Een microbiologisch proces

Via vergisting zet een consortium van verschillende soorten micro-organismen biomassa en organisch afval om naar biogas, een mengsel van methaan (CH4), koolstofdioxide (CO2), en kleinere bestanddelen (H2O, H2S, NH3, . . . ). Methaan is een energiedragend gas dat in een verbrandingsmotor kan worden omgezet naar stroom, warmte of mechanische arbeid (bv. auto). Anaerobe vergisting gebeurt spontaan in de natuurlijke omgeving: in de spijsvertering van de koe, moerasgas. . .maar deze omgeving kan door de mens worden geïmiteerd voor de productie van groene energie uit biomassa. Biogas kan ook worden gewonnen uit afvalwaterstromen (UASB) of historische stortplaatsen.

Het anaerobe vergistingsproces bestaat uit een reeks opeenvolgende metabolische processen die in vier fasen op te delen zijn: hydrolyse, acidogenese, acetogenese en methanogenese.

Schematische voorstelling van het vergistingsproces
Schematische voorstelling van de anaerobe fermentatie
 

De biomassa wordt door het hydrolyseproces afgebroken tot wateroplosbare organische bestanddelen. Dit is een traag proces dat beïnvloed wordt door de pH en verblijftijd in de reactor. Hydrolyse gebeurt extracellulair door enzymen die afgescheiden zijn door de bacteriën. Als tweede stap vindt verzuring plaats. De organische componenten worden hierdoor verder afgebroken tot vluchtige vetzuren (vb. azijnzuur, melkzuur, boterzuur) en alcoholen (vb. ethanol). Tijdens de acidogenese worden de resten zuurstofgas opgebruikt door facultatief anaërobe bacteriën. Op die manier wordt een anaëroob milieu gecreëerd dat noodzakelijk is voor de anaërobe methaanbacteriën. In de derde stap, de acetogenese, worden de intermediaire producten door acetogene bacteriën verder afgebroken tot azijnzuur, H2 en CO2. In de laatste stap wordt methaan gevormd. De methaanproductie komt tot stand door de inwerking van methaanbacteriën die het azijnzuur splitsten of CO2 reduceren met waterstofgas. Het is van belang om dit proces in de vergister goed op te volgen. Al deze biologische omzettingsprocessen moeten nauw aan elkaar gekoppeld blijven tijdens het volledige proces. Zoniet kan onder andere verzuring van de vergister optreden waardoor een stabiele omzetting uitblijft