бактерий, и мы многое узнали об
особенностях их метаболизма.
На первой стадии процесса ферментации из растительной и фекальной массы,
образуются летучие жирные кислоты (уксусная, масляная). Важную роль при
этом играют клостридии. Кислоты (за исключением уксусной) служат далее
субстратом для группы уксуснокислых бактерий. В конечном счете в
результате совместного действия этих групп бактерий образуются уксусная
кислота, водород и углекислый газ, которые являются подходящим субстратом
для метанобразующих бактерий. Эти бактерии относятся либо к
ацетокластикам (например, Metha-nosarcina barkeri, которая превращает
уксусную кислоту в метан и СОг), либо к группе бактерий, использующих
водород (например, Methanospirillum hungatei, которая синтезирует метан
из водорода и С02). Взаимоотношения бактерий этих двух групп, а также
способы регуляции самого процесса переработки подробно рассматриваются
Мозеем (Mosey, 1982).
9.7.4. Современные разработки
Основная проблема, которая возникает на фермах, где содержится много
животных, заключается в хранении навоза и использовании его наиболее
выгодным образом. Если при этом в качестве побочного продукта будет
образовываться метан и затраты на хранение навоза не увеличатся, то
фермеры, безусловно, отнесутся к такой возможности положительно. Однако
осуществить эту возможность на практике вряд ли удастся, поскольку
эффективные механизированные установки, предназначенные для использования
в развитом сельском хозяйстве, весьма дороги. В Англии сегодня выпускают
реакторы улучшенной конструкции для переработки отходов ферм, но затраты
на них едва ли можно компенсировать доходами от производства метана. Для
переработки разбавленных промышленных отходов также сконструировано
несколько интересных новых типов анаэробных реакторов, в которых
используется принцип псевдо-ожиженного слоя, но здесь основная цель
состоит в очистке стоков, а не в получении горючего газа.
Многие тысячи простейших реакторов были построены в Индии, Африке, на
Дальнем Востоке и в Китаем. Здесь есть кому
382
Глава 9
их обслуживать из-за избытка рабочих рук. Очень трудно, однако, оценить,
насколько они на самом деле полезны и как долго прослужат.
D.8. Использование протопластов в селекции растений
9.8.1. Вегетативное размножение
