„Градове за микроби“ превръщат вредни газове в чист биометан

Учените от Норвежкия институт за изследвания в областта на биоикономиката (NIBIO) са намерили как да използват биофилмите, за да превърнат въглеродните газове като въглероден диоксид (CO2) и въглероден оксид (CO) в биометан, зелена и устойчива алтернатива на природния газ.

Тези процеси, базирани на биофилми, могат да произвеждат биометан с 96% чистота, се посочва в прессъобщение на организацията.

Биофилм е терминът, използван за описание на общност от различни микроорганизми, които се прилепват един към друг и към повърхности, образувайки слузеста извънклетъчна матрица. В тази матрица се намират биологични компоненти като липиди, протеини и захари, които преработват газовете и ги превръщат в метан.

Биофилмите често са описвани като „градове за микроби“ и могат да се образуват върху живи или неживи повърхности.

Предимства на биофилмите

За разлика от традиционните инсталации за производство на биогаз, където разлагането на материята води до образуване на метан, въглероден диоксид и други газове, процесът, базиран на биофилм, може да преработва различни газови потоци, за да произвежда предимно метан. Това води до по-голяма чистота на крайния продукт.

„Нашата цел беше да проектираме биофилма така, че да работи за нас за целево преобразуване, като използваме реактори с фиксирано или подвижно легло“, обясни Лу Фенг, изследовател в NIBIO, който е част от екипа.

Това отваря нови възможности за превръщането на газове, които влияят на климата, в ценна енергия.“

Постигане на висококачествен метан

Индустриалните газови потоци обикновено се насочват към биореактори, за да бъдат преобразувани в гориво като метан. Високите нива на други газове, например сероводород (H2S) и амоняк, обаче могат да повлияят на производството на метан. По-високи нива на амоняк се срещат често, когато за производството на биогаз се използват животински или хранителни отпадъци.

За да преодолеят предизвикателствата, свързани с амоняка и H2S, Фенг и екипът му използват друг тип реактор, наречен анаеробен реактор с подвижно легло и биофилм (AnMBBR).

С помощта на биофилмите изследователите успяват да създадат по-стабилен и ефективен процес, който подобрява контакта между газа и течността, увеличавайки площта, достъпна за реакцията.

Резултатите показаха, че системите без биофилм губят до 30% от метана, докато реакторите с биофилм поддържат високо качество на метана дори при изключително високо съдържание на H2S“, добави Фенг.

Използване на неконвенционални субстрати

Изследователският екип разглежда и други приложения на биогаза, за да провери дали биофилмите могат да подобрят производството на други газове. Едно от тези приложения е производството на синтетичен газ – комбинация от водород и въглероден оксид.

Фенг и колегите му откриват, че използването на биофилми им позволява да включат дървесна биомаса и пластмасови отпадъци в производството на синтетичен газ, което преди това е било невъзможно в биопроцесите.

Добавянето на водород към процеса увеличава производството на метан, но прекалено голямото количество нарушава баланса на процеса.

„Това показва, че биофилмните реактори имат голям потенциал, но също така изискват внимателен контрол, за да функционират оптимално в промишлен мащаб“, каза Фенг.

„Процесите, базирани на биофилми, предлагат стабилна и гъвкава платформа за бъдещо производство на биогаз. Това може да се превърне във важен принос за намаляване на вредните газови емисии при производството на възобновяема енергия“, заключи Фенг.