Безплатен биогаз
Какво получаваме от свинефермата?
От една страна, разбира се, полезни продукти - под формата на шунки и котлети. Тук обаче няма да засегнем тази страна, защото, както подсказва заглавието, възнамеряваме да говорим за биотехнологии и такива продукти са добри дори без никакви биотехнологии.
За съжаление свинефермата има и друга страна, изобщо не апетитна, но, уви, не по-малко значима. Освен месо тук се произвеждат и отпадъци, и то в количество, многократно по-голямо. Ежедневното наддаване на тегло на едно угоено прасе се измерва в стотици грама, а оборският тор от едно и също прасе за същия ден е пет до осем килограма. Съвременна свинеферма, където броят на добитъка достига десетки хиляди, произвежда огромни количества тор.
Торът винаги се е смятал за ценен тор. Но това, така да се каже, е класически тор, предимно конски или кравешки тор, и дори щедро овкусен със слама от постелките.
В съвременната свинеферма оборският тор е съвсем различен. Там няма постеля - оборският тор се отмива с вода, количеството отпадъчни води от това се увеличава многократно, а концентрацията на сухи вещества - тези, в които се съдържа торенето на оборския тор - намалява до няколко процента.
Цялото това гигантско количество каша трябва да се съхранява някъде - поне от есента до пролетта, през периода, когато торовете не се внасят. Също така е необходимо да се издържи на оборски тор, за да се неутрализират патогенните микроби, винаги присъстващи в него, хелминтни яйца и семена от плевели, които след въвеждането им в почвата веднага ще започнат да растат. В резултат, например, в латвийската държавна ферма "Ogre", където има само 20 хиляди повече прасета, беше необходимо да се проектират хранилища за тор с обем от 80 хиляди кубически метра - дори с триетажна височина, те би заемал цял хектар и би струвал почти толкова, колкото свинефермата. Освен това е много трудно да се предотврати проникването на такъв течен тор в земята, в подземните води, в реките. И замърсява атмосферата със смрад. Изхвърлянето на оборски тор, особено от свинеферми, се превърна в сериозен проблем в цялата страна.
Едно от решенията на този проблем беше предложено от Института по микробиология. А. Кирченщайн от Академията на науките на Латвийската ССР. И не само се предлага, но и въвежда в производството в същото държавно стопанство "Ogre", което НИЕ/току-що споменахме.
ПРЕКРАСНА ОБЩНОСТ
Един микробиологичен метод за неутрализиране на оборския тор и всякакви други органични остатъци е известен отдавна - това е компостирането. Отпадъците се трупат, където постепенно се разлагат под въздействието на аеробни микроорганизми. В този случай купчината се загрява до около 60 ° C и настъпва естествена пастьоризация - повечето патогенни микроби и яйца на хелминти умират, а семената на плевелите губят кълняемостта си.
Но качеството на тора страда: до 40% от съдържащия се в него азот и много фосфор се губят. Също така се губи енергия, тъй като топлината, отделена от дълбините на купчината, се губи, а в оборския тор, между другото, се съдържа почти половината от цялата енергия, доставена във фермата с фураж. Отпадъците от свинеферми просто не са подходящи за компостиране: те са твърде течни.
Но е възможен и друг начин за преработка на органични вещества - ферментация без достъп до въздух или анаеробна ферментация. Това е процесът, който протича в естествен биологичен реактор, затворен в корема на всяка крава, пасеща се на ливадата. Там, в провентрикула на кравата, има цяла общност от микроби. Някои разграждат фибрите и други сложни органични съединения, богати на енергия, и произвеждат от тях вещества с ниско молекулно тегло, които лесно се усвояват от тялото на кравата. Тези съединения служат като субстрат за други микроби, които ги превръщат в газове - въглероден диоксид и метан. Една крава произвежда до 500 литра метан на ден; почти една четвърт от общото производство на метан на Земята - 100-200 милиона тона годишно! - има такъв "животински" произход.
Метанообразуващите бактерии са много забележителни същества в много отношения. Те имат необичаен състав на клетъчните стени, напълно своеобразен метаболизъм, свои собствени, уникални ензими и коензими, които не се срещат в други живи същества. И те имат специална биография - те се считат за продукт на специален клон на еволюцията.
Приблизително такава общност от микроорганизми беше адаптирана от латвийските микробиолози за решаване на проблема с преработката на отпадъци от свинеферми. В сравнение с аеробното разлагане по време на компостирането, анаеробите работят по-бавно, но много по-икономично, без излишни енергийни загуби. Крайният продукт от тяхната дейност - биогаз, в който 60-70% метан, не е нищо повече от концентрат на енергия: всеки кубичен метър от него при изгаряне отделя толкова топлина, колкото килограм въглища, и повече от два пъти повече колкото килограм дърва за огрев.