Pengenalan proses fermentasi:
Fermentasi biogas, juga dikenal sebagai pencernaan anaerobik dan fermentasi anaerobik, mengacu pada bahan organik (seperti kotoran manusia, ternak dan unggas, jerami, gulma, dll.) dalam kondisi kelembaban, suhu dan anaerobik tertentu, melalui katabolisme berbagai mikroorganisme, dan akhirnya Proses pembentukan campuran gas yang mudah terbakar seperti metana dan karbon dioksida.Sistem fermentasi biogas didasarkan pada prinsip fermentasi biogas, dengan tujuan menghasilkan energi, dan pada akhirnya mewujudkan pemanfaatan biogas, bubur biogas, dan residu biogas secara komprehensif.
Fermentasi biogas merupakan proses biokimia yang kompleks dengan karakteristik sebagai berikut:
(1) Ada banyak jenis mikroorganisme yang terlibat dalam reaksi fermentasi, dan belum ada preseden yang menggunakan satu strain untuk menghasilkan biogas, dan inokulum diperlukan untuk fermentasi selama produksi dan pengujian.
(2) Bahan baku yang digunakan untuk fermentasi bersifat kompleks dan berasal dari berbagai sumber.Berbagai bahan atau campuran organik tunggal dapat digunakan sebagai bahan baku fermentasi, dan produk akhirnya adalah biogas.Selain itu, fermentasi biogas dapat mengolah air limbah organik dengan konsentrasi massa COD melebihi 50.000 mg/L dan sampah organik dengan kandungan padatan tinggi.
Konsumsi energi mikroorganisme biogas rendah.Dalam kondisi yang sama, energi yang dibutuhkan untuk pencernaan anaerobik hanya menyumbang 1/30~1/20 dekomposisi aerobik.
Alat fermentasi biogas ada banyak jenisnya, dengan struktur dan bahan yang berbeda-beda, namun semua jenis alat tersebut dapat menghasilkan biogas asalkan desainnya masuk akal.
Fermentasi biogas mengacu pada proses di mana berbagai limbah organik padat difermentasi oleh mikroorganisme biogas untuk menghasilkan biogas.Secara umum dapat dibagi menjadi tiga tahap:
Tahap pencairan
Karena berbagai bahan organik padat biasanya tidak dapat masuk ke dalam mikroorganisme dan dimanfaatkan oleh mikroorganisme, maka bahan organik padat tersebut harus dihidrolisis menjadi monosakarida larut, asam amino, gliserol, dan asam lemak dengan berat molekul yang relatif kecil.Zat terlarut dengan berat molekul relatif kecil ini dapat masuk ke dalam sel mikroba dan selanjutnya diurai dan dimanfaatkan.
Tahap asidogenik
Berbagai zat terlarut (monosakarida, asam amino, asam lemak) terus terurai dan berubah menjadi zat bermolekul rendah di bawah aksi bakteri selulosa, bakteri protein, lipobakteri, dan enzim intraseluler bakteri pektin, seperti asam butirat, asam propionat, asam asetat, dan alkohol, keton, aldehida dan zat organik sederhana lainnya;pada saat yang sama, beberapa zat anorganik seperti hidrogen, karbon dioksida dan amonia dilepaskan.Namun pada tahap ini produk utamanya adalah asam asetat yang jumlahnya lebih dari 70%, sehingga disebut tahap pembentukan asam.Bakteri yang berpartisipasi dalam fase ini disebut asidogen.
Tahap metanogenik
Bakteri metanogenik menguraikan bahan organik sederhana seperti asam asetat yang terurai pada tahap kedua menjadi metana dan karbon dioksida, dan karbon dioksida direduksi menjadi metana di bawah aksi hidrogen.Tahap ini disebut tahap produksi gas atau tahap metanogenik.
Bakteri metanogenik harus hidup di lingkungan dengan potensi reduksi oksidasi di bawah -330mV, dan fermentasi biogas memerlukan lingkungan anaerobik yang ketat.
Secara umum diyakini bahwa dari penguraian berbagai bahan organik kompleks hingga pembentukan akhir biogas, terdapat lima kelompok bakteri fisiologis utama yang terlibat, yaitu bakteri fermentatif, bakteri asetogenik penghasil hidrogen, bakteri asetogenik pemakan hidrogen, dan pemakan hidrogen. bakteri metanogen dan penghasil asam asetat.Metanogen.Lima kelompok bakteri membentuk rantai makanan.Berdasarkan perbedaan metabolitnya, tiga kelompok bakteri pertama menyelesaikan proses hidrolisis dan pengasaman bersama-sama, dan dua kelompok bakteri terakhir menyelesaikan proses produksi metana.
bakteri fermentasi
Ada banyak jenis bahan organik yang dapat digunakan untuk fermentasi biogas, seperti kotoran ternak, jerami tanaman, limbah pengolahan makanan dan alkohol, dll., dan komponen kimia utamanya antara lain polisakarida (seperti selulosa, hemiselulosa, pati, pektin, dll.), kelas lipid dan protein.Sebagian besar zat organik kompleks ini tidak larut dalam air dan pertama-tama harus diuraikan menjadi gula larut, asam amino dan asam lemak oleh enzim ekstraseluler yang disekresikan oleh bakteri fermentatif sebelum dapat diserap dan dimanfaatkan oleh mikroorganisme.Setelah bakteri fermentasi menyerap zat terlarut tersebut di atas ke dalam sel, mereka diubah menjadi asam asetat, asam propionat, asam butirat dan alkohol melalui fermentasi, dan sejumlah hidrogen dan karbon dioksida diproduksi pada saat yang bersamaan.Jumlah total asam asetat, asam propionat dan asam butirat dalam kaldu fermentasi selama fermentasi biogas disebut total asam volatil (TVA).Dalam kondisi fermentasi normal, asam asetat merupakan asam utama dari total asam yang dihasilkan.Ketika zat protein terurai, selain produknya, juga akan terdapat amonia hidrogen sulfida.Ada banyak jenis bakteri fermentatif yang terlibat dalam proses fermentasi hidrolitik, dan terdapat ratusan spesies yang diketahui, antara lain Clostridium, Bacteroides, bakteri asam butirat, bakteri asam laktat, Bifidobacteria, dan bakteri Spiral.Sebagian besar bakteri ini adalah anaerob, tetapi juga anaerob fakultatif.[1]
Metanogen
Selama fermentasi biogas, pembentukan metana disebabkan oleh sekelompok bakteri yang sangat terspesialisasi yang disebut metanogen.Metanogen termasuk hidrometanotrof dan asetometanotrof, yang merupakan anggota kelompok terakhir dalam rantai makanan selama pencernaan anaerobik.Meski bentuknya bermacam-macam, namun statusnya dalam rantai makanan membuat mereka memiliki ciri fisiologis yang sama.Dalam kondisi anaerobik, mereka mengubah produk akhir dari tiga kelompok pertama metabolisme bakteri menjadi produk gas metana dan karbon dioksida tanpa adanya akseptor hidrogen eksternal, sehingga penguraian bahan organik dalam kondisi anaerobik dapat diselesaikan dengan sukses.
Pemilihan proses larutan nutrisi tanaman:
Produksi larutan nutrisi tanaman bertujuan untuk menggunakan komponen bermanfaat dalam bubur biogas dan menambahkan unsur mineral dalam jumlah yang cukup agar produk jadi memiliki karakteristik yang lebih baik.
Sebagai bahan organik makromolekul alami, asam humat memiliki aktivitas fisiologis dan fungsi penyerapan, kompleksasi, dan pertukaran yang baik.
Penggunaan asam humat dan bubur biogas untuk pengolahan khelasi dapat meningkatkan stabilitas bubur biogas, menambahkan khelasi elemen jejak dapat membuat tanaman menyerap elemen jejak dengan lebih baik.
Pengenalan proses khelasi asam humat:
Khelasi mengacu pada reaksi kimia di mana ion logam dihubungkan dengan dua atau lebih atom koordinasi (non-logam) dalam molekul yang sama melalui ikatan koordinasi untuk membentuk struktur heterosiklik (cincin khelat) yang mengandung ion logam.jenis efek.Hal ini mirip dengan efek khelasi cakar kepiting, itulah namanya.Terbentuknya cincin khelat menjadikan khelat lebih stabil dibandingkan kompleks nonkhelat dengan komposisi dan struktur serupa.Efek peningkatan stabilitas yang disebabkan oleh khelasi disebut efek khelasi.
Reaksi kimia di mana gugus fungsi dari satu atau dua molekul dan ion logam membentuk struktur cincin melalui koordinasi disebut khelasi, juga dikenal sebagai khelasi atau siklisasi.Di antara zat besi anorganik yang dicerna oleh tubuh manusia, hanya 2-10% yang diserap.Ketika mineral diubah menjadi bentuk yang dapat dicerna, asam amino biasanya ditambahkan untuk menjadikannya senyawa “khelat”.Pertama-tama, Chelation berarti mengolah zat mineral menjadi bentuk yang dapat dicerna.Produk mineral biasa, seperti tepung tulang, dolomit, dll., hampir tidak pernah “dikhelat”.Oleh karena itu, dalam proses pencernaannya harus menjalani pengobatan “khelasi” terlebih dahulu.Namun proses alami pembentukan mineral menjadi senyawa “kelat” (chelate) pada tubuh kebanyakan orang tidak berjalan lancar.Akibatnya, suplemen mineral hampir tidak ada gunanya.Dari sini kita mengetahui bahwa zat yang tertelan oleh tubuh manusia tidak dapat memberikan efeknya sepenuhnya.Sebagian besar tubuh manusia tidak dapat mencerna dan menyerap makanan secara efektif.Di antara zat besi anorganik yang terlibat, hanya 2%-10% yang benar-benar dicerna, dan 50% akan dikeluarkan, sehingga tubuh manusia telah “mengkelat” zat besi.“Pencernaan dan penyerapan mineral yang diolah 3-10 kali lebih tinggi dibandingkan mineral yang tidak diolah.Bahkan jika Anda mengeluarkan lebih banyak uang, itu sepadan.
Pupuk medium dan trace element yang umum digunakan saat ini biasanya tidak dapat diserap dan dimanfaatkan oleh tanaman karena trace element anorganik mudah terfiksasi oleh tanah di dalam tanah.Secara umum, efisiensi pemanfaatan unsur jejak chelated dalam tanah lebih tinggi dibandingkan dengan unsur jejak anorganik.Harga unsur mikro chelated juga lebih tinggi dibandingkan dengan pupuk unsur mikro anorganik.