Mikroorganizmy ulepszające proces fermentacji w biogazowniach są specjalnie dobranymi mikroorganizmami, które mają zdolność do efektywnego rozkładu i przetwarzania substratów organicznych w biogaz. Te mikroorganizmy wpływają na proces fermentacji poprzez rozkładanie złożonych związków organicznych na prostsze składniki, które są następnie przekształcane w biogaz.
Stosowanie mikroorganizmów ulepszających proces fermentacji w biogazowniach ma na celu przyspieszenie procesu rozkładu substratów organicznych, zwiększenie produkcji biogazu oraz poprawę stabilności procesu. Wybór odpowiednich mikroorganizmów jest istotny, ponieważ wpływa na wydajność i efektywność biogazowni.
- Bakterie metanogenne – Są to mikroorganizmy, które w warunkach beztlenowych przekształcają produkty fermentacji, takie jak kwas masłowy i kwas octowy, w metan. Bakterie metanogenne są kluczowe dla produkcji biogazu i odpowiadają za główną część produkcji metanu.
- Bakterie rozkładające celulozę – Te mikroorganizmy mają zdolność do rozkładania celulozy, jednego z najważniejszych składników organicznych w roślinach, na prostsze cukry. Dzięki temu procesowi możliwe jest wykorzystanie biomasy roślinnej, takiej jak słoma czy resztki roślin, jako substratu do produkcji biogazu.
- Bakterie rozkładające tłuszcze – Są to mikroorganizmy, które rozkładają tłuszcze i oleje na kwasy tłuszczowe, które następnie mogą być poddane procesowi fermentacji i przekształcone w biogaz. Bakterie te są szczególnie przydatne, gdy substrat zawiera duże ilości tłuszczu, na przykład w przypadku odpadów spożywczych.
- Archeony metanogenne – Są to mikroorganizmy z domeny Archaea, które przekształcają produkty fermentacji, takie jak kwas octowy i wodorowęglany, w metan. Archeony metanogenne są niezwykle wydajne w produkcji metanu i mogą przystosować się do ekstremalnych warunków, takich jak wysokie temperatury.
- Bakterie rozkładające azot – Bakterie te są odpowiedzialne za rozkład azotu organicznego na amoniak i inne związki azotowe. Poprzez proces nazywany denitryfikacją, przyczyniają się do redukcji zawartości azotu w substracie, co może być korzystne dla procesu fermentacji.
- Protozoa – Są to jednokomórkowe organizmy, które odgrywają rolę w rozkładzie i przekształcaniu złożonych związków organicznych. Protozoa mogą rozkładać substancje, które są trudnostrawne dla innych mikroorganizmów, co przyspiesza proces fermentacji.
- Grzyby – Niektóre gatunki grzybów, zwłaszcza pleśnie, mają zdolność do rozkładania ligniny, składnika roślinnego, który jest trudny do strawienia. Dzięki temu procesowi grzyby mogą przyczynić się do zwiększenia biodostępności substratów organicznych w biogazowni.
- Bakterie synergiczne – W niektórych przypadkach stosuje się mieszaniny różnych mikroorganizmów, takich jak kombinacje bakterii, archeonów i grzybów, które wzajemnie oddziałują i wspierają się w procesie fermentacji. Te mikroorganizmy mogą tworzyć symbiotyczne relacje, które poprawiają wydajność procesu biogazowego.
- Mikroorganizmy termofilne – Są to mikroorganizmy, które dobrze funkcjonują w wysokich temperaturach. Biogazownie termofilne wykorzystują te mikroorganizmy do przyspieszenia procesu fermentacji, ponieważ wyższa temperatura przyczynia się do zwiększenia szybkości rozkładu substratów organicznych.
- Mikroorganizmy biofilmowe – Biofilmy to struktury tworzone przez mikroorganizmy, które przylegają do powierzchni i tworzą stabilne kolonie. Mikroorganizmy biofilmowe mogą być wykorzystywane w biogazowniach do poprawy efektywności procesu fermentacji poprzez zwiększenie przylegania mikroorganizmów do substratu i tworzenie korzystnych warunków środowiskowych.
| Mikroorganizm | Rola w procesie fermentacji | Korzyści |
| Bakterie mezofilne, takie jak Clostridium i Bacteroides | Rozkładają kompleksowe związki organiczne, takie jak błonnik, w prostsze cząsteczki | Zwiększają wydajność fermentacji i produkcję biogazu |
| Bakterie termofilne, takie jak Thermotoga i Thermoanaerobacter | Pracują w wyższych temperaturach, przyspieszając proces fermentacji | Skracają czas potrzebny do uzyskania biogazu |
| Methanogeny, takie jak Methanobacterium i Methanosarcina | Przekształcają produkty fermentacji, takie jak kwas octowy i dwutlenek węgla, w metan | Zwiększają produkcję metanu, który jest głównym składnikiem biogazu |
| Grzyby rozkładające ligninę, takie jak Trichoderma i Phanerochaete chrysosporium | Rozkładają trudnostrawne związki organiczne, takie jak lignina w materiale roślinnym | Poprawiają rozkład materiału roślinnego i zwiększają dostępność substancji organicznych do fermentacji |
| Bakterie syntezy azotanowej, takie jak Paracoccus denitrificans i Pseudomonas | Przekształcają azotany w azotyny i azotyny w cząsteczki azotu | Zapobiegają nadmiernemu gromadzeniu się azotanów, które mogą wpływać na efektywność procesu fermentacji |
| Acetogeny, takie jak Acetobacterium woodii i Clostridium ljungdahlii | Przekształcają związki organiczne, takie jak kwas masłowy i etanol, w kwas octowy | Wzmacniają przemianę fermentacyjną i produkcję biogazu |
| Archeony metanogenne, takie jak Methanococcus i Methanosaeta | Przekształcają związki organiczne, takie jak kwas octowy i wodorotlenek węgla, w metan | Wspomagają produkcję metanu, który jest głównym składnikiem biogazu |
| Bakterie rozkładające tłuszcze, takie jak Syntrophomonas i Oleispira | Rozkładają tłuszcze i kwas tłuszczowy na krótkołańcuchowe kwasy organiczne | Poprawiają rozkład tłuszczów i zwiększają dostępność substratów dla innych mikroorganizmów |
| Bakterie redukujące siarczany, takie jak Desulfobacter i Desulfotomaculum | Przekształcają siarczany w siarczany niższych stopni utlenienia i siarkowodór | Zmniejszają stężenie siarczanów, które mogą hamować proces fermentacji |
| Protozoa, takie jak Entodinium i Diplodinium | Pomagają w rozkładzie trudnostrawnych substratów roślinnych, takich jak celuloza | Poprawiają efektywność fermentacji i przyspieszają proces rozkładu |
| Bakterie syntezujące enzymy hydrolityczne, takie jak Cellulomonas i Bacillus subtilis | Wydzielają enzymy, takie jak celulazy i hemicelulazy, które rozkładają polisacharydy na prostsze cukry | Ułatwiają rozkład materiałów roślinnych i zwiększają wydajność fermentacji |