Enzymy w akcji – redukcja kosztów produkcji energii

Dla większości instalacji biogazowych podstawowym substratem jest kiszonka z kukurydzy. Lecz z uwagi na jej wysoką cenę zaczęto poszukiwać dla niej alternatyw jak kiszonka z trawy i odpady z przetwórstwa rolno-spożywczego.

Niezależnie od substratu istotny jest jego stopień odfermentowania i biotransformacji związków organicznych w metan. Pomagają w tym enzymy hydrolityczne, które przyśpieszają rozkład dużych cząstek do substancji o strukturach prostszych, ułatwiając ich przyswajanie i zamianę w metan przez bakterie.

Enzymy to naturalne cząstki białkowe, regulujące przebieg procesów w organizmach żywych. Uczestniczą one zarówno w procesach syntezy i budowy struktur chemicznych, jak i w procesie ich rozkładu do cząstek prostszych.

Bakterie wydzielają enzymy i dzięki nim pozyskują niezbędne im substancje. Początkowo rozkładają wielkocząsteczkowe białka, peptydy, polisacharydy do związków prostszych, które ulegają zmianie w kwasy organiczne, alkohole, aldehydy, a te z kolei ulegają konwersji w składniki biogazu: CH4, CO2, O2, H2S i inne.

Bakterie w fermentatorach także produkują enzymy. Nie zawsze jednak produkcja enzymów przebiega z optymalną wydajnością, a struktura chemiczna i przestrzenna polimerów wchodzących w skład substratów jest bardziej zróżnicowana niż możliwości enzymów produkowanych przez bakterie żyjące w fermentatorze. Zasadne jest więc dodawanie enzymów, które pochodzą od organizmów innych niż żyjące w masie fermentującej.

Na rynku dostępny jest preparat enzymatyczny o nazwie P3 Digest firmy Alltech. Jest to kompleks enzymów hydrolitycznych, syntetyzowanych przez szczep grzyba Trichoderma longibrachitum, takich jak:

  • CELULAZY – rozkładające celulozę, polisacharyd zbudowany z cząstek glukozy;
  • KSYLANAZY – rozkładające ksylany, polisacharydy będące składnikiem ścian komórek roślin, np. kolb i łodyg kukurydzy, otręb, słomy i drewna;
  • BETAKLUKANAZY – odpowiedzialne za rozkład beta-glukanów – składnika m.in. zbóż.

W skład preparatu wchodzą też enzymy z grupy pektynaz, produkowane przez grzyba Aspergillus niger:

  • PEKTYNAZY – rozkładają pektyny występujące m.in w owocach, takich jak jabłka, czereśnie, pomarańcze, a także w marchwi.

 Zdj. Struktura przefermentowanego substratu po zastosowaniu Alltech Digest P3

Enzymy te powodują uwolnienie cząsteczek znacznie łatwiej ulegających fermentacji metanowej. Procesy takie zachodzą także bez dodatku enzymów z zewnątrz, ale wolniej i mniej wydajnie, przez co substrat jest nie w pełni strawiony. Dzięki preparatowi P3 Digest uzyskujemy składniki łatwo przekształcane przez bakterie w biogaz i lepszy stopień odfermentowania substratu, co w praktyce oznacza, że z jednej tony wsadu można uzyskać więcej biogazu.

Tekst: Ewa Reńska, Animal Nutrition Specialist, Alltech Poland