A Hét 1984/1 (29. évfolyam, 1-27. szám)
1984-06-08 / 24. szám
Tudomány-technika METÁNELŐÁLLÍTÁS MIKROORGANIZMUSOK SEGÍTSÉGÉVEL Az utóbbi években tudományos körökben nagy figyelmet szentelnek a szintetikus fűtőanyagok előállításának, amit a legtöbb esetben fizikai ill. vegyi úton valósítanak meg. Azonban a nagy nedvességtartalmú szerves anyagokat ezekkel a módszerekkel nem lehet gazdaságosan feldolgozni, viszont mikrobiológiai úton, baktériumok segítségével, egyszerű eljárással értékes energiahordozót, metánt lehet előállítani belőlük. A biológiai metántermelés során azonban nem tiszta metán keletkezik, hanem metán és szén-dioxid keveréke, amit biogáznak is neveznek. A metántermelö baktériumok az archaikus baktériumok csoportjába tartoznak, ami azt jelenti, hogy nem sokkal a földi élet kialakulása után már megtalálhatók voltak, s közreműködtek a magasabb szinten álló élőlények kialakulásában, mivel a metántermelés során közbülső reakciótermékként aldehidek és ketonok is keletkeznek, amelyekből aztán egy sor bonyolultabb szerves vegyület szintetizálható. Az összetett anyagok lebomlása lépcsőzetesen megy végbe, ezért nemcsak egy baktériumcsoport vesz részt a folyamatban, hanem egy ún. baktérium-asszociáció. Ez a baktérium-asszociáció pedig csak úgy tud fennmaradni, ha az egyes lépcsők végtermékei a következő lépcső nyersanyagaivá válnak, minek következtében nagyon szoros kapcsolat alakul ki az egyes lépcsők között. Ez a kapcsolat az állandósult állapot létrejötte után nagyon stabil, de egyben dinamikus is, tehát képes kivédeni stresszhelyzeteket is anélkül, hogy a gáztermelés leállna. Ez a nagyfokú dinamikus autostabilizációs képesség lehetővé teszi az egyszerű biogáz-termelő berendezések megépítését. A baktérium-közösségben együttműködő mikroorganizmusok négy nagy csoportba sorolhatók: 1. hidrolizáló baktériumok, amelyek az összetett szerves anyagokat (szénhidrátok, fehérjék, zsírok) enzimek segítségével egyszerűbb vegyületekké (pl. glukóz) alakítják. 2. savtermelő baktériumok, amelyek felhasználják az előző csoport végtermékeit, s azokból rövid szénláncú szerves savakat (ecetsav, propionsav, vajsav) termelnek. 3. homoacetogén baktériumok, amelyek a közbülső termékként keletkező egyszénatomos vegyületeket (hangyésav, széndioxid) használják fel energianyerés céljából, miközben szimbiózisban élnek a metán-termelő baktériumokkal. 4. metán-termelő baktériumok, amelyek az előző két csoport végtermékeit felhasználva metánt állítanak elő. A biogáztermelés során a mikroorganizmusok számára biztosítani kell az optimális létfeltételeket, amelyek közül a legfontosabb az anaerob (oxigénmentes) környezet, a megfelelő hőmérséklet és a környezet pH-ja. A baktériumkultúra számára a legmegfelelőbb a megközelítően semleges kémhatású (pH—7,0) közeg, amely azonban automatikusan fenntartódik a folyamat alatt. Az optimális hőmérsékletet az erjesztőberendezés fűtésével biztosítják, mégpedig egyszerű csőkígyó alakú fűtőtesttel. A baktériumok kétféle hőmérsékleti optimumnál képesek maximális szinten metánt termelni, mégpedig 35 °C-nál — s mezofil tartományban —, és 55 °C-nál — a termofil tartományban. Habár a magasabb hőmérsékleten több gáz keletkezik, a mi éghajlati viszonyaink mellett azonban az önfogyasztás túlzottan magas lenne, ezért gazdaságossági megfontolások miatt a mezofil tartományú gáztermelést alkalmazzák. A metán előállítása mind folyékony, mind szilárd nyersanyagokból megvalósítható s ezért technológiai szempontból két eljárást különböztetnek meg, mégpedig az ún. nedves-eljárást és a félnedves-eljárást. A nedves-eljárás esetében azonban a különböző nedvességtartalom miatt más-más szerkezetű berendezéseket kell építeni, ezért az eljáráson belül még két erjesztési típust különböztetnek meg: a) oldatok erjesztése; a bejuttatott szerves anyagok nedvességtartalma 99,9 %—98 % között változik, s emellett az anyagrészecskék többsége oldott állapotban van. b) szuszpenziók erjesztése; a nedvességtartalom 98—88 % között van, s a nyersanyag túlnyomó része az oldatban lebeg. A nedves-eljárásnál az alapanyagokat hidraulikus úton, folyamatosan, homogenizáló berendezéssel ellátott szivattyúkkal juttatják az erjesztöberendezésbe (reaktor) és onnan gravitációs úton távolítják el, ami biztosítja a technológia és a gáztermelés folyamatosságát. Az anaerob környezetet úgy valósítják meg, hogy a reaktort feltöltik a nyersanyagokkal, majd felmelegítik a megfelelő hőmérsékletre, mialatt az anyagokban lévő aerob baktériumok a jelenlevő oxigént felhasználják (létrehozva az anaerob környezetet) s eközben inaktiválódnak. Majd az erjesztőberendezés tartalmát beoltják metánbaktérium-tenyészettel, amely gyorsan elszaporodik, s megkezdi a metántermelést. A bemutatott képeken egy egyszerű biogáz-termelő berendezés és annak szerkezeti felépítése látható vázlatosan. A repülőszerkezetes tetőmegoldás lehetővé teszi a berendezés térfogatának tetszés szerinti változtatását. A fermentorba nyúló csőcsonkok a berendezés töltésére, ürítésére, keverésére és melegítésére szolgálnak. A félnedves-eljárás esetében a nyersanyagok nedvességtartalma 67,5 %-ig terjed. Ezek az anyagok szilárd halmazállapotúak, így egyszerű rakodószerkezetek segítségével juttatják őket a berendezésbe, ill. távolítják el onnan. Az anyagmozgatás miatt a reaktortartály olyan hajlékony műanyagkonstrukcióval rendelkezik, amely lehetővé teszi a tartály gyors szét- és összeszerelését az egyes erjesztési periódusok után. A nedves-eljárással összevetve itt más típusú, lényegesen egyszerűbb fermentorokat alkalmaznak, mivel nincs szükség keverésre és fűtésre. Az üzemelési hőmérsékletet a nyersanyagok önmelegedéséböl származó hő biztosítja. A gáztermelő berendezés működése szakaszos, mivel egy-egy töltet csak egy bizonyos ideig termel gázt, azután ki kell cserélni. Több reaktoregység megépítésével azonban a folyamatos üzemmód könnyen megvalósítható. A fentiekből megállapítható, hogy az ember a természet mind mélyebb megismerésével olyan új tudományos eredményekhez juthat, amelyeket ésszerűen alkalmazva saját céljainak szolgálatába tud állítani. Cs. Molnár László HŰTÉS - FOLYÉKONY NITROGÉNNEL A legforróbb nyári időben is friss és teljes értékű marad az élelmiszer az Ukrán Tudományos Akadémia műszaki-fizikai intézetében készített újfajta hűtőberendezésben, amelyben cseppfolyós nitrogén csökkenti a hőmérsékletet a kívánt értékre, majd a gáz halmazállapotú közeggel veszi körül a tárolt élelmiszert, megakadályozva romlását, és tökéletesen megőrizve a biológiailag értékes anyagokat. Harkovban és környékén már használják is az újfajta hűtőberendezés első sorozatát. KÖRNYEZETVÉDŐ KISTEHERAUTÓ A Szovjetunió volgai autógyárának tervezői kis fogyasztású, városi forgalomra tervezett villamos kisteherautók kifejlesztésén dolgoznak. Most kezdték meg a mintapéldányok üzemi próbáit. A 300—500 kilogrammnyi terhet szállító kisteherautó 85—100 kilométeres utat tehet meg a telepek egyszeri feltöltésével. Zajtalan, nem szennyezi ártalmas égéstermékekkel a levegőt. HARMADIK FÉKLÁMPA 1986-tól kezdődően az Egyesült Államokban eladott gépkocsikat egy harmadik féklámpával is fel kell szerelni. A hatóságok arra számítanak, hogy ezzel az intézkedéssel évente 900 ezer balesetet előzhetnek meg. A harmadik féklámpát a követő jármű vezetőjének szemmagasságában, a hátsó ablak alatt vagy ezen belül kell elhelyezni. A szakértők szerint a harmadik féklámpa fényét nemcsak a fékező kocsit közvetlenül követő jármű vezetője, hanem még a harmadik kocsi vezetője is észleli. Az amerikai hatóságok a jármüoszlopok haladását több éven át megfigyelő szakértők véleményére alapozzák intézkedésüket. Ezek szerint a ráfutásos baleseteket a felére lehetne csökkenteni a követő jármű szemmagasságában elhelyezett egyetlen féklámpa külön jelzésével. Az anyagi károkat évente 434 millió dollárra lehetne csökkenteni és a közlekedési balesetek során 40 ezer emberrel kevesebb sérülne meg az Egyesült Államokban. 16
