ОҚулық Қазақстан Республикасы Білім жəне ғылым министрлігі бекіткен Алматы, 2011 2


 Майлы өсімдіктерді жанар-жағар май көзін алуда пайдалану



жүктеу 4.09 Mb.
Pdf просмотр
бет18/23
Дата28.12.2016
өлшемі4.09 Mb.
түріОқулық
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   23

2. Майлы өсімдіктерді жанар-жағар май көзін алуда пайдалану
Өсімдік  майларын  əртүрлі  өсімдіктерден  алуға  болады. Бізге  белгілі  зығыр,
күнбағыс, күнжұт, арахис, мақсары, кокос  жаңғағы  сияқты  майлы  өсімдіктерден
басқа  да  экзотикалық: джоджоба, гваюла, рапс, эквалипт, копайба, малмейро,
бобассо  жаңғақтары  сияқты  көптеген  өсімдіктер  болады. Осы  өсімдіктерден
алынатын  майлар  көптеген  мемлекеттерде  кеңінен  пайдаланылады. Алайда  бұл
өсімдіктерден алынатын майларды энергия көздері ретінде пайдалану үшін, оларды
өндіруге кеткен шығынды есептеу қажет. Егерде бір литр май өндіру үшін екі литр
жанар-жағар  майы  шығындалатын  болса, оның  тиімділігі  болмайтыны  белгілі.
Мұнда  осы  мақсатта  қандайда  бір  өсімдіктерді  өсірудің  негізгі  бағамы (критерийі)
ретінде, олардың  өнімділік  көрсеткіштері, яғни  бір  гектардан  алынатын  май
мөлшері мен оған кеткен шығын көлемі есептелінеді.
Өндірісте  пальма  ағашы  майынан  алынатын  жанар-жағар  майы, қант  немесе
құрамында  крахмалы  көп  өсімдіктерді  өңдеу  арқылы  алынатын  этил  спиртінен
дайындалған  өнімдерден  анағұрлым  артық  келеді. Атап  айтар  болсақ, пальмадан
майды  жыл  бойына  алуға  болады, майды  алу  технологиясы  өте  оңай, қоршаған
ортаға зияны жоқ жəне қалдықтарынан құрамында ақуызға өте бай малазықтық жем
өндіріледі. Өндірісте неғұрлым осы мақсатта өсірілетін өнім толықтай пайдаға асса,
солғұрлым оны өсіру тиімді болатыны белгілі.
Өсімдік  майларын  таза  күйінде  де  немесе  жанар-жағар  майларға  қосынды
ретінде  де  пайдалануға  болады. Бірақ  та, егер  бұл  майларды  этил  немесе  метил
эфирлеріне  дейін  өңдеп  пайдаланса, олардың  тиімділігі  жоғарылап, машинаның
пайдалану  ұзақтығының  артатыны  анықталған. Көптеген  өсімдіктердің  құрамында
көмірсутектері  мол  екендігі  белгілі  жəне  оларды  бірден  жанар-жағар  май  немесе
химиялық  өнім  ретінде  пайдалануға  болады. Бұлардың  ішінен  каучук  алынатын
hevea brasilensis  өсімдігін  атап  өтуге  болады. Химиялық  тұрғыдан  көмірсутегі  ең
тиімді  элемент  болып  табылады, өйткені  оларды  ешқандай  микробиологиялық
немесе  термохимиялық  өңдеусіз  тікелей  пайдалануға  болады. Ғалымдар  табиғатта
осындай  каучук  тектес, құрамында  көмірсутектері  мол, өсімдіктерді  табу
мақсатында  ізденіс  жұмыстарын  жүргізген. Мұндай  ізденіс  жұмыстары  негізінен
құрамында латекс сөлі  бар  өсімдіктерді  іздестіру  бағытында  өрбіді. Бұл өсімдіктер
құрамында  сүтке  ұқсас 30%-көмірсутекті  эмулсия  бар, каучук  дайындау  үшін
пайдаланылатын өсімдіктер болып табылады.
Халық  шаруашылығында  көмірсутектері  мен  майларды  жанар-жағар  май
ретінде, оларды  бөліп  алып, химиялық  жолмен  этирификациялағаннан  кейін  ғана
пайдалануға  болады. Сол  себептен  өсімдіктер  құрамындағы  қанттарды
микробиологиялық  жолмен  өңдеп, олардан  этил  спиртін  дайындау  бүгінгі  күндегі
өндірістік  жолмен  жанар-жағар  май  дайындаудың  негізгі  көзі  болып  табылады.

165
Бірақ та, бұған кедергі болатын негізгі мəселелері қатарына, оларды өндірудің əлі де
төмен  көлемде  жүргізілуі  жəне  қанттың  тамақтық  маңызының  зор  болуы
жатқызылады. Сондықтан, бүгінгі  таңда  ашу  өндірісінде  тек  осы  мақсатта
пайдалануға  жарамды  деп  табылатын  өнім  ретінде  лигноцеллюлозаны  айтуға
болады (ағаш  құрамындағы). Қазіргі  таңда  осы  өнімді  сұйық  күйге  дейін  жеткізіп,
оны ары қарай ашыту үдерістерін жетілдіру бүгінгі күнгі биотехнология саласының
жанар-жағар май өндірудегі негізгі мəселелерінің бірі болып саналады.
3. Энергия көздері ретінде сутегін пайдалану
Бензин немесе көмір отындарымен салыстырғанда сутегін энергия көзі ретінде
пайдаланудың  пайдалы  жақтары  өте  көп. Атап  өтер  болсақ, сутегі  экологиялық
тұрғыдан  өте  таза, қауіпсіз  болып  табылады. Сутегін  пайдаланып  оны  энергия  алу
үшін жаққан кезде тек қана су (2H
2
+ O
2
 = 2H
2
O) түзіліп, ешқандай басқа зиянды күл
немесе  канцерогенді  заттар  бөлінбейді. Қуаты  жағынан  сутегі  ешқандай  жоғары
сапалы бензиннен төмен болмайды. Бірақ та, қазіргі кезде жер шарында сутегі қоры
өте  аз  болып  табылады. Соңғы  кездерге  дейін  сутегі  суды  электролиздеу  арқылы
алынып  келінді. Алайда, бұл  əдіс  көп  мөлшерде  электр  энергиясын  қажет  етуі
себепті, экономикалық  тұрғыдан  өзін-өзі  ақтай  алмайды. Сондықтан, өнеркəсіптік
мақсатта сутегін, негізінен, табиғи газдан алады. Мұндай жолмен алынған сутегінің
өзіндік  құны  суды  электролиздеу  жолымен  алынғанмен  салыстырғанда 2-3 есе
арзанға  түседі. Осындай  жолмен  жер  шарында  жылына  орта  есеппен 30 млн.
тоннадан  артық  сутегі  алынады. Бірақ, табиғи  газ  қорының  да  азая  бастауына
байланысты, мұндай жолмен сутегін алудың да келешегі жоқ деп есептеуге болады.
Сондықтан ғалымдар сутегі алудың жасанды жолдарын қарастыруда.
Табиғаттағы  сутегін  алу  көздеріЖасыл  өсімдіктердің  хлоропласт
қабатында  жарық  энергиясының  көмегімен  электролиздеу  үдерісіндегі  сияқты,
сутегі  молекуласының  ыдырайтыны  белгілі. Сондықтан, жасыл  өсімдіктер
хлоропластарындағы  сутегі  молекуласының  ыдырауы – фотолиз деген  атқа  ие
болды.
Жасыл  өсімдіктерде  жарық  энергиясы  əсерімен, фотосинтез  нəтижесінде,
оттегінің бөлініп шығатыны белгілі. Ал мұндағы сутегі қайда кетеді? Оның, ерекше
тасымалдаушылар  көмегімен, көмірқышқыл  газының  қант  түзілуіне  тікелей
қатынасатыны  анықталған. Мұнда  хлоропластардан  бос  күйіндегі  сутегін  шығару
үшін  міндетті  түрде  ерекше  фермент – гидрогеназаның  болуы  шарт  екені
анықталған. Сондықтан, құрамында  гидрогеназа  ферменті  бар  микроорганизмдерді
жапырақтан  бөлініп  алынған  хлоропласт  суспензиясына  қосу, хлоропластардың
жарық энергиясы көмегімен сутегін шығаруына мүмкіндік туғызады.
Алғаш  рет 1961 жылы  фотосинтез  саласының  белгілі  маманы  Д. Арнон  өз
зертханасында  алдын-ала 5 минуттай 50
0
С-қа  дейін  қыздырылған  шпинат
өсімдігінің  суспензиясына  цистеин  амин  қышқылын  қосқаннан  соң, сутегін  бөліп
шығара бастайтынын байқаған. Алайда, бұл үдеріс хлоропластың қызмет мерзімінің
қысқа  өтетіні  жəне  гидрогеназаның  оттегінің  əсерімен  нейтралдануы  салдарынан
ұзақ  уақыт  жүре  алмайтыны  анықталды. Сондықтан, ғалымдар  көптеген
микроорганизмдер  ішінен  сыртқы  əсерлердің  факторларына  төзімді  ферменті  бар

166
тіршілік  иесін  табуға  күш  жұмсады. Ізденістер  нəтижесінде  мұндай  бактериялар
табылды. Атап айтқанда, осындай бактерия қатарына пурпурлық күкірт бактериясы
– тиокапса жататыны анықталды. Осы бактерия құрамынан сыртқы ортаның оттегі
жəне  жоғары  температура  жағдайларына  шыдамды  келетін  гидрогеназа  ферменті
бөлініп  алынған. Бұл  тиакапсадан  бөлініп  алынған  гидрогеназа  ферменті  мен
құрамында  темірі  мол ферредоксин  ақуызын  қосқан  шпинат, темекі, бұршақ  жəне
жүгері  хлоропластары 3-6 сағат  аралықтарында  тұрақты  түрде  сутегін  бөліп
шығаратыны  анықтаған. Бұл  үдеріс  тек  жарықта  жəне  оттегін  сорып  алатын  жүйе
бар болғанда ғана жүзеге асады.
Ғалымдар  сутегін  алудың  басқа  да  тиімді  жолдарын  қарастыруда. Соның
нəтижесінде  кейбір  мұхиттарда  жəне  өзендерде  өсетін  балдырлардың  да  жарықта
сутегін бөліп шығаратыны анықталған. Бұлардың қатарына, оттегі мен сутегін бөліп
шығаратын, микроскопиялық  балдырлар  мен  ыстыққа  шыдамды  анаэробты
цианобактериялар  жатады. Бұл  микроорганизмдер  арасында  бір-бірінің  өндірген
өнімдері  екіншілеріне  қоректік  орта  болып  табылатын  қарым-қатынас  орнайды.
Мысалы, жарықта балдырлардың жасушалары көміртектері мен бос оттегін түзсе, ал
цианобактериялар осы көміртектерін пайдалана отырып, гидрогеназаның көмегімен
оларды  сутегі  түзе  ыдыратады. Сондықтан  осындай  екі  микроорганизмдердің
бірлесе  жұмыс  істеуі  нəтижесінде, оттегі  мен  сутегін  бөліп  алу  мүмкіндігі
туындайды.
Бензин  құрамына  сутегін  қосу  автомашиналардың  ауаға  шығаратын зиянды
заттар  мөлшерінің  күрт  төмендеуіне  алып  келеді. Мысалы, 5% сутегі  қосылған
бензиннің  жану  дəрежесінің  артуы  себепті, қоршаған  ортаға  бөлінетін  улы  газ  бен
зиянды  заттардың  бөлінуі  азаяды. Сонымен  бірге  бензин  шығымының 40%-ға
үнемделетіні анықталған.
АҚШ-да құрамында целлюлозасы бар əртүрлі өндіріс қалдықтарын (қоқыстар,
қағаз  қалдықтары, қалдық  сулар, өсімдіктер  жəне  т.б.) биотехнологиялық  жолмен
өңдеу арқылы глюкоза алып, оны əрі қарай өңдеу арқылы, сутегін алу əдістері ойлап
табылған. Бұл  қалдықтарды  целлюлаза  ферменттері  арқылы  гидролиздейді. Сонан
соң құрамында 0,5-20,0% глюкозасы бар гидролизат өніміне өз тіршілігі барысында
көміртегі  мен  сутегі  түзетін  микроорганизмдерді  сеуіп  тастайды. Осындай  жолмен
үдеріс бір аптаға созылады. Кейіннен, құрамындағы көмірқышқыл газын адсорбция
арқылы  сорып, сутегінен  ажыратып  алады. Осы  əдіспен  дайындалған  өнімде
сутегінің шығымы 60-90%-ға дейін жетеді.
4. Биогаз өндірудің маңызы
Биогаз өндірудің алғашқы  пайда болуы. Алғашқы биогаз  алу  үшін жасалған
қондырғылар, осы  үдерістердің  ғылыми  тұрғыдан  əлі  негізделмей  тұрған
кезеңдерінде, Индияда 1900 жылдары жасалған болатын. Мұнда шикізат ретінде мал
шаруашылығы 
мен 
өсімдіктердің 
қалдықтары 
пайдаланылған. Осындай
қондырғылар  кейіннен 1918 ж. Германияда, 1922 ж. Англияда, ал 1930 жылдары
АҚШ-да пайда бола бастаған. Бұл қондырғылар құрылымы бойынша өте қарапайым
– бөшке тəрізді болып келген жəне бұған арнайы құбыр арқылы сиыр немесе шошқа
фермаларынан қалдық массаларының ағып келуі  қамтамасыз етілген. Келіп  түскен

167
нəжіс  қалдықтары  осы  ыдыста  ыдырап, одан  бөлініп  шыққан  метан  газы  арнайы
түтіктер  арқылы  асхана  мен  басқа  да  қажетті  орындарға  берілген. Бұл  үдеріс  тірі
ағзалардың тіршілігі нəтижесінде өтуі себепті, алынған газ – биологиялық газ немесе
биогаз деп атала бастаған.
Биогаз  алу  мақсатында  жасалған  алғашқы  қондырғылардың  құрылымы  өте
қарапайым болуынан, олардан алынатын метан көлемі өте аз болатын жəне де олар
жылдың суық мезгілдерінде мүлдем жұмыс істемейтін еді.
Биогазды  өндірістік  мақсатта  алудың  маңыздылығы. Өндірістік  көлемде
өсімдік  жəне  микроорганизмдер  көмегімен  сутегін  көп  мөлшерде  өндіру  мəселесі
əлі  де  көп  ізденісті  қажет  ететін  болса, əртүрлі  органикалық  қалдықтардан  биогаз
өндіру  технологиясы  салыстырмалы  түрде  қарапайым  болғандықтан, қазіргі  кезде
тұрмыста  кеңінен  қолданыла  бастады. Көптеген  мемлекеттерде (АҚШ, Қытай
Франция, Белгия, Жапония, Польша, Дания, Финляндия  жəне  т.б) оттегісіз  ортада
жүретін  биоконверсиялау  арқылы – биогаз  мал  қиынан, тұрмыстық  жəне  өсімдік
қалдықтарынан  арнайы  қондырғыларда  метан  жəне  органикалық  тыңайтқыштар
түзе өндіріле бастаған.
ХХ-ғасырдың басында орыстың микробиолог ғалымы В.Л. Омелянский метан
газы  бөлінетін  ашу  үдерісін  зерттеуге  ден  қояды. Осы  ғалым  оттегінсіз  ортада
органикалық  заттарды  ыдырату  нəтижесінде  метан  газын  түзе  жүретін
микроорганизмдерді  бөліп  алды. Соңынан  осы  бактериялар  оны  ашқан  ғалым
құрметіне – Methanobaqterium omelianskii деп аталған. Бұл бактериялардан басқа, су
түбіндегі  немесе  саз  балшықтардағы  органикалық  қалдықтардың  ыдырап, метан
бөлуіне  қатысатын  бактериялар  қатарына, метанококкус  тобына  жататын, атап
айтқанда methanocdoccus mazei кіретіні анықталды.
Метан  түзуге  қатысатын  бактериялар  жылы  ортада  əртүрлі  əсерленеді.
Мethanocdoccus mazei  үшін  қалыпты  температура 35
0
С  болса, Methanobaqterium
omelianskii бактериясы 50-65
0
С-та жақсы өсіп-өнеді.
Биогаз  өндіруге  арналған  қондырғының  дұрыс  жұмыс  істеуі  үшін  анаэробты
жағдайдың  қатал  сақталуымен  бірге, басқа  да  бірталай  талаптардың  орындалуын
қадағалау қажет. Солардың бастылары қатарында – реактордың ішінде оптимальды
температуралық  жəне  қышқылдық  ортаның  болуы  керек. Екіншіден  ашытылатын
ортадағы  қоректік  заттарының  мөлшері  ұдайы  жеткілікті  болса, керісінше,
микроорганизмдердің  тіршілігіне  зиян  келтіретін  ингибиторлық  заттадың  өте  аз
көлемде кездескені жақсы болып табылады.
Метан  түзілу  үдерісі  өте  кең  ауқымды  температура  аралықтарында (8-60°С)
жүретіндіктен, олардың  əр  кезеңдерінде  өзіндік  бактериялары  қатысады. Осы
кезеңдер  аралықтарында  тіршілік ететін  бактерияларына байланысты, реактордағы
температуралық режимді үш топқа бөледі:
- психрофильді – 8- 20°С;
- мезофильді – 30- 40°С;
- термофильді – 45-60°С аралықтарын құрайды.
Мұнда  газ  өнімділігі  жағынан  термофильді  жəне мезофильді  режимдері  басым
келгенімен, барлық  режимдердің  өз  артықшылықтары  мен  кемшіліктері  болады.
Мысалы, оптималды жоғары температуралық режимдерін ұстап тұру үшін энергия
көздері көп қажет болғанымен (жылыту), мұндағы ашу үдерісі мерзімінің қысқаруы

168
биогаз қондырғысы көлемін кішірейтіп, қондырғысының өнімділігін арттыруға қол
жеткізеді. Алайда, биомассадағы  жоғары  температураны  ұстап  тұруға  кеткен
энергия  шығыны, одан  алынатын  биогаз  пайдасынан  анағұрлым  артып  кетуі
мүмкін. Сондықтан, үй  шаруашылығына  қажетті  метан  өндіру  мақсатында,
мезофильді (30-40°С) жəне  психрофильді (8-20°С) режимдерде  жүретін
реакциялардың болуы тиімді келеді.
Ашу  үдерісінің  қалыпты  жүруі  үшін  əлсіз  сілтілік (рН = 6,7-7,6) орта  қажет
болады. Қышқыл түзуші мен метан түзуші бактерияларының оптималды қатынаста
жұмыс істеуі барысында, рН көрсеткішінің деңгейі «автоматты түрде» бір қалыпта
ұсталып  тұрылады. Бірақ  та, кейбір  жағдайларда, метан  түзуші  бактериялырына
қарағанда қышқыл түзуші бактериялар көптеп дами бастайды да, биоқорлық заттар
қыжып  кетуі  себепті, нəтижесінде  ұшқыр  май  қышқылдарының (летучие  жирные
кислоты) ашыту камераларындағы үлесі артып, ол биогаз шығымының кемуіне əсер
етеді. Мұндай  жағдайда, биореактордың  ішіндегі  заттарға  ыстық  су, əк  сүттері
немесе  сода  қосылады. Егер, азот  пен  көміртектерінің  арасындағы  тепе-теңдіктің
бұзылған жағдайында, оны биомассаға сиыр зəрін (мочевина) қосу арқылы, қалпына
келтіреді.
Биогаздың  бөліну  қарқынына  басқа  да  жағдайлар  əсер  етеді. Мысалы,
органикалық массаның бетінде деміл-деміл қалқыма түріндегі қатқақтарының пайда
болуы – биогаздың  бөлініп  шығуына  кері  əсерін  тигізеді. Сондықтан, биореактор
ішіндегі биоқорларды тəулігіне 2-3 рет қозғап тұру арқылы, мұндай қалқыма заттар
араластырылып отырылады.
Органикалақ қалдықтардың толықтай ыдырауы үшін біршама ұзақ уақыт қажет
болады. Көбінесе, биогаздың  максимальды  шығымдылығы  мен  сапалы
тыңайтқыштың  пайда  болуы, органикалық  заттардың (мысалы, мал  нəжісінің) 30-
33% дейінгі  ыдырауы  нəтижесінде  алынады. Биореактордағы  биомасса 14-15 күн
аралығында  ашытылғанда, оның  толықтай  ыдырау  көрсеткіші 25% көлемінде
болады.
5. Биогазды өндірудегі метандық ыдырау үдерістерінің негізі
Органикалық  қалдықтардан  биогаз  алу  үдерісі, оттегісіз  ортада  өтетін
қалдықтардың «метандық  ашу» негізінде  іске  асырылатыны  белгілі  болды. Өз
кезегінде, «метандық  ашу» микроорганизмдердің  негізгі  топтарының  тіршілігі
нəтижесінде, органикалық  заттардың  ыдырауынан  пайда  болады. Мұндағы
микроорганизмдердің  бір  тобының, яғни  қышқыл  түзуші  немесе  ашыту
микроорганизмдерінің тіршілігі барысында, күрделі органикалық заттар (клетчатка,
майлар, ақуызар) ыдырауы нəтижесінде, олардың  алғашқы  өнімдері – ұшпалы  май
қышқылдары, төменгі  спирттер, сутегі, көміртегі  оксиді, құмырсқа  жəне  сірке
қышқылдары  жəне  тағы  басқа  заттар  пайда  болады. Жоғарыда  аттары  аталған
күрделі  емес  органикалық  заттарды, екінші  топтағы  метан  түзуші  бактериялар
қоректік  заттар  ретінде  пайдаланып, органикалық  қышқылдарын  метанға,
көмірқышқыл газына жəне басқа да заттарға айналдырады.
Осындай  күрделі  қайта  айналу  комплекстеріне  көптеген  микроорганизмдер,
яғни, кейбір мəліметтерге қарағанда олардың мыңға тарта түрлері қатысқанымен, ең

169
бастылары – метан  түзуші  бактериялар  екендігі  күмəн  тудырмайды. Олар,
қышқылтүзуші  бактериялары  ашытқыштарына  қарағанда, қоршаған  ортаның
өзгергіштігіне  шыдамсыз  жəне  баяу  көбейетін  болғандықтан, басында  ашитын
ортада  ұшпалы  қышқылдары  жиналады, сондықтан  метандық  ашудың  бірінші
сатысы – қышқылдық  деп  аталады. Кейіннен, қышқылдардың  өңделуі  мен  пайда
болуының  теңесуі  себепті, субстраттардың  ыдырауы  мен  газдардың  түзілуі  қатар
жүреді. Метан  түзуші  бактериялардың  тіршілігіне  қажетті  жағдайларының
жасалуына байланысты, газдардың бөлінуі де арта түседі.
Қышқыл  түзуші  бактериялар  сияқты, метан  түзуші  бактериялар  да  табиғатта
көптеп кездеседі, мысалы мал қиларында. Ірі қара малының нəжісінде ашуға қажетті
барлық  микроорганизмдер  тобы  бар  деп  есептелінеді. Мұның  дəлелі  ретінде,
сиырдың  қарны  мен  ішегінде  тұрақты  түрде  жүретін, метан  түзілу  нəтижелерін
келтіруге  болады. Бұл  дегеніміз, биогаз  алу  мақсатындағы  ашытуды  тудыру  үшін,
сиыр немесе басқа да мал қиларына таза бактериялар культураларын пайдаланудың
қажеттілігі  жоқ екендігін көрсетеді. Тек қана осы ортада бар бактериялардың өсіп-
өнуіне қажетті жағдайды тудырса жеткілікті.
Осындай  ортаны  қалыптастыру  үшін, органикалық  қалдықтар  арнайы  ашыту
камераларына (биореакторлар) салынып, онда  анаэробты  жағдай, температуралық
жəне қышқылдық (рН) режимдері, қажетті қысым нормалары жəне т.б. жасалынады.
Жалпылай  алғанда, органикалық  заттарда  өтетін  метандық  ыдырау  үрдістері
негізінен үш кезеңде өтеді:
1-ші  кезеңде  жоғары  молекулалы  заттардың (полисахаридтер, ақуыздар  мен
майлар) төменгі  молекулалы  қарапайым  органикалық  заттарға (қанттар, амин
қышқылдары, глицерин мен май қышқылдарына) гидролитикалық ыдырауы жүреді;
2-ші кезеңде төменгі молекулалы қарапайым органикалық заттар, қышқылдар
түзуші бактериялардың көмегімен органикалық қышқылдар мен олардың тұздарына
дейін ыдырайды. Осы кезеңде жəне де спирт, көмірқышқыл газы, сутегі, күкіртті су
мен аммиак та бөлінеді;
3-ші  кезең  метан  түзілуімен  аяқталатын  ыдырау  үдерістерінің  жүруімен
аяқталады жəне мұнда бактериялар көмегімен көмірқышқыл газы мен метан бөлініп
шығады.
Жоғарыда  аталған  реакциялар  қоректік  ортада  қатар  жүріп  отырады  жəне  де
мұнда  метан  түзуші  бактериялар, қышқыл  түзуші  бактерияларға  қарағанда, орта
жағдайына  талғампаздау  болып  келеді. Мысалы, олар  тек  қана  оттегінсіз  ортаны
қалайды.
Метан  түзілуінің  химиялық  реакциясын  келесі  теңдеулер  арқылы  көрсетуге
болады:
С
6
Н
12
О
6
 + 2Н
2
О  →  2СН
3
СООН + 4Н
2
 + 2СО
2

2
 + 2 СО
2
  →  СН
4
 + СО
2
 + 2 Н
2
О
2СН
3
СООН  →  2 СН
4
 + 2 СО
2
С
6
Н
12
О
6
  →  3 СН
4
 + 3СО
2
Метан  түзілу  үдерісі  анаэробты  ортада, оттегі  келмейтін  жағдайда  жүруі
қажет. Осындай  ортада  жүретін  көміртекті  заттардың  ыдырауы  барысында,
олардан көп мөлшерде метан бөлініп шығады. Анаэробты ортада ыдырау үдерісі

170
жүретін  қондырғы  камерасының  толықтай  бітеу – герметикалы  болуын  талап
етеді. Аталған  қондырғыда  биогаз  түзілуі  қарқынды  түрде  жүруі  үшін, оның
температурасын 30
0
С-тан төмендетпей ұстап тұру керек жəне қажетті мөлшерде
минералды заттардың, мысалы, аммонийлы азоттың жеткізіліп тұруын қадағалау
керек. Камераға  түсетін  органикалық  заттар  мейлінше  ұсақталуы  жəне  де
құрамында  метандық  ыдырау  бактериялары  бар  сұйықтық  деміл-деміл
араластырылып  тұрылуы  лəзім. Осы  ыдырау  үдерістері  жүріп  жатқан  ортаның
реакциясының  бейтарап  болуын  қадағалаудың  маңызы  зор. Өйткені, кейбір
кезеңдердің дұрыс жүргізілмеуі себепті, ортаның реакциясы қышқылға өтсе, онда
метандық ыдырау үдерісінің баяулауына алып келуі мүмкін.
Биогаз  өндіру  үшін  қажетті  органикалық  шикізат  ретінде  мал  қиы  немесе
əртүрлі  өсімдік  қалдықтары (жеміс  түйнектері, арам  шөптер, сабан, ағаш-тал
жапырақтары, қамыс, күнбағыс  қабықтары, жүгері  собықтары  жəне  т.б) жəне
тамақ өнеркəсібі, микробиология, ағаш өңдеу кəсіпорындары қалдықтарын атауға
болады. Жоғарыда аталған шикізат көздері бірталай энергиялық потенциялына ие
жəне əлі де олар толықтай игерілмей келеді.
Биогаз  өндіруге  лайықты  шикізат  ретінде  мал  қиының  маңызы  аса  зор. Осы
мақсатта  оның  энергиялық  мүмкіндігі  өте  үлкен. Өйткені, өсімдіктерде  күн
сəулесінің  əсері  көмегімен  жинақталған  энергиялық  қор, ауылшаруашылығы
малдарымен 
төменгі 
дəрежеде 
пайдаланылады. Мысалы, өсімдіктер
құрамындағы  қоректік  заттар  мал  организмінде  жүретін  күрделі  биохимиялық
үдерістер  нəтижесінде, ағзаға  қажетті  органикалық  заттарға, сүтке, қанға, етке,
теріге  жəне  т.б. трансформациялана  бастайды. Мұнда, мал  өнімдерін  өндіруге
өсімдік бойындағы энергияның тек қана 16,4%-ы жұмсалса, 25,6% энергия қоры
осы заттарды қортып-сіңіруіне кетеді екен. Өсімдік бойындағы энергия қорының
қалған 58,0%-ы мал нəжісімен бірге сыртқа шығарылады. Сондықтан малшылар
қауымында мал қиы (тезек) қызуы жақсы отын ретінде бағаланады. Бірақ та, мал
қиын  тікелей  жағып  отын  орнына  қолдану  нəтижесінде, оның  тыңайтқыш
ретіндегі  маңызы  жоғалады. Мал  қиы құрамындағы  азот, фосфор, калий сияқты
маңызды  элементтер  де  оны  ұзақ  уақыт  сақтау  барысында  кеми  бастайды.
Сыртқа кеткен əлгі элементтер кейіннен ауаны, суды ластауы мүмкін. Ал биогаз
өндіру  барысында  қолданылған  мал  нəжістерінің  сұйықтығы, органикалық
тыңайтқыш  ретінде  өз  маңыздылығын  сақтап  қалады. Жүргізілген  зерттеулер
нəтижелері  биогаз  өндіруден  қалған  мал  нəжісі  сұйықтығының  тыңайтқыш
ретіндегі  тиімділігі, құрғақ  мал  қиларымен  салыстырғанда, анағұрлым  тиімді
екендігін  көрсеткен. Биогаз  қондырғысынан  өңделіп  шыққан  мал  нəжісі
сұйықтығын  органикалық  тыңайтқыш  ретінде  пайдаланса, өңделмеген  құрғақ
қиды  пайдаланғанмен  салыстырғанда  бидай, арпа, қант  қызылшасы, жертүйнек
(картоп) сияқты  дақылдардың  өнімділігі 35-40% жоғарылайтыны  анықталған.
Мұнда, биогаз  өндіру  барысында  қолданылған  шикізат  құрамындағы  қоректік
заттар  толықтай  сақталады  жəне  олар  күрделі  органикалық  заттардың  ыдырауы
нəтижесінде, өсімдіктер жақсы сіңіре алатын заттарға айналады. Метандық өңдеу
барысында  мал  нəжісі  құрамындағы  органикалық  заттардың 30%-ға  жуығы
ыдырауға  ұшырайды. Бұл  үдерістің  алғашқы  кезеңінде, негізі  тұрақты  емес

171
органикалық  заттардың  ыдырауы  себепті, өңделіп  шыққан  мал  қиы  тиісті
қолайсыз иістерден арылады.
Мал  нəжістерінің  биогаз  өндірудегі  маңызы, оның  шаруашылық  жағдайында
көп мөлшерде алынуы мен экологиялық жағынан тиімді болуымен байланысты.
Мысалы, бір сиырды қалыпты деңгейде азықтандырып, оның астына күніне 4 кг
сабан  салынған  жағдайда, ол  тəулігіне, ылғалдылығы 85%-ды  құрайтын, 30 кг
қалдық  шығарады  екен. Бұл  қалдық  тəулігіне 2 м
3
  газ  өндіруге  жетеді. Биогаз
қондырғысы  қалыпты  жұмыс  істеп  тұруы  үшін  кететін  газ  мөлшері 0,5 м
3
құрайды. Сондықтан бір сиырдың таза пайдалы газ өндіру мүмкіндігі 1,5 м
3
 деп
есептеуге  болады. Бұл  газ, орта  есеппен, 4 адамнан  тұратын  бір  жанұяның
тəуліктік қажеттілігін өтеуге толықтай жеткілікті деп есептелінеді.
Сонымен  бірге, метандық  ыдырау  нəтижесінде, мал  нəжістері  өздерінің
құрамындағы  əртүрлі  патогенді  микроорганизмдерден  де  арылады. Осы
ерекшелікті  өнеркəсіптерден  шығатын  қалдық  суларын  тазарту  мақсатында  да
пайдалануға болады.
Биогаздың  құрамына  келетін  болсақ, онда  орта  есеппен, метан 55-70%,
көмірқышқыл газы 27-44%, сутегі 1%, күкіртті сутегі 2,5-3%, оттегі 0,1%, улы газ
0,1%, азот 1% көлемінде  кездеседі  екен. Бірақ  бұл  құрам  шикізат  сапасына
байланысты  өзгеруі  мүмкін. Алынған  биогаз  құрамындағы  күкіртті  сутегінен
биогазды  темір  суы  ертіндісі  арқылы  өткізу  жолымен  тазартылады. Метан  газы
өте қызулығымен – 5200-5900 ккал/м
3
 ерекшеленеді.
6. Биогаз алуға арналған қондырғылар
Органикалық  қалдықтардан  биогаз  алуға  арналған  қондырғыларды, негізінен, төрт
типке бөлуге болады:
-
жылу жүйесімен жəне қалдықтарды араластырғыштармен қамтылмаған;
-
жылу жүйесімен қамтылмағанымен арнайы араластырғыштары бар;
-
жылу жүйесімен жəне арнайы араластырғыштарымен қамтылған;
-
жылу  жүйесімен, арнайы  араластырғыштарымен  жəне  шіріп-ыдырау
үдерісін бақылап, басқарып отыратын жабдықтармен қамтамасыз етілген.
Биореакторлар  барлық  биогаз  қондырғыларының  негізі  болып  табылатындықтан,
олардың  конструкцияларына  қатаң  талаптар  қойылады. Атап  айтқанда,
биореактордың  корпусы  жеткілікті  дəрежеде  мықты  жəне  герметикалық  жағынан
мығым  болуы  қажет. Бұлардың  қабырғалары  жылу  сақтағыш  жəне  коррозияға
төзімді  материалдармен  қапталуы  керек. Сонымен  бірге, реактордың  жеңіл
толтырылып  оңай  босатылуы  мен  ішкі  жағының  саймандарына  толықтай  қол
жеткізілу мүмкіндігі де басты назарда ұсталуы қажет.
Биореакторлардың  пішіндері  əртүрлі  болуы  мүмкін. Сұйық  субстраттарының  оңай
араластырылуы, газдардың  көп  жиналуы, ылғалды  шығару  мен  субстрат  бетінде
пайда  болатын  қоймалжың  қабықшасын  бұзуға  ыңғайлы  болуы  үшін, пішіні  құс
жұмыртқасына ұқсас келетін биореакторларды пайдалану қолайлырақ келеді.
Жоғарғы  жəне  төменгі  жағы  конус  тəрізді  сүйірленіп  келетін  цилиндр  пішіндегі
биореакторларға  да, жұмыртқа  тəрізділердегі  сияқты, газ  жиналатын  аумақтың
шағын  көлемі, субстрат  бетінде  пайда  болатын  қоймалжың  қабықшасының  аз

172
мөлшері  мен  қалған  қалдықтарды  шығаруға  ыңғайлы  болуы  тəн  келеді. Алайда
мұндай  реакторларда, сұйық  субстраттарын  араластыруға  қажетті  жағдай  тудыру
мүмкіндігі  аздау  болып  келеді. Жеке  шаруа  қожалықтарында  жоғарыда  аталған
реакторлардың  шағындау  түрлерін  болат  темірден  немесе  шыны  пластигінен
(стеклопластик) дайындау тиімдірек келеді.
Биореакторлардың көп таралған түрлерін келесі 26-суреттен көре аламыз.
26-сурет. Биореакторлардың көп таралған түрлерінің ыдыстары (резервуарлар)
А– құс жұмыртқасына ұқсас; б– жоғары жəне астыңғы жағы конусты келген
цилиндр пішінд; в– цилиндр пішінді; г– цилиндр пішінді, екі бөлікті;,
 Д– паралелепипид тəрізді (бөлінген);,е– цилиндр тəрізді (еңкіш орналастырылған);,
Ж– жердегі траншея (қақпағымен).
Каталог: sites -> default -> files -> books
books -> Қазақстан республикасының білім жəне ғылым министрлігі
books -> Қазақстан республикасы білім жəне ғылым министрлігі
books -> Н. Н. Столярчук, Т. В. Василюк English Английский язык
books -> ОҚулық Қазақстан Республикасының Білім жəне ғылым министрлігі бекіткен Алматы, 2011 2
books -> В языкознание теория речевой деятельности психолингвистика
books -> Қазақстан республикасының білім жəне ғылым министрлігі
books -> Сабақ жүргізетін: 1 Сыздыкбеков Н. Т. доцент, т.ғ. к 2 Шакенова Ж. Н. аға оқытушысы 3 Исанова М. К. оқытушысы
books -> Студенттің ПƏндік оқУ-Əдістемелік кешені
books -> ҚазаҚстан Республикасының білім және ғылым министРлігі а и. артемьев, с.Қ. мырзалы ғылым таРиХы және ФилОсОФиЯсы
books -> Қазақстан республикасы білім жəне ғылым министрлігі


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   15   16   17   18   19   20   21   22   23


©emirsaba.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет