Альтернативная энергетика

Биомасса

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Метаногены, как группа микроорганизмов, в качестве источника энергии используют лишь определенную часть субстратов), а некоторые виды могут усваивать только одно-два соединения. Все виды метаногенов, за исключением палочек, усваивающих уксусную кислоту [27], и термофильных штампов Methanosarcina [7], потребляют для своего роста Н2 и С02

Метаногены, образующиеся в рубце, обнаруживают филогеническую близость по степени поглощения водорода, и утилизация водорода Км составляет примерно 1 мкмоль [29]. Установлено также, что при анаэробном перегнивании для образования СН4 расходуется большое количество водорода. В связи с быстрым расходом водорода метаногенами поддерживается низкая его концентрация, примерно в рубце [32]. Для многих видов метаногенов эквивалентным источником энергии является муравьиная кислота.

Важным субстратом для метаногенов является уксусная кислота: примерно 65-70% метана, образующегося при перегнивании органических веществ сточных вод [33, 34] и осадков озер [35], получается за счет метильной группы уксусной кислоты. По-видимому, всего лишь некоторые виды метаногенов способны расщепить уксусную кислоту; в чистом виде из них были выделены только Methanosarcina barkeri. Расщепление  уксусной  кислоты  происходит  в  соответствии с  реакцией

Несмотря на то что величина AG0' настолько мала, что при протекании реакции в стандартных условиях ее едва лишь хватит для образования одного моля аденозинтрифосфата (AG0'= — 31,6 кДж) [31], Methanosarcina barkeri получают достаточно энергии для роста за счет катаболизма уксусной кислоты в отсутствие любого другого субстрата [36-38]. Очевидно, что именно вследствие малого значения AG°' наблюдается относительно медленный рост метаногенов на данном субстрате. Предпочтительные источники энергии, такие, как Н2 или СН3ОН, могут регулировать расщепление уксусной кислоты микробами Mechanosarcina barkeri способом, похожим на катаболитную репрессию, т. е. когда один или более ферментов, требующихся для расщепления уксусной кислоты, репрессируются [38]. Роль, которую играет Н2 в регулировании расщепления уксусной кислоты в естественной экосистеме, пока еще не выяснена. Кратковременный контакт с Н2 не оказывает влияния на расщепление уксусной кислоты в иле [29] или в культурах [39], содержащих палочки, расщепляющие уксусную кислоту. Возможно, что в этом случае инкубационный период настолько мал, что не позволяет судить о влиянии существующих ферментов, требующихся для расщепления уксусной кислоты.

Другие субстраты, используемые Methanosarcina barkeri, включают метанол и N-метильные соединения [40], такие, как метил-, диметил-или триметиламин. В осадках озер метаногенным субстратом оказался метилмеркаптан [41], однако микроорганизм, вызывающий его расщепление, неизвестен до сих пор.