Оцінка метаногенного потенціалу відходів харчової промисловості

Abstract

Purpose. A promising area of future energy development is biogas production, which involves the production of methane by certain microorganisms in an oxygen-free environment. In the literature part of the article, a review of the methane fermentation process was conducted. Taking into account the potential present in Ukraine, the biomass use for energy production is the most attractive option. The use of organic waste in the methane fermentation process is a key solution to the pressing environmental issue of safe waste disposal. The objective of the work was to identify and analyze rapid direct and indirect methods for assessing the methanogenic potential of organic raw materials. This was done to determine their technological and economic feasibility for use in biogas production. Method. The biomass used as raw material for biogas production varies significantly in terms of physical and chemical properties. When selecting potential biogas feedstock, it is recommended to measure the ratio of the intensity of UV bands (ultraviolet spectroscopy) of organic to methanogenic substances, as well as to determine the amount of Nitrogen present in organic compounds (thus estimating the C:N ratio), with the exception of molecular Nitrogen. Results. Studies have been conducted that summarized spectrophotometric indicators with other physical and chemical indicators for rapid determination of the methanogenicity of raw materials for biogas production. Scientific novelty. Іt was determined that pomace acidic wastewater is characterized by an exceptionally high content of readily oxidizable organic matter, a low degree of humification, and a favorable C:N ratio, indicating a high suitability for methanogenesis. The limiting factors are the acidic nature of the medium and insufficient buffering capacity, which require prior neutralization or co-digestion. Practical importance. Based on the preliminary analysis, it was determined the methods of pre-treatment of raw materials for biogas production in the process of anaerobic decomposition with the aim of preparing substrates that would be more suitable for anaerobic fermentation.

Перспективною галуззю майбутнього розвитку енергетики є виробництво біогазу, засноване на виробництві метану певними мікроорганізмами в безкисневому середовищі. З огляду на потенціал, наявний в Україні, використання біомаси для виробництва енергії є найбільш привабливим варіантом. Використання органічних відходів у процесі метанової ферментації є ключовим рішенням нагальної екологічної проблеми їх безпечної утилізації. Метою роботи було визначення та аналіз швидких прямих та непрямих методів оцінки метаногенного потенціалу органічної сировини, з метою визначення їх технологічної та економічної доцільності використання у виробництві біогазу. Методика. Біомаса, яка є сировиною для виробництва біогазу, характеризується різноманітністю як за фізичними, так і за хімічними властивостями. У потенційній біогазовій сировині рекомендовано вимірювати співвідношення інтенсивності смуг УФ (ультрафіолетова спектроскопія) органічних до метаногенних речовин, а також визначати кількість азоту, присутнього в органічних сполуках (таким чином оцінювати співвідношення С:N), за винятком молекулярного азоту. Результати. Були проведені дослідження, в яких узагальнювалися спектрофотометричні показники з іншими фізичними та хімічними показниками для швидкого визначення метаногенності сировини у виробництві біогазу. Наукова новизна. Визначено, що жомовокислі води характеризуються надзвичайно високим вмістом легкоокиснюваної органічної речовини, низьким ступенем гуміфікації та сприятливим співвідношенням C:N, що свідчить про їх високу придатність до метаногенезу. Обмежувальними факторами є кисла реакція середовища та недостатня буферна здатність, що потребує попередньої нейтралізації або додавання лужних речовин до субстрату. Практичне значення. На основі узагальнюючого аналізу визначено методи попередньої обробки сировини для виробництва біогазу в процесі анаеробного розкладання з метою підготовки субстратів, які б були більш придатними для анаеробного бродіння.