Влияние амаранта на эффективность процесса получения биогаза из органических отходов

Актуальность работы. Одним из интенсивно развивающихся направлений современной биотехнологии является защита окружающей среды и биообезвреживание отходов. Большое внимание уделяется процессу эффективной анаэробной переработки органических веществ, включая отходы животного и растительного происхождения, промышленные и бытовые отходы, в биогаз. Метановое «брожение», или биометаногенез, — давно известный процесс превращения биомассы в энергию [1]. Он был открыт в 1776 г. Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе. Образование биогаза (смесь 65% СН4, 30% С02, 1% H2S и незначительных количеств N2, 02, Н2, СО) — сложный микробиологический процесс, осуществляемый в анаэробных условиях многокомпонентным микробным консорциумом.

1 3.

Энергия, заключенная в 28 м биогаза, эквивалентна энергии 16.8 м природо ного газа, 20.8 л нефти или 18.4 л дизельного топлива. Из 1 м биогаза в генераторе можно выработать до 2 кВт электроэнергии. В условиях недостатка энергетических ресурсов, обусловленного интенсивной эксплуатацией месторождений невозоб-новляемых (углеводородных) энергоносителей, необходимость перехода энергетики на возобновляемое сырье, продукты жизнедеятельности живых организмов и их биомассу, является очевидной. Особенность метаногенеза — его «всеядность»: практически все классы органических соединений, промышленных и сельскохозяйственных отходов могут быть конвертированы в биогаз [2]. Производство биогаза из органических сельскохозяйственных и промышленных отходов решает как энергетическую задачу получения дешевого возобновляемого источника вторичного топлива, так и задачу обеззараживания и утилизации отходов, способствующую решению экологических проблем. Продукт анаэробного метаногенного сбраживания может служить органическим удобрением.

Анализ современного состояния процесса получения биогаза из сельскохозяйственных и промышленных отходов и возникающих при этом проблем показывает следующие актуальные направления исследований: поиск путей интенсификации газообразования, анаэробная биодеградация ксенобиотиков, поиск эффективных стимуляторов и ингибиторов процесса газообразования, наиболее эффективное использование сброженных субстратов.

Для обеспечения крупномасштабного развития предприятий по производству биогаза в России необходимо решить целый ряд биохимических, микробиологических и технологических проблем. Важная задача биотехнологии — интенсификация процессов как за счет повышения потенциала биологических агентов и их систем, так и за счет усовершенствования технологии и оборудования, применения биокатализаторов и активаторов [3]. Решение вышеперечисленных задач является необходимым и актуальным на сегодняшний день, и мотивирует проведение исследований в данной области.

Целью настоящей работы является разработка технологического процесса повышения эффективности получения биогаза из органических отходов с применением активирующих добавок на основе амаранта багряного (АтагаШкш сгиеШт).

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: (1) Экспериментальное исследование процесса метаногенеза с использованием в качестве субстрата осадка сточных вод (ОСВ), отходов сельского хозяйства (навоз КРС) и пищевой промышленности (пивная дробина, свекловичный и яблочный жом). Исследование кинетики газообразования. (2) Активация получения биогаза из осадка сточных вод с добавлением амаранта багряного (АтагаШкш сгиеМш) и других растительных добавок. (3) Изучение влияния синтетических стимуляторов «мела-фена» [меламиновая соль бис (оксиметил) фосфиновой кислоты] и «тонарола» [2,6-ди (трет-бутил)-4-метилфенол] на процесс получения биогаза. (4) Масштабирование процесса получения биогаза, исследование кинетики газообразования при различных температурных режимах и оптимизация состава субстрата. (5) Детоксика-ция отработанных субстратов метаногенеза на основе ОСВ и амаранта, исследование возможности получения удобрений для сельского хозяйства.

Научная новизна работы. Впервые разработан способ повышения выработки биогаза из ОСВ, отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности с использованием добавки фитомассы амаранта (АтагаШкш сгиепШ), экстрактов и жома. Установлено, что фитомасса амаранта сокращает лаг-фазу газообразования в 4 раза. Выявлено влияние амаранта на ацидогенную фазу сбраживания.

Показано, что активность экстрактов фитомассы амаранта можно выстроить в порядке убывания: дихлорметановый экстракт (хлорофилл, фитостерины, каротин, и преимущественно липиды, являющиеся одним из лучших субстратов для ме-таногенов), жом (клетчатка, пектины, белки), спиртовый (фенольные соединения, рутин, кверцетин) и водный (минеральные соли, амарантин, свободные аминокислоты, водорастворимые полисахариды) экстракты. Максимальное содержание метана в биогазе достигнуто при сбраживании ОСВ с добавлением 24% амарантового жома и составило 83%.

Получены новые экспериментальные результаты для процесса выработки биогаза на уровне полупромышленных установок (У=12 л). Показано, что масштабирование не оказывает значительного влияния на кинетику процесса, т. е. результаты, полученные в лабораторном масштабе, можно экстраполировать на полупромышленный масштаб.

Разработаны эффективный технологический способ конверсии органических отходов в биогаз с использованием жома амаранта багряного (АтагаМкш сгиепШ) в качестве активирующей добавки, принципиальная технологическая схема и подготовлен проект технологической инструкции.

Впервые исследовано влияние ростстимулятора мелафена в концентрациях 10~2, 10″ 3, 10″ 4 г/л и тонарола на кинетику анаэробного сбраживания. Показано, что мелафен увеличивает выход биогаза на 22%, не влияя на кинетику процесса.

Практическая значимость. Предложен эффективный активатор газообразования — амарант, позволяющий сократить лаг-фазу процесса (более, чем в 4 раза), что существенно повышает его эффективность. В технологической лаборатории в пилотных 12 л реакторах (изготовлены по проекту германского научно-исследовательского центра биомассы БВРг) масштабирован процесс выработки биогаза и проведена его интенсификация с применением добавок растительного и синтетического происхождения. Согласно полученным данным разработаны рекомендации по оптимизации состава органических субстратов и интенсификации процесса выработки биогаза. Разработанные методы повышения эффективности образования биогаза, выявленные закономерности процесса газообразования (интенсификации) и рекомендации по использованию отработанных субстратов могут быть использованы в области промышленной биотехнологии. Расчитанный годовой экономический эффект от применения жома амаранта (1т в сутки) при получения биогаза из органических отходов составляет 431 тыс. рублей.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях и конгрессах: V-VII Всероссийских конференциях «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2009; С.-Петербург, 2010; Сыктывкар, 2011), I и II Всероссийских научных конференциях «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства» (Краснодар, 2009, 2010), Итоговой научно-образовательной конференции студентов Казанского государственного университета (Казань, 2009), X Международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2009), 1st International Conference on Biogas Microbiology (Leipzig, Germany, 2011), International Congress on Organic Chemistry (Kazan, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ, из них: 4 статьи в изданиях реферируемых ВАК, 1 статья в отечественных изданиях, не входящих в перечень ВАК, а также 21 тезис в сборниках международных и российских конференций.

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследований, выборе объектов и методов исследований, непосредственном участии в проведении основных экспериментов, систематизации и интерпретации полученных результатов, формулировании научных положений и выводов.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 63 рисунка. Она включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, обсуждение результатов, выводы, список литературы, содержащий 182 наименования.

1. Варфоломеев, С. Д. Биотоплива. / Варфоломеев С. Д., Ефременко Е. Н., Крылова Л. П. // Успехи хим. 2010. Т. 79. Вып. 6. С. 544−564.

2. Варфоломеев, С. Д. Энергоносители из возобновляемого сырья. Химические аспекты. / Варфоломеев С. Д., Моисеев И. И., Мясоедов Б. Ф. // Вестн. Росс. акад. наук. 2009. Т. 79. № 7. С. 595−604.

3. Biogas. Ed by S.Kumar. Publ. by InTechO, Croatia, 2012. 412 p. (ISBN 978−95 351−0204−5).

4. J.G.Ferry and K.A.Kastead. Methanogenesis. In book: Archaea: Molecular and Cellular Biology. Ed. by R.Cavicchioli. ASM Press: Washington, D.C. 2007. Ch. 13. P. 288−314.

5. Methanogenesis: Ecology, Physiology, Biochemistry & Genetics. Ed. J.G.Ferry. Chapman & Hall Inc: New-York, 1993. 553 p.

6. С. В. Калюжный, А. Е. Пузанков, С. Д. Варфоломеев. Биогаз: проблемы и решения II Итоги науки и техники / ВИНИТИ. Сер. биотехнол. 1988. Т. 21. 177 с.

7. T. Abbasi, S.M.Tauseef, S.A.Abbasi. Biogas Energy. Springer: 2012. 182 p.

8. M.H.Gerardi. The Microbiology of Anaerobic Digesters. John Wiley & Sons, Inc: Hoboken, New Jersey, 2003. 177 p.

9. Schiraldi, C. Perspectives on biotechnological applications of archaea. / Schiraldi C., Giuliano M. and de Rosa M. // Archaea. 2002. Vol. 1. N 2. P. 75−86.

10. R.K.Thauer, A.-K.Kaster, H. Seedorf, W. Buckel & R.Hedderich. Methanogenic archaea: ecologically relevant differences in energy conservation. Nature Reviews Microbiology 2008. Vol. 6. N. P. 579−591.

11. А. И. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук. Практикум по микробиологии. Учеб. пособие для студ. Высш. учеб. заведений. М.: Изд. центр Академия, 2005. -608 с.

12. Shima, S. Structure and Function of Enzymes Involved in the Methanogenic Pathway Utilizing Carbon Dioxide and Molecular Hydrogen. / Shima S., Warkentin E., Thauer R.K., Ermler U. // J. Biosci. Bioenginer. 2002. Vol. 93. — N 6. — P. 519−530.

13. Filidei, S. Anaerobic digestion of olive oil mill effluents: evaluation of wastewater organic load and phytotoxicity reduction / Filidei S., Masciandaro G., Ceccanti В // Water, Air and Soil Pollution. 2002. — Vol. 145. N 1. — P. 79−94.

14. Holubar, P. Advanced controlling of anaerobic digestion by means of hierarchial neural networks / Holubar P., Zani L., Hager M., Froschl W., Radak Z., Braun R // Water Research. 2002. — Vol. 36. N 10. — P. 2582−2588.

15. Pallasser, R. Recognising biodegradation in gas/oil accumulations through the 8 13C compositions of gas components / Pallasser R.J. // Org. Geochem. 2000. — Vol. 31. -N 12. P. 1363−1373.

16. B.Schink. Energetics of Syntrophic Cooperation in Methanogenic Degradation. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1997. Vol. 61. N 2. P. 262−280.

17. С. Д. Варфоломеев. Химическая энзгшология. Учебник. M.: Изд. центр «Академия», 2005.-480 с.

18. Solera, R. Analysis of the methane production in thermophilic anaerobic reactors: use of autofluorescense microscopy / Solera R., Romero L.I., Sales D // Biotechnology Letters. 2001. — Vol. 23. -N 22. — P. 1889−1892.

19. Alkhamis, T. Heating of a biogas reactor using a solar energy system with temperature control unit / Alkhamis T.M., El-Khazali R., Kablan M.M., Alhusein M.A. // Solar Energy. 2000. — Vol. 69. — N 3. — P. 239−247.

20. Zupancic, G. Heat and energy requirements in thermophilic anaerobic sludge digestion / Zupancic G.D., Ros M // Renewable energy. 2003. — Vol. 28. N 14. — P. 22 552 267.

21. Schober, G. One and two-stage digestion of Solid organic waste / Schober G., Schafer J., Schmid-Staiger U., Trosch W. // Water Research. 1999. — Vol. 33. -N 3. -P. 854−860.

22. Sambo, A. Effect of some operating parameters on biogas production rate / Sambo A.S., Garba B., Danshehu B. G // Renewable Energy. 1995. — Vol. 6. — N 3. — P. 343−344.

23. Lokshina, L. Kinetic analysis of the key stages of low temperature methanogene-sis / Lokshina L .J., Vavilin V. A // Ecological Modelling. 1999. — Vol. 117. — N. — P. 285−303.

24. Broughton, M. Anaerobic batch digestion of sheep tallow / Broughton M.J., Ghiele J.H., Birch E.J., Cohen A. // Water Research. 1998. — Vol. 32. — N 5 — P. 14 231 428.

25. Castro, H. Preservation methods for the storage of anaerobic sludges / Castro H., Queirolo M" Quevedo M., Muxi L. // Biotechnol. Lett. 2002. — Vol. 24. N 5. — P. 339 333.

26. Ekpenyong, K. Biogas production potential of unextracted, nutrient rich elephant — grass lignocellulose / Ekpenyong K.I., Arawo J.D.E., Melaiye A., Ekwenchi M.M., Abdullah! H.A. // Fuel. — 1995. — Vol. 74. -N 7. — P. 1080−1082.

27. Bergman, I. Microbial carbon mineralization in an acid surface peat: effects of environmental factors in laboratory incubations / Bergman I., Lundberg P., Nilsson M // Soil Biol. Biochem. 1999. — Vol. 31. N 13. — P. 1867−1877.

28. Dongowski, G. Unsaturated oligogalacturonic acids are generated by in vitro treatment of pectin with human faecal flora / Dongowski G., Lorenz A // Carbohyd. Research. 1998. — Vol. 314. N 3−4. — P. 237−244.

29. Murnleitner, E. State detection and control of overloads in the anaerobic wastewater treatment using fuzzy logic / Murnleitner E., Becker T.M., Delgado A. // Water Research. 2002. — Vol. 36. N 1. P. 201−211.

30. Zitomer, D.H. Feasibility and benefits of methanogenesis under oxygen-limited condition. / Zitomer D.H., Shrout J.D. // Waste Manag. 1998. Vol. 18. N 2. P. 107−116.

31. Kato M.T., Field J.A., and Lettinga G. High tolerance of methanogens in granular sludge to oxygen. // Biotechnol. Bioengineer. 1993. Vol. 42. N 11. P. 1360−1366.

32. D. Botheju and R.Bakke. Oxygen Effects in Anaerobic Digestion A Review. // The Open Waste Manag. J. 2011. Vol. 4. P. 1−19.

33. R. Angel, D. Matthies, R.Conrad. Activation of Methanogenesis in Arid Biological Soil Crusts Despite the Presence of Oxygen. // PLoS ONE. 2011. Vol. 6. N 5. P. 1−8. e20453.

34. D. Botheju, B. Lie. R.Bakke. Oxygen Effects in Anaerobic Digestion. // Modelling, Identification and Control. 2009. Vol. 30. N 4. P. 191−201.

35. D. Botheju, B. Lie, and R.Bakke. Oxygen effects in Anaerobic Digestion II. // Modeling, Identification and Control. 2010. Vol. 31. N 2. P. 55−65.

36. A. Kiener, and T.Leisinger. Oxygen sensitivity of methanogenic bacteria. // Systematic and Appl. Microbiol. 1983. Vol. 4. N 3. P. 305−312.

37. W. Charles, L. Walker, and R. Cord-Ruwisch. Effect of preaeration and inoculum on the start-up of batch thermophilic anaerobic digestion of municipal solid waste. // Biore-source Technology. 2009. Vol. 100. N 8. P. 2329−2335.

38. A.V.Barker and G.M.Bryson. Bioremediation of Heavy Metals and Organic Toxicants by Composting. // The Scientific World J. 2002. Vol. 2. P. 407−420.

39. Oleszkiewicz, J.A. Stimulation and inhibition of anaerobic processes by heavy metals A review. / J.A. Oleszkiewicz, V.K. Sharma // Biol. Wastes. — 1990. — Vol. 31. -N 1.-P. 45−67.

40. Aquino, S.F. Bioavailability and Toxicity of Metal Nutrients during Anaerobic Digestion. / S.F.Aquino and D.C.Stuckey. // J. Environ. Eng. 2007. — Vol. 133. — N 1. -P. 28−35.

41. Xu, H. Stimulation of methanogenesis in a laboratory scale UASB reactor treating domestic sewage by Fe (0) application. / Xu H" Aiyuk S., Zhang Y., Chen G., Pieters J., Verstraete W. // Environ Technol. 2004. — Vol. 25. — N 5. — P. 613−619.

42. Takashima, M. Minimum Requirements for Trace Metals (Iron, Nickel, Cobalt, and Zinc) in Thermophilic and Mesophilic Methane Fermentation from Glucose. / Takashima M., Shimada K., Speece R.E. // Water Environ Res. 2011. — Vol. 83. — N 4. — P. 339−346.

43. Speece R.E. Nickel stimulation of anaerobic digestion. / R.E.Speece, G.F.Parkin, D.Gallagher. // Water Research. 1983. — Vol. 17. — N 6. — P. 677−683.

44. Canovas-Diaz, M. Effect of nickel on methane production and butyric acid utilization in a downftow fixed-film reactor. / M. Canovas-Diaz and J.A.Howell. // Biotechnol. Lett. 1986. Vol. 8. N 4. P. 287−292.

45. Zitomer, D.H. Metal Stimulation and Municipal Digester Thermophil-ic/Mesophilic Activity. / Zitomer D.H., Johnson C.C. and Speece R.E. // J. Environ. Eng. -2008.-Vol. 134.-N l.-P. 42−47.

46. Xiang, L. Removal of heavy metals from anaerobically digested sewage sludge by isolated indigenous iron-oxidizing bacteria. / Xiang L., Chan L.C., Wong J.W.C. // Che-mosphere. 2000. — 41. N 1−2. — P. 283−287.

47. Booker, R. Microbial reductive dechlorination of hexachloro-1,3-butadiene in a methanogenic enrichment culture. / Booker R.S., Pavlostathis S.G. // Water Research. -2000.-Vol. 34.-N 18.-P. 4437−4445.

48. Garcia, M. Anaerobic degradation and toxicity of commercial cationic surfactans in anaerobic screening tests. / Garcia M.T., Campos E., Sanchez-Leal J., Ribosa I // Chemosphere. 2000. — Vol. 41. N 5. — P. 705−710.

49. Kawachara, K. Evaluation of laboratory made sludge for an anaerobic biode-gradability test and its use for assessment of 13 chemicals. / Kawachara K., Yakabe Y., Ohide T" Kida K. // Chemosphere. — 1999. — Vol. 39. — N 12. — P. 2007;2018.

50. C. Vogt, S. Kleinsteuber and H.-H.Richnow. Anaerobic benzene degradation by bacteria. // Microbial Biotechnol. 2011. Vol. 4. N 6. P. 710−724.

51. S.J.Fowler, X. Dong, C.W.Sensen, J.M.Suflita and L.M.Gieg. Methanogenic toluene metabolism: community structure and intermediates. // Environ. Microbiol. 2012. Vol. 14. N3.754−764.

52. C. Berdugo-Clavijo, X. Dong, J. Soh, C.W.Sensen & L.M.Gieg. Methanogenic biodegradation of two-ringed polycyclic aromatic hydrocarbons. // FEMS Microbiol. Ecol. 2012. doi: 10.111 l/j, 1758−2229.2012.333.x. P. 1−10.

53. Broudiscou, L.P. Effects of dry plant extracts on fermentation and methanogenesis in continuous culture of rumen microbes. / Broudiscou, L.P., Papon G., Broudiscou A.F. // Animal Feed Science and Technology. 2000. Vol. 87. N 3−4. P. 263−277.

54. C. Ye, J.C.Jay, S.K.Creamer. Inhibition of anaerobic digestion process: A review. // Bioresource Technol. 2008. Vol. 99. N 10. P. 4044−4064.

55. Hess, H.D. Strategic use of tannins as means to limit methane emission from ruminant livestock / Hess H.D., Tiemann T.T., Noto F., Carulla J.E., Kreuzer M. // International Congress. Series N 1293, Elsevier, The Netherlands. 2006. P. 164−167.

56. Wina E. The impact of saponins or saponin-containing plant materials on ruminant production: A review. / Wina E., Muetzel S., Becker K. // J. Agricul. Food Chem. 2005. Vol. 53. N21. P. 8093−8105.

57. Hristov, A.N. Evaluation of several potential bioactive agents for reducing protozoal activity in vitro / A.N. Hristov, M. Ivan, L. Neill, T.A. McAllister // Animal Feed Sci. Technol. 2003. Vol. 105. N 1−4. P. 163−184.

58. Dongowski, G. Unsaturated oligogalacturonic acids are generated by in vitro treatment of pectin with human faecal flora / Dongowski G., Lorenz A. // Carbohyd. Research. 1998. — Vol. 314. — N 3−4. — P. 237−244.

59. Миндубаев, А. З. Метаногенез: Биохимия, Технология, Применение. / Мин-дубаев А.З., Белостоцкий Д. Е., Минзанова С. Т., Миронов В. Ф., Алимова Ф. К., Миронова Л. Г., Коновалов А. И. // Учен. зап. КГУ. Сер. естест. наук. 2010. Т. 152. Кн. 2. С. 178−191.

60. Filidei, S. Anaerobic Digestion of Olive Oil Mill Effluents: Evaluation of Wastewater Organic Load and Phytotoxicity Reduction. / Filidei S., Masciandaro G. and Cec-canti B. // Water, Air, & Soil Pollution. 2003. Vol. 145. N 1−4. P. 79−94.

61. Tiehm, A. Ultrasonic waste activated sludge disintegration for improving anaerobic stabilization / Tiehm A., Nickel K., Zellhorn M., Neis U. // Water Research. 2001. -Vol. 35,-N8.-P. 2003;2009.

62. Salsabil, M.R. Pre-treatment of activated sludge: Effect of sonication on aerobic and anaerobic digestibility. / Salsabil M.R., Prorot A., Casellasa M., Dagot C. // Chem. Engineer. J. 2009. Vol. 148. N 2−3. P. 327−335.

63. Nakashimada, Y. Direct conversion of cellulose to methane by anaerobic fungus Neocallimastix frontalis and defined methanogens. / Nakashimada Y., Srinivasan K., Murakami M" Nishio N. // Biotechnol. Lett. 2000. — Vol. 22. — N 3. — P. 223−227.

64. Kendall, K. Effects of dilution on methane entering an SOFC anode. / Kendall K., Finnerty C.M., Saunders G., Chung J.T. // J. Power Sour. 2002. — Vol. 106. — N 1−2. -P. 323−327.

65. Huang. J. Assessment of simulated biogas as a fuel for the spark ignition engine. / Huang J., Crookes R.J. // Fuel. 1998. — Vol. 77. — N 15. — P. 1793−1801.

66. Van Herle, J. Energy balance model of a SOFC cogenerator operated with biogas. / Van Herle J., Marechal F., Leuenberger S., Favrat D. // J. Power Sour. 2003. — Vol. 118.-N 1−2.-P. 375−383.

67. Kim, J. Effects of various Pretreatments for Enhanced Anaerobic Digestion with Waste Activated Sludge. / Kim J., Park C., Kim T.H., Lee M., Kim S., Kim S.W., Lee J. // J. Biosci. Bioeng. 2003. Vol. 95. -N 3. — P. 271−275.

68. Bari, S. Effect of carbon dioxide on the performance of biogas/diesel duel-fuel engine. / Bari S. // Renewable Energy. 1996. Vol. 9 (World Renewable Energy Congress). -N 1−4.-P. 1007−1010.

69. Lietti, L. NH3 oxidation during the catalytic combustion of biomasses-related fuels over Mn substituted hexaaluminates. / Lietti L., Groppi G., Ramella CM Catalysis Letters. — 1998. — Vol. 53. — N 1−2. — P. 91−95.

70. Han, S. Phosphine and methane generation by the addition of organic compounds containing carbon-phosphorus bonds into incubated Soil. / Han S.H., Zhuang Y.H., Zhang H.X., Wang Z.J., Yang J.Z. // Chemosphere. 2002. — Vol. 49. — N 6. — P. 651 657.

71. Bonin, P. Determination of the bacterial processes which are sources of nitrous oxide production in marine samples. / Bonin P., Tamburini C., Michotey V // Water Research. 2002. — Vol. 36. — N 3. — P. 722−732.

72. Kim, J. Effects of Various Pretreatments for Enhanced Anaerobic Digestion with Waste Activated Sludge. / Kim J., Park C., Kim T.H., Lee M., Kim S., Kim S.-W., Lee J. // J. Biosci. Bioengineer. 2003. Vol. 95. N 3. P. 271−275.

73. Mogensen, A.S. Potential for Anaerobic Conversion of Xenobiotics. / A.S.Mogensen, J. Dolfing, F. Haagensen, B.K.Ahring. // Adv. Biochem. Engineer./Biotchnol. 2003. Vol. 82. P. 69−134.

74. Rieger, P.-G. Xenobiotics in the environment: present and future strategies to obviate the problem of biological persistence. / Rieger P.-G., Meier H.-M., Gerle M., Vogt U., Groth T., Knackmuss H.-J. // J. Biotechnol. 2002. Vol. 94. N 1. P. 101−123.

75. S. Sinha, P. Chattopadhyay, I. Pan, S. Chatterjee, P. Chanda, D. Bandyopadhyay, K. Das and S.K.Sen. Microbial transformation of xenobiotics for environmental biore-mediation. // African J. Biotechnol. 2009. Vol. 8. N 22. P. 6016−6027.

76. R.K.Jain, M. Kapur, S. Labana, B. Lai, P.M.Sarma, D. Bhattacharya and I.S.Thakur. Microbial diversity: Application of microorganisms, for the biodegradation of xenobiotics. // Current Sci. 2005. Vol. 89. N 1. P. 101−112.

77. C.S.Harwood, G. Burchhardt, H. Herrmann, G.Fuchs. Anaerobic metabolism of aromatic compounds via the benzoyl-CoA pathway. // FEMS Microbiol. Rev. 1998. Vol. 22. N5. P. 439−458.

78. D. Perez-Pantoja, R. Donoso, L. Agullo, M. Cordova, M. Seeger, D.H.Pieper and B.Gonzalez. Genomic analysis of the potential for aromatic compounds biodegradation in Burkholderiales. // Environ. Microbiol. 2011. doi:10.1111/j.l462−2920.2011.2 613.x P. 1−27.

79. Heider, J. Anaerobic metabolism of aromatic compounds. / Heider J., Fuchs G. // Eur. J. Biochem. 1997. Vol. 243. N 3. P. 577−596.

80. Ferry, J.G. Biochemistry of Methanogenesis. / Ferry J.G. // Critical Rev. Biochem. Mol. Biol. 1992. Vol. 27. N 6. P. 473−503.

81. Ferry, J.G. Enzymology of one-carbon metabolism in methanogenic pathways. / Ferry J.G. // FEMS Microbiol. Rev. 1999. Vol. 23. N 1. P. 13−38.

82. Billington, R.S. A review of the kinetics of the methanogenic fermentation of lig-nocellulosic wastes. // J. Agricul. Engineer. Res. 1988. Vol. 39. N 2. P. 71−84.

83. Yang, S.-T. A Kinetic Model for Methanogenesis from Whey Permeate in a Packed Bed Immobilized Cell Bioreactor. / Yang S.-T.and Guo M.// Biotechnol. Bioengineer. 1991. Vol. 37. N 4. P. 375−382.

84. Borja, R. Kinetic modelling of the hydrolysis, acidogenic and methanogenic steps in the anaerobic digestion of two-phase olive pomace (TPOP). / Borja R., Martin A., Sanchez E., Rincon B., Raposo F. // Process Biochem. 2005. Vol. 40. N 5. P. 1841−1847.

85. Sosnowski, P. Kinetic investigations of methane co-fermentation of sewage sludge and organic fraction of municipal wastes. / Sosnowski P., Klepacz-Smolka A., Kaczorek K" Ledakowicz S. //Bioresource Technol. 2008. Vol. 99. N 13. P. 5731−5737.

86. R.Braun. Biogas, Methangarung organischer Abfallstoffe: Grundlagen und Anwendungsbeispiele. Springer Verlag, Wien, New York, 1982. 204 s.

87. Zubr, J. Methanogenic fermentation of fresh and ensiled plant materials. / Zubr J.// Biomass. 1986. Vol. 11. N3.P. 159−171.

88. Eckel H., Dohler H., Frisch J. Energiepflanzen. KTBL-Datensammlung mit Internetangebot. Kuratorium for Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V., Darmstadt, Leibniz-Institut fur Agrartechnik Potsdam-Bornim e. V., Potsdam. 2006.

89. M. Karpenstein-Machan. Energiepflanzenbau fur Biogasanlagenbetreiber. DLG-Verlag, Frankfurt am Main, 2005. 189 s.

90. Kacprzak, A. Co-digestion of agricultural and industrial wastes. / Kacprzak A., Krzystek L., Ledakowicz S. // Chemical Papers. 2010. Vol. 64. N 2. P. 127−131.

91. Rachana, S. Utilization of pomace from apple processing industries: a review. / Rachana S., Gupta D.K. // J. Food Sei. Technol. 2010. Vol. 47. N 4. P. 365−371.

92. Weinberg, Z.G. The survival of silage inocculent lactic acid bacteria in rumen fluid. / Weinberg Z.G., Muck R.E., Weimer P.J. // J. Appl. Microbiol. 2003. Vol. 94. N 6. P. 1066−1071.

93. Banemann D, Nelles M (2009) Von der Ernte bis in den Fermenter. VDI-Berichte. 2009. N 2057. S. 29¹⁶.

94. Muller, J. Thermische, chemische und biochemische Desintegrationsverfahren. / Muller J., Dichtl N., Schwedes J. // Korrespondenz Abwasser. 2003. Bd 50. N 6. S. 796 804.

95. Kim, J. Effects of various pretreatments for enhanced anaerobic digestion with waste activated sludge. / Kim J., Park C., Kim T.-H., Lee M., Kim S., Kim S-W., Lee J. // J. Biosci. Bioeng. 2003. Vol. 95. N 3. P. 271−275.

96. Lehmann T. Biogasanlagenbau-auf den Aufschluss kommt es an. Biogas 2008, Proc. Innovations Kongress, Osnabruck, 2008. P. 14−23.

97. Nickel K. Mehr Biogas durch Ultraschallbehandlung-erster Bericht aus der Praxis. Biogas 2008, Proc. Innovations Kongress, Osnabruck, 2008. P. 96−102.

98. Prechtel S., Anzer T., Schneider R., Faulstich M. Biogas production from substrates with high amounts of organic nitrogen. In: Proc. 10th World Congress Anaerobic Digestion 2004, Montreal. P. 1809−1812.

99. Gerhardt M. The use of hydrolytic enzymes in agricultural biogas production. In: Progress in Biogas, Stuttgart-Hohenheim. 2007. P. 247−254.

100. Ellenrieder, J. Combined mechanical enzymatic pretreatment for an improved substrate conversion when fermenting biogenic resources. / Ellenrieder J., Schieder D., Mayer W., Faulstich M. // Eng. Life Sei. 2010. Vol. 10. N 6. P. 544−551.

101. Schimpf U., Valbuena R. Increase in efficiency of biomethanation by enzyme application. Bornimer Agrartechnische Berichte. 2009. H. 68. S. 44−56.

102. Romano R.T., Zhang R., Teter S., McGarry J.A. The effect of enzyme addition on anaerobic digestion of Jose Tall Wheat Grass. // Bioresour. Technol. 2009. Vol. 100. N 20. P. 4564⁵⁷¹.

103. Morgavi, D.P. Resistance of feed enzymes to proteolytic inactivation by rumen microorganisms and gastrointestinal proteases. / Morgavi D.P., Beauchemin K.A., Nse-reko L.M. // J. Anim. Sei. 2001. Vol. 79. N 6. P. 1621−1630.

104. Biogas from Waste and Renewable Resources. Ed by D. Deublein and A. Steinhauser. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.: Weinheim, 2008. 443 p.

105. J. van der Lubbe. Handbook Biological Wastewater Treatment. Quist PublishingLeidschendam The Netherlands, 2007. 570 p.

106. Nizami, A.-S. What type of digester configurations should be employed to produce biomethane from grass silage? / Nizami A.-S., Murphy J.D. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2010. Vol. 14. N 6. P. 1558−1568.

107. Schulz H., Eder B. Biogas-Praxis. Grundlagen-Planung-Anlagenbau-Beispiele. Okobuchverlag, Staufen bei Freiburg. 2001. 165 s. (ISBN 3−922 964−59−1).

108. Gemmeke B., Rieger C., Weiland P. Biogas-Messprogramm II, 61 Biogasanlagen im Vergleich. FNR, Gulzow. 2009. 168 p.

109. Vieitez E.R., Gosh S. Biogasification of solid wastes by twophase anaerobic fermentation. // Biomass Bioenergy. 1999. Vol. 16. N 5. P. 299−309.

110. Parawira W., Read J.S., Mattiasson B., Bjornsson L. Energy production from agricultural residues: high methane yields in a pilot-scale two-stage anaerobic digestion. // Biomass Bioenergy. 2008. Vol. 32. N 1. P. 44−50.

111. Oechsner H., Lemmer A. Was kann die Hydrolyse bei der Biogas Vergarung leisten? VDI-Berichte. 2009. N 2057. S. 37−46.

112. Angelidaki I., Ellegaard L" Ahring B. Application of the anaerobic digestion process. In book: Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. Biomethanation II. Springer. 2003. P. 2−33.

113. Brauer A., Weiland P. Kontinuierliche Wasserstoffmessung zur Beurteilung der Prozessstabilitat von Fermentationsversuchen. VDI Berichte. 2009. N 2057. S. 22 372 247.

114. Ahring, B.K. Volatile fatty acids as indicators of process imbalance in anaerobic digesters. / Ahring B.K., Sandberg M., Angelidaki I. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1995. Vol. 43. N3. P. 559−565.

115. Nielsen, H.B. Regulation and optimization of the biogas process: propionate as a key factor. / Nielsen H.B., Uellendahl H., Ahring B.K. // Biomass Bioenergy. 2007. Vol. 31. N 11−12. P. 820−830.

116. Boe, K. Online headspace chromatographic method for measuring VF A in biogas reactor. / Boe K., Bastone D.J., Angelidaki I. // Water Sei Technol 2005. Vol. 52. N 1−2. P. 473¹⁷⁸.

117. Rieger, C. Prozessstorungern fruhzeitig erkennen. / Rieger C., Weiland P. // Biogas J. 2006. Vol. 4. N 1. P. 18−20.

118. Lossie U., Putz P. Targeted control of biogas plants with the help of FOS/TAC. Practice Report Hach-Lange. 2008. Available from: .

119. Kumar, R. Fate of bacterial pathogens in cattle dung slurry subjected to anaerobic digestion. / Kumar R., Gupta M.K., Kanwar S.S. // World J. Microbiol. Biotechnol. -1999. Vol. 15. N 3. — P. 335−338.

120. Purohit, P. Using renewable energy technologies for domestic cooking in India: a methodology for potential estimation. / Purohit P., Kumar A., Rana S., Kandpal T.C. // Renewable Energy. 2002. — Vol. 26. N 2. — P. 235−246.

121. Othman, M. Chicken dung biogas power generating system in Malaysia. / Othman M.Y.H., Yatin В., Salleh M.M. // Renewable Energy. 1996. Vol. 9 (World Renewable Energy Congress). -N 1−4. — P. 930−933.

122. Bucksch, S. The Swedish program for investigations concerning biofuels. / Bucksch S., Egeback K.-E // The Sci. Total Environ. 1999. — Vol. 235. N 1−3. — P. 293 303.

123. Weiland, P. Anaerobic waste digestion in Germany Status and recent developments. / Weiland P // Biodegradation. — 2000. — Vol. 11. N 6. — P. 415−421.

124. Djatkova, D. New method for assessing the performance of agricultural biogas plants. / D. Djatkova, M. Effenbergerb, A. Lehner, M. Martinova, M. Tesic, A.Gronauer. // Renewable Energy. 2012. Vol. 40. N 1. P. 104−112.

125. Jiang, X. A review of the biogas industry in China. / X. Jiang, S.G.Sommer, K.V. Christensen. // Energy Policy. 2011. Vol. 39. N 10. P. 6073−6081.

126. Kosaric, N. Liquid and gaseous fuels from biotechnology: challenge and opportunities / Kosaric N" Velikonja J. // FEMS Microbiol. Rev. 1995. — Vol. 16. N. — P. 111 142.

127. Моисеев, И. И. Альтернативные источники органического топлива. / Моисеев И. И., Плате Н. А., Варфоломеев С. Д. // Вестник Росс. Акад. наук. 2006. — Т. 76. -№ 3. — С. 252−261.

128. Василов, P.F. Перспективы развития производства биотоплива в России. Сообщение 3: биогаз // Вест, биотехнол. физ.-хим. Биолог, им. Ю. А. Овчинникова. -2007. Т. 3. -№ 3. — С. 54−61.

129. Корзникова М. В., Блохин А. Ю., Козлов Ю. П. Оценка степени конверсии органического вещества отходов животноводства и птицеводства в биогаз (на примере РФ) // Вестн. Воронеж, иос. ен-та. Сер. Хим. Биол. Фармация. 2008. № 2. — С. 108−111.

130. Л. И. Пугач, Ф. А. Серант, Д. Ф. Серант. Нетрадиционная энергетика возобновляемые источники, использование биомассы, термохимическая подготовка, экологическая безопасность: учеб. пособие. — Новосибирск: НГТУ, 2006. — 346 с.

131. И. А. Чернов. Амарант физиолого-биохимические основы интродукции. Казань: Изд-во Казанск. универ. — 1992. — 89 с.

132. Amaranthplant of the future. Book of abstracts 5th international symposium of the European Amaranth association, November 2008, Nitra, Slovak Republic. 2008. 116P.

133. Hill, R.M. Evaluation of food potential some toxicological aspects and preparation of a protein isolate from the aerial part of Amaranth. / Hill R.M., Rawate P.D. // J. Agr. and Food Chem. 1982. Vol. 30. N 3. P. 465−469.

134. G.M.Kavalali. The chemical and pharmacological aspects of Urtica. Ch. 3. In book: Urtica: therapeutic and nutritional aspects of stinging nettles. Ed. By G.M.Kavalali. Taylor & Francis, CRC Press. 2003. 91 p.

135. Мартыненко B.A., Груздев Б. И. Определитель сосудистых растений окрестностей Сыктывкара. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. — С. 211.

136. Жигачева, И. В. Антистрессовые свойства препарата мелафен / И.В. Жигаче-ва, Л. Д. Фаткуллина, И. Ф. Русина, А. Г. Шугаев, И. П. Генерозова, С. Г. Фаттахов, A.И. Коновалов // Докл. Акад. Наук. 2007. Т. 414. № 2. С. 263−265.

137. Захарова, К. А. Исследование ила в ходе биосорбционной обработки сточных вод гальванических производств. / Захарова К. А., Морозов Д. Ю., Шулаев М. В., Шагинурова Н. С. // Экология и промышленность России. 2007. № 10. С. 33−35.

138. Зарудий, Ф.С. 2,6-Ди-трет-бутил-4-метилфенол (дибунол, ионол, тонарол) классический антиоксидант (обзор). / Зарудий Ф. С., Зарудий Р. Ф., Гершанов Ф. Б., Гильмутдинов Г. З., Мышкин М. А., Новиков Т. А. // Хим.-фарм. Журн. 2001. N 3.C. 42−48.

139. В. Г. Артюхов, А. А. Пантявин. Математические методы в биологии. Учебно-метод. Пособие для вузов. Изд. ИПС Воронежск. гос. ун-та. 2007. 29 с.

140. Pisarikova, В. Chemical Composition of the Above-ground Biomass of Amaran-thus cruentus and A. hypochondriacus. / Pisarikova В., Peterka J., Trackova M., Moudry J., Zraly Z., Herzig I. // Acta Vet. BRNO. 2006. Vol. 75. N 1. P. 133−138.

141. П. Ф. Кононков, В. К. Гинс, М. С. Гинс. Амарант перспективная культура 21 века. Москва: Изд. Российского ун-та дружбы народов. 1999. 296 с.

142. Latham, M.J. Effect of Low-Roughage Diets on the Microflora and Lipid Metabolism in the Rumen. / Latham M.J., Storry J.E., Sharpe M.E. // Applied Microbiology. 1972. Vol. 24. N6. P. 871−877.

143. Kurenkov, V.F. Application of polyacrylamide flocculants for water treatment. / Kurenkov V.F., Hartan H.-G., Lobanov F.I. // Butlerov Commun. 2002. Vol. 3. № 11. P. 31−40.

144. Mursec, B. Analysis of different substrates for processing into biogas. / Mursec В., Vindis P., Janzekovic M., Brus M., Cus F. // J. Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2009. Vol. 37. N 2. P. 653−659.

145. Balodis, O. Biomass yield of different plants for biogas production. / Balodis O., Bartusevics J., Gaile Z. // Proceedings of the 8th Internat. Sci. Pract. Conf. «Environ. Technol. Resour.». 2011. Vol. 1. P. 238−245.

146. Balezentiene, L. Chemical Composition of galega mixtures silages. / L. Balezentiene, S. Mikulioniene. // Agronomy Research. 2006. Vol. 4. N 2. P. 483−492.

147. Е. Н. Офицеров, В. И. Костин. Углеводы амаранта и их практическое использование. Под ред. Акад. Ю. С. Оводова. Ульяновск. 2001. 180 с.

148. C.Paulsen. Determination of methanogenic potential of an apple processing wastewater treatment system. Diss, of Master Sci. Food Sci. Univer. of Stellenbosch. 2006. 101 p.

149. Coalla, H.L. Biogas generation apple pulp. / Coalla H.L., Fernandez J.M.B., Moran M.A.M., Bobo M.R.L. // Bioresource Technol. 2009. Vol. 100. N 17. P. 3843−3847.

150. Liu, W. Thermophilic anaerobic digestion of sugar beet tailings. / Liu W., Pul-lammanappallil P.C., Chynoweth D.P., Teixeira A.A. // Transactions of the ASABE. 2008. Vol. 51. N2. P. 615−621.

151. Rajeshwari, K.V. State-of-the-art of anaerobic digestion technology for industrial wastewater treatment. / Rajeshwari K.V., Balakrishnan M., Kansal A., Lata K., Kishore V.V.N. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2000. Vol. 4. N 2. P. 135−156.

152. Braun R. Anaerobic digestion: a multi-faceted process for energy, environmental management and rural development. P. 335−416. In book: Improvement of crop plants for industrial end uses. Ed. by P.Ranalli. Springer, 2007. 533 p.

153. С. Ю. Селивановская, П. Ю. Галицкая. Биологические методы в оценке токсичности отходов и почв. Изд-во: Казанский университет. Казань, 2011. 96с.

154. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТПО ПОЛУЧЕНИЮ БИОГАЗА.

155. Обслуживание оборудования установки биогаза производить в соответствии с инструкциями по обслуживанию, см. раздел 2.2.

156. Лабораторная комната в корпусе модельных установок (к. 208 КМУ), где производится биогаз, оборудована потолочными датчиками задымления, сигнал от которых поступает на пульт охраны Института (главный корпус).

157. Контроль за выполнением данной инструкции возлагается на руководителя подразделения, его заместителя и руководителя группы, в которой выполняется работа.

158. Ответственность за выполнение настоящей инструкции несут лица, работающие в лаборатории биогаза.

159. Лица, нарушавшие инструкцию по работе в лаборатории, привлекаются к ответственности.

160. Контроль и ответственностьРАЗРАБОТАНО: Аспирант лаборатории ХБИД.Е. БелостоцкийТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ БИОГАЗАФитомасса.