CS270037B1 - Způsob likvidace odpadů obsahujících celulózu metanovým kvaěením - Google Patents

Abstract

řešeni §e týká zpracováni odpadů s ob-! sáhem celulózy, při kterém se odpady před j metanovým kvašením zpracuji enzymatickým { komplexem celulolytických enzymů v takovém množství, aby ve výsledné směsi byla ales-! poň 1 jednotka aktivity c *

Description

Vynález se týká způsobu likvidace odpadů, obsahujících celulózu, metanovým kvašením za použití celulolytických enzymů.

Úměrně se zvyšováním výroby roste i objem vznikajících odpadů a v souvislosti s postupným vyčerpáváním prvotních surovin je nutné na ně pohlížet jako na potenciální druhotné zdroje a usilovat o jejich další využití. Tradičním způsobem pro zpracovávání odpadů obsahujících celulózu je metanové kvašení - metanizace, to jest mikrobiální rozklad organické hmoty za anaerobních podmínek za současné produkce energeticky bohatého bioplynu. Typickým rysem metanizace je její pomalost, jde-li o rozklad materiálů obsahujících velký podíl nerozpuštěných látek, a to hlavně polymerů celulózového charakteru. Tak je tomu například u odpadů ze zemědělské výroby. Uikrobiální hydrolýza je zdlouhavá a rozklad látek celulózového charakteru není důkladný. Následkem toho proces vyžaduje stavbu velkoobjemových zařízení, dlouhé doby prodlení a velká část organické hmoty zůstane'nevyužita. To věe nepříznivě ovlivňuje ekonomickou stránku děje.

Současné způsoby intenzifikace metanizace spočívají v použití zakotvené biomauy v tzv. biof Umových reaktorech nebo v provozování reaktoru při zvýěené teplotě, tzv. termofilní metanisaoe, Nevýhodou prvého způsobu jo to, žs jo prakticky omezen pouze na zpracovávání rozpuětěných substrátů a nevýhodou druhého je velká spotřeba margio na ohřev a značná nestabilita procesu.

Výše uváděné nevýhody se odstraní postupem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že odpady se zpracují před vlastním procesem metanového kvašení enzymatickým komplexem celulolytických enzymů v takovém množství, aby ve výsledné směsi byla alespoň jedna jednotka aktivity ο_χ· Zdroj enzymů není pro postup podle vynálezu rozhodující, ale s ohledem na ekonomiku provozu je výhodné využívat odpadní enzymové aktivity z výroby celulóz, eventuálně přímo kultivační kapaliny z této výroby.

Po celou dobu enzymové reakce je nutné udržovat pH a teplotu reakční směsi v takovém rozmezí, které zaručuje funkceschopnost použitých enzymů. Toto rozmezí je specifické pro každý konkrétní zdroj enzymů a v důsledku toho není prakticky možné stanovit hodnoty pH a teploty, které by vyhovovaly všem celulolytickým enzymům. Avšak nejčastšji používané celulózy pocházejí z plísní Trichoderma a Aspergillus a pracují při pH 2 až 7 a při teplotách 20 až 70 °C s tím, že optimální hodnoty leží mezi pH = 4 až 5 a 45 až 55 °C. Enzymovou reakci je,výhodné realizovat za mírného míchání.

Celulolytické enzymy obvykle vytváří vícesložkový enzymatický komplex, který vykazuje tři typické aktivity:.

Ci ... exo-l,4-/í-glukanáza.

ο_χ ... endo-l,4-/í-glukanáza.

c₂ ... glukosidáza.

Jednotka aktivity typu ο_χ je definována jako počet miligramů redukujících cukrů uvolněných jedním mililitrem enzymového preparátu za 30 minut v roztoku nasyceném karboxymetylcelulózou při pH ³ 4,5 a teplotě 55 °C.

Výše popsaným postupem upravené odpady slouží jako výchozí substrát pro metanové kvašení v jakémkoli typu používaných bioplynových reaktorů. Postupem lze zpracovávat veškeré odpady obsahující celulózu, jako například odpady z velkochovů hospodářských zvířat, zemědělské odpady, domovní i komunální odpady, odpady z výroby celulózy a papíru a další. '

CS 270037 Bl

Výhody postupu podle vynálezu spočívají v tom, že dojde ke zvýšení rychlosti metanizačního procesu a prohloubí se rozklad odpadů v důsledku čehož se sníží potřebný objem zařízení a spolu s tím i provozní náklady. Navíc vzroste produkce bioplynu.

Příklad

Na obrázku jsou uvedeny typické výsledky rozkladu prasečí kejdy při metanovém kvašení vyjádřené časovým průběhem CHSKq^ (chemická spotřeba kyslíku) kejdy. Křivka a představuje kejdu surovou a křivka b kejdu podrobenou enzymové předůpravě celulózou z T. viride. Reakční podmínkyt aktivita ο_χ = 8 jednotek, pH = 4,7, teplota 40 °C, čuh 4U hodin.

Z obrázku je patrný rozdíl v rychlosti děje! hodnoty CHSK asi 10 gl“^ je při použití enzymové předúpravy dosaženo za dobu asi Skrát menší než bez'užití této předúpravy.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob likvidace odpadů, obsahující celulózu, metanovým kvašením, vyznačující se tím, že se odpady zpracují před vlastním procesem metanového kvašení enzymatickým komplexem celulolytických enzymů v takovém množství, aby ve výsledné umfiei byla alespoň 1 jednotka aktivity ο_χ.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se jako zdroj celulolytických enzymů použijí odpadní vody z výroby těchto enzymů nebo přímo kultivační kapalina z této výroby.
3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím·, že se enzymatické zpracování provádí při teplotě 20 až 70 °C, pH 2 až 7, výhodně za mírného míchání.