З моменту виникнення цивілізованого суспільства перед ним весь час стояла проблема охорони навколишнього середовища. Через промислову, сільськогосподарську і побутову діяльність людини постійно відбувалися зміни фізичних, хімічних і біологічних властивостей навколишнього середовища, причому багато з цих змін були дуже несприятливими.
Продукти життєдіяльності тварин і людини, як правило, завжди використовувались для підвищення родючості грунтів. Це не є проблемою, якщо їх утворюється небагато. У випадку створення промислових тваринницьких комплексів площа навколишніх земель може виявитись недостатньою для утилізації продуктів життєдіяльності тварин. В результаті можуть бути забрудненими підземні води, навколишні водойми та колодязі.
Продукти життєдіяльності деяких тварин не завжди можна вносити у ґрунт безпосередньо, адже вони часто є переносниками збудників хвороб і паразитів, якими може хворіти і людина. До таких тварин відносяться, у першу чергу, свині. Із регулярною періодичністю з’являються повідомлення про випадки зараження пташиним грипом. Тому відходи цих тварин необхідно попередньо знезаражувати.
Це ж стосується і стічних вод великих міст, які складаються, головним чином, з продуктів життєдіяльності людини, ліпідів та цукрів, які потрапляють туди з підприємств громадського харчування та домашніх кухонь. Стічні води промислових підприємств також необхідно очищувати перед їх повторним використанням або спуском у ріки та водойми.
Органічні відходи, що складаються переважно з води, протеїну, жиру, вуглеводів та мінеральних речовин, здатні розщеплюватись до первинних складових під дією мікроорганізмів. Причому процес розщеплення органічних відходів може відбуватись як у присутності кисню, так і у безкисневому середовищі.
Якщо у середовищі, що піддається розщепленню, присутній кисень, то органіка розкладається під дією аеробних мікроорганізмів (бактерій та мікроміцетів). У цьому випадку, процес називатиметься компостуванням.
Іншими природніми процесами аеробного розщеплення є, до прикладу, перетравлювання, зброджування. Якщо процес розщеплення біомаси відбувається без доступу кисню, він має назву анаеробного. У цьому процесі приймають участь анаеробні бактерії, а в результаті їх дії на органічні речовини утворюється високоякісне органічне добриво і суміш газів (головним чином, метану (60-80%) та вуглекислого газу (20-40%), а також незначної кількості сірководню (до 3%), водню, аміаку, оксидів азоту тощо). Ця суміш газів називається біогазом. Анаеробний процес розщеплення органічної біомаси називають також гниттям – його можна спостерігати у болотах, озерах, трясовині тощо. Саме таким чином протягом дуже довгого проміжку часу утворюється природний газ, який відрізняється від біогазу більшим вмістом метану (90-95%).
Слід зазначити, що енергія, що вивільняється внаслідок анаеробного процесу, не втрачається, як тепло при компостуванні. Внаслідок життєдіяльності метаногенних бактерій вона перетворюється на молекули метану, енергетична цінність якого становить 50 МДж/кг.
Процеси гниття відомі дуже давно, вони вже відбувались навіть тоді, коли наша атмосфера мала зовсім інший склад. Метаногенні бактерії відносяться до прадавніх і є найбільш пристосованими живими істотами на планеті Земля.
Процеси гниття мають широке поширення: у мулі морів, річок та озер вони відбуваються так само, як і трясовині, болотах, шарах ґрунту, куди не проникає кисень, на звалищах сміття, у купах гною, у шлунку жуйних парнокопитних тварин (вони виробляють близько 200 л метану в день).
У воді утворення метану помітне по бульбашках газу, що піднімаються на поверхню. Залежно від місця походження мова може йти про болотний, гнильний, звалищний, каналізаційний газ, газ стічних вод, або, як їх прийнято називати у сільському господарстві, біогаз.
Взагалі з будь-якої органіки в умовах відсутності кисню можна отримати біогаз. Бактерії повинні лише мати достатню кількість часу, аби впоратись з матеріалом, який складно розщеплюється (до прикладу, здерев’янілі рослини). Цей процес цілеспрямовано використовують при очищенні стічних вод, аби розкласти сполуки шкідливих речовин. Проте деякі субстрати виявились найбільш відповідними для такого процесу. Текучі, кашоподібні, і взагалі субстрати, що затримують значну кількість води, найкраще підходять для процесу метанового зброджування, оскільки в них можна легко витримати анаеробні умови, тоді як матеріал з великих цілісних шматків краще розщеплювати шляхом компостування або іншим способом.
© Альтернативна енергетика