एनारोबिक पाचन
एनारोबिक पाचन एक जैविक प्रक्रिया है जिससे बैक्टीरिया कार्बनिक मूल को प्रक्रिया के एक घटक के रूप में ऑक्सीजन की आवश्यकता के बिना टूट जाते हैं। माना जाता है कि ये बैक्टीरिया लगभग 3,800,000,000 साल पहले पृथ्वी पर दिखाई दिए थे और पौधों के दिखाई देने से पहले ग्रह पर जीवन का प्रमुख रूप थे। जैसे ही 3,200,000,000 साल पहले पौधे का जीवन पैदा हुआ, प्राकृतिक वातावरण में अवायवीय पाचन जारी रहा, जहां ऑक्सीजन अनुपस्थित थी जैसे कि दलदल, जल-जमाव वाली मिट्टी और लगातार झीलों और नदियों जैसे पानी से ढंके जमीन में। एनारोबिक पाचन की जैविक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है कि कई प्रकार के बैक्टीरिया हाइड्रोलिसिस, किण्वन, एसिटोजेनेसिस और मेथनोजेनेसिस सहित चार चरणों की श्रृंखला में कार्बनिक पदार्थों को विघटित करें।
2011 तक, मानव उद्योग द्वारा अवायवीय पाचन के लिए मुख्य उपयोग ईंधन और बिजली उत्पादन के लिए मीथेन गैस का उत्पादन करना है। यह अपशिष्ट उपचार सुविधाओं में किया जाता है जो कृषि अपशिष्ट जैसे खाद या नगरपालिका अपशिष्ट को संसाधित करते हैं। शराब बनाने का उद्योग भी मीथेन ईंधन में बीयर उत्पादन के कार्बनिक उपोत्पादों को तोड़ने के लिए अवायवीय पाचन पर निर्भर करता है जिसे अन्यथा नगर निगम के अपशिष्ट जल उपचार प्रणालियों द्वारा निपटाया जाना चाहिए।
प्रकृति में अवायवीय पाचन की प्रक्रिया प्राकृतिक गैस के रूप में जाना जाने वाली अक्षय ऊर्जा का एक रूप उत्पन्न करने में सहायक है। हालांकि प्राकृतिक गैस एक जीवाश्म ईंधन है, इसमें प्रोपेन और ब्यूटेन जैसे अन्य संबंधित गैसों के साथ लगभग 80% मीथेन होता है, और पेट्रोलियम जैसे अन्य जीवाश्म ईंधन की तुलना में पृथ्वी द्वारा अधिक आसानी से उत्पन्न होता है। यह एक जीवाश्म ईंधन है जो अक्सर अन्य जीवाश्म ईंधन के साथ-साथ कोयला और तेल के साथ जमा होता है।
औद्योगिक बायोमास रिएक्टर है कि ईंधन बनाने के लिए खाद की तरह बायोमास अपशिष्ट प्रक्रिया आम तौर पर प्राकृतिक गैस में निहित की तुलना में मात्रा से एक प्रतिशत के रूप में कम मीथेन गैस का उत्पादन होता है। एक डाइजेस्टर से बायोगैस की एक निर्धारित मात्रा का विशिष्ट उत्पादन 20% से 50% कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में अपशिष्ट गैस की महत्वपूर्ण मात्रा के साथ 50% से 80% मीथेन है। अन्य ट्रेस गैसेस भी इस प्रक्रिया में उत्पन्न होते हैं, जिनके कुछ वाणिज्यिक मूल्य होते हैं जैसे हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, और ऑक्सीजन, और जहरीले गैसेस जिनमें से सुरक्षित रूप से निपटाना चाहिए, वे भी हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन मोनोऑक्साइड सहित उत्पन्न होते हैं।
कचरे के पाचन के लिए आवश्यक जैविक प्रक्रियाएं प्रभावी रूप से होने के लिए जटिल हो सकती हैं और कड़ाई से नियंत्रित स्थितियों पर भरोसा कर सकती हैं। तापमान प्रक्रिया में एक प्रमुख चिंता का विषय है क्योंकि बैक्टीरिया जो अपशिष्ट को अलग-अलग स्तर पर फेंकते हैं, सबसे अच्छा होता है। कुछ बैक्टीरिया मेसोफिलिक होते हैं, 98 डिग्री फ़ारेनहाइट (36.7 डिग्री सेल्सियस) के मध्यम तापमान पर संपन्न होते हैं, और कुछ थर्मोफिलिक होते हैं और 130 डिग्री फ़ारेनहाइट (54.4 डिग्री सेल्सियस) के उच्च इष्टतम तापमान पर पनपते हैं।
तापमान, पीएच और अन्य कारकों जैसे बायोमास मिश्रण के पानी बनाम ठोस अनुपात और कार्बन / नाइट्रोजन अनुपात के रूप में कार्बनिक पदार्थ रासायनिक रूप से पतले होते हैं। एनारोबिक पाचन में उपयोग किए जाने वाले दो मुख्य प्रकार के बैक्टीरिया एसिटोजेनिक और मेथेनोजेनिक बैक्टीरिया हैं, और, हालांकि वे अग्रानुक्रम में उपयोग किए जाते हैं, प्रत्येक में अद्वितीय रहने की स्थिति होती है जिसके तहत वे पनपते हैं। एसिटोबिक बैक्टीरिया एनारोबिक पाचन के दौरान रासायनिक एसीटेट का उत्पादन करते हैं और मिथेनोजेनिक बैक्टीरिया मीथेन का उत्पादन करते हैं।
बायोमास सामग्री को प्रभावी मिथेन रिकवरी के लिए चार चरणों के माध्यम से लिया जाता है। हाइड्रोलिसिस चरण पानी का उपयोग ठोस या अर्ध-ठोस पदार्थों को सरल यौगिकों में विघटित करने के लिए करता है, और फिर या तो किण्वन या एसिडोजेनेसिस का उपयोग अमोनिया, हाइड्रोजन और कार्बनिक अम्ल जैसे अधिक बुनियादी यौगिकों में कार्बोहाइड्रेट श्रृंखला संरचनाओं को तोड़ने के लिए किया जाता है। एसिटोजेनेसिस को तब प्रक्रिया में तीसरे चरण के रूप में उपयोग किया जाता है, जहां एसिटोजेनिक बैक्टीरिया हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे आगे के उपोत्पादों के साथ कार्बनिक अम्लों को एसिटिक एसिड में परिवर्तित करते हैं। मिथेनोजेनेसिस का अंतिम चरण एसिटेट, हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड के इन प्राथमिक अंत उत्पादों को मीथेन में मिलाने के लिए मिथेनोजेनिक बैक्टीरिया का उपयोग करता है, जिसे बाद में ईंधन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
