Учені відділу біології екстремофільних мікроорганізмівІнституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України під керівництвом завідувача цього відділу доктора технічних наук, професора Олександра Таширева розробили метод прискореної біоремедіації звалищ побутових органічних відходів з отриманням біопалива.
Карбоновмісне паливо (природний газ, кам’яне вугілля тощо) – одне з найпоширеніших у господарстві. Швидкий розвиток промисловості призводить до зростання потреби в його використанні, а отже, й до стрімкого зменшення запасів цього ресурсу. Альтерантивою є використання біометану, отриманого в результаті метанового зброджування органічних сполук. Такий метан можна застосовувати для отримання теплової та електричної енергії.
Поряд із цим, вирішення на світовому рівні потребує проблема накопичення величезних об’ємів органічних відходів (харчових, сільськогосподарських тощо). Щороку маса таких відходів перевищує 1 млрд тон. На відміну від довготривалого процесу їх компостування чи екологічно небезпечного спалювання, метанове зброджування органічних відходів – це перспективний шлях вирішення екологічної та енергетичної проблем. Звалища побутових відходів є місцем їх спонтанного та неконтрольованого гниття, внаслідок чого синтезується метан, який після очищення може використовуватись або трансформуватися в електроенергію.
Розроблення біотехнологій регульованого зброджування органічних відходів звалищ дозволить збільшити вихід метану, ефективність деструкції відходів. Це, своєю чергою, створить умови для зменшення об’єму звалищ і покращення екологічної ситуації. Регуляція мікробного метаболізму дозволить перетворити екологічно небезпечні звалища на економічно перспективні гіперметантенки з робочим об’ємом у кілька кубічних кілометрів. Тобто гіперметантенки являтимуть собою тіло звалища за контрольованого та регульованого, а отже, оптимального синтезу метану з відходів у ньому.
Фахівці Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України поставили собі за мету дослідити закономірності метанового зброджування органічних відходів та оптимізувати цей процес для підвищення ефективності синтезу біометану і біоремедіації звалищ побутових органічних відходів.
За результатами цих досліджень вдалося досягти високої ефективності метанового зброджування органічних відходів. Науковці змоделювали процеси, що відбуваються у звалищах побутових відходів, аби розробити ефективну технологію утилізації звалищних органічних відходів з отриманням метану. Для характеристики ефективності зброджування модельних звалищних відходів використано такі інженерно-технологічні параметри, як Т, Kd, VH2, VСH4: Т – тривалість процесу (доби), Kd – коефіцієнт деструкції (кратність зменшення маси відходів), VH2 або VСH4 – вихід водню (H2) або метану (CH4) у літрах за зброджування 1 кг твердих відходів.
Наприклад, при моделюванні нерегульованого зброджування органічних відходів звалищ показано, що процес відбувається неефективно і з часом повністю пригнічується: Т = 69 діб, Kd = 5, VH2 = 5 л/кг відходів, метан не синтезувався. Це пояснює тенденцію до неминучого збільшення об’ємів звалищ, адже швидкість переробки органічних відходів у них значно нижча за швидкість їх накопичення. Підвищення ефективності процесу стало можливим за періодичної регуляції мікробного метаболізму та масообміну: Т = 103 доби, Kd = 11, VH2 = 20 л/кг, VСH4 = 16 л/кг відходів. Найбільшої ефективності процесу було досягнуто не тільки за регулярного масообміну та регуляції процесу, а й за рахунок подрібнення твердих органічних відходів: Т = 14 діб, Kd = 20, VH2 = 27 л/кг, VСH4 = 12 л/кг відходів.
Отримані результати дозволили розробити технологічні рекомендації для підвищення ефективності деструкції органічних відходів на звалищах з отриманням метану, що його надалі можна буде трансформувати в електроенергію.
Метод біологічної ремедіації побутових органічних відходів авторства вчених Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, вже успішно випробувано на органічних відходах полігону твердих побутових відходів (ТПВ) м. Кам’янець-Подільський (Хмельницька область). Встановлено високу ефективність методу: час повної утилізації органічних відходів склав 30 діб, виділення паливного газу (метан та водень) – 200 м3 на 1 т відходів. Згідно з розробленим техніко-економічним обґрунтуванням проєкту, використання методу та мікробіологічного препарату в системі збору й утилізації звалищного газу полігону ТПВ м. Кам’янець-Подільський дозволить підвищити ефективність збору газу та вироблення електроенергії в 1,5 раза, а термін окупності проєкту зменшити на 1 рік.
Впровадження методу біологічної ремедіації побутових органічних відходів на полігоні ТПВ м. Кам’янець-Подільський та інших українських полігонах ТПВ доцільне для отримання енергоносія й очищення довкілля.
P.S. Контакти розробників методу для зацікавлених осіб та організацій:
Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного Національної академії наук України, відділ біології екстремофільних мікроорганізмів, професор, доктор технічних наук Олександр Борисович Таширев, tach2007@ukr.net, YouTube: tash2232.
За інформацією Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України та прес-служби НАН України.
Читайте також:
- КАШТАН ПЕТРА МОГИЛИ, ДУБ ГРИГОРІЯ СКОВОРОДИ…Про дерева поважного віку, їх заповідання, визначення кількості років та лікування. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- ОБЕРЕЖНО! ПИТНА ВОДА! Про якість води та пошук виходу з водної кризи. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- І МІЦНІСТЬ ДОРІГ, І ЖИТТЄВА СТІЙКІСТЬ або Хто і як розробляє матеріали для майбутніх супершляхів. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- МІЖДИСЦИПЛІНАРНІСТЬ ЯК ГАСЛО СУЧАСНОЇ НАУКИ. Про діяльність Міждисциплінарного аналітичного центру соціально-економічного добробуту та психічного здоров’я. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- ЯКИМИ БУДУТЬ УНІВЕРСИТЕТИ ПІСЛЯ ПАНДЕМІЇ? Матеріал Максима СТРІХИ, доктора фізико-математичних наук, професора. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- НАУКОВИЙ ФЛОТ: ДОВГОСТРОКОВА ПРОГРАМА І НОВІ НАЗВИ.Про відродження науково-дослідного флоту України. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- Президент Європейської дослідницької ради Марія ЛЕПТІН: «ФУНДАМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДОПОМОЖУТЬ ВИРІШИТИ НАЙВАЖЛИВІШІ ПРОБЛЕМИ НАШОГО ЧАСУ». Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- ОСТАННЄ СЛОВО МАЄ БУТИ ЗА ВЧЕНИМИ. Матеріал Вадима ЛОКТЄВА, академіка НАН України. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.
- ЯДЕРНІ ВИКЛИКИ. Як ядерна енергетика впливає на розвиток країни і що наука може запропонувати атомній галузі. Газета “Світ”, № 41 – 42, листопад, 2021 р.