Choć poszukiwania rozwiązań pozwalających na intensyfikację procesu fermentacji metanowej trwają już od wielu lat, do tej pory nie udało się wyznaczyć metody, która każdorazowo pozytywnie wpływałaby na wzrost produkcji biogazu. Nie wiadomo też, czemu tak się dzieje. Wśród osób, które postanowiły to wyjaśnić, są również naukowcy z Politechniki Warszawskiej.

Celem prac nad metodami zwiększającymi produkcję biogazu jest doprowadzenie do uniezależnienia się obiektów technicznych od zewnętrznych źródeł energii i osiągnięcia samowystarczalności energetycznej, co przyczyni się do zmniejszania kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni ścieków oraz biogazowni rolniczych.

– Na podstawie naszych wcześniejszych badań postawiliśmy hipotezę, że jednym z czynników wpływających na nieosiąganie spodziewanego wzrostu produkcji metanu może być reflokulacja osadów ściekowych, czyli ponowne łączenie się zdezintegrowanych kłaczków osadu czynnego w większe skupiska – mówi dr hab. inż. Adam Muszyński, prof. uczelni z Wydziału Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska PW. – Takie zjawisko prowadzi do zmniejszenia dostępności substratów dla mikroorganizmów, a im on jest bardziej dostępny dla mikroorganizmów, tym mają one łatwiejsze zadanie, a co za tym idzie, wyprodukują szybciej i więcej biogazu – tłumaczy.

Naukowcy zbadali wpływ wstępnej obróbki substratów metodą dezintegracji hydrodynamicznej na strukturę zbiorowisk mikroorganizmów biorących udział w procesie fermentacji metanowej. Podczas badań przeprowadzono m.in. analizy mikrobioty z wykorzystaniem sekwencjonowania amplikonu genu 16S rRNA oraz techniki fluorescencyjnej hybrydyzacji in-situ (FISH).

– Obie metody wykorzystywane są do wykrywania mikroorganizmów i określania ich liczebności – mówi prof. Muszyński. – Oparte są na wykorzystaniu specyficznej sekwencji nukleotydów w kodzie genetycznym po to, aby dokładnie zidentyfikować mikroorganizmy, bez popełniania błędów – wyjaśnia naukowiec.

Rezultaty badań

Głównym celem projektu było zbadanie, w jaki sposób obróbka wstępna wpływa na liczebność poszczególnych grup ekofizjologicznych mikroorganizmów.

– Wyniki naszych badań wskazują na to, że największy wpływ na liczebność ma nie tyle sama obróbka, ale źródło zaszczepienia mikroorganizmami reaktora, w którym zachodzi proces fermentacji metanowej, oraz pochodzenie substratu – mówi prof. Muszyński.

Obecnie naukowcy pracują nad modelowaniem przebiegu produkcji metanu. Ten etap prac, wykonywany na Wydziale Chemicznym PW, planują zakończyć latem br. Opracowany przez nich model matematyczny umożliwi przewidywanie intensywności powstawania metanu, w zależności od danych wyjściowych.

***
Projekt „Ocena wpływu wstępnej obróbki substratów metodą dezintegracji hydrodynamicznej na strukturę zbiorowisk mikroorganizmów biorących udział w procesie fermentacji metanowej w oczyszczalni ścieków i biogazowniach rolniczych” jest finansowany z grantu badawczego BEYOND POB programu „Uczelnia Badawcza - Inicjatywa Doskonałości”, który realizowany jest na Politechnice Warszawskiej.

Skład zespołu badawczego:
dr hab. inż. Adam Muszyński, prof. uczelni; dr Nina Doskocz; dr hab. inż. Monika Żubrowska-Sudoł, prof. uczelni; dr inż. Otto Roubinek; dr inż. Katarzyna Umiejewska; mgr inż. Agnieszka Garlicka