Fáze anaerobní digesce

Anaerobní digesce probíhá ve čtyřech fázích nazývaných: hydrolýzní, acidogenní, acetogenní a methanogenní.

Hydrolýzní fáze

V této fázi je důležitá přítomnost anaerobních bakterií, které přeměňují makromolekulární látky na nízkomolekulární látky. Bakterie k tomu využívají extracelulárních hydrolytických enzymů, které samy produkují. Mezi štěpené makromolekulární rozpuštěné i nerozpuštěné organické látky patří například bílkoviny, polysacharidy, tuk, celulóza atd. Mezi nízkomolekulární látky rozpustné ve vodě, které anaerobní bakterie vytvoří v průběhu hydrolýzní fáze patří monosacharidy, aminové kyseliny, mastné kyseliny, voda aj.

Acidogenní fáze

Acidogenní fáze nazývaná taktéž kyselou fází (acidogeneze), následuje bezprostředně po fázi hydrolýzní. Produkty hydrolýzní fáze jsou zde vstupními materiály a budou štěpeny na ještě jednodušší organické látky, jako jsou kyseliny, alkoholy, CO₂, H₂, apod. Fermentací těchto látek se tvoří řada konečných produktů. Tyto produkty jsou závislé nejen na charakteru původního substrátu, ale také na podmínkách prostředí za jakých proces probíhá. Fermentací těchto látek se tvoří řada konečných redukovaných produktů, které jsou závislé na charakteru původního substrátu a podmínkách prostředí. Při nízkém parciálním tlaku vodíku jsou produkovány hlavně kyselina octová, CO₂ a H₂ a při vyšším parciálním tlaku vodíku jsou produkovány vyšší organické kyseliny, kyselina mléčná, ethanol, apod.

Acetogenní fáze

V této fázi probíhá oxidace produktů acidogeneze na CO₂, H₂ a kyselinu octovou. Kyselina octová je tvořena acetogenní respirací CO2 a H2 homoacetogenními mikroorganismy. Účast těchto mikroorganismů produkujících vodík je nezbytná, protože rozkládají kyselinu propionovou a ostatní organické kyseliny, které jsou vyšší než octová, alkoholy a některé aromatické sloučeniny. Jsou zde zastoupeny i minoritní skupiny organismů (sulfátreduktanty, nitrátreduktanty) produkující vedle kyseliny octové a vodíku také sulfan a dusík. Produkty této fáze jsou tedy CO₂, H₂, kyselina octová, sulfan a dusík.

Methanogenní fáze

Neboli methanogeneze,je poslední fází procesu anaerobní digesce. V této fázi jsou přítomny methanogenní bakterie, které rozkládají některé jednouhlíkaté látky jako je methanol, kyselina mravenčí, metylamin, CO₂, H₂ na CO a kyselinu octovou. Jsou nejdůležitější trofickou skupinou, mají specifické požadavky na substrát i životní podmínky a vedle acetogenů zpracovávajících kyselinu propionovou se často stávají limitujícím faktorem celého procesu.

Schéma anaerobního rozkladu za tvorby bioplynu:

Schéma čtyřfázové anaerobní digesce:

Faktory anaerobní digesce

Každý proces je limitován určitými faktory. Tyto faktory je nutné dodržet, aby byla zaručena kvalita průběhu anaerobní digesce.

-teplota procesu - teplota prostředí se volí v závislosti na kultuře mikroorganismů, které jsou použity pro uskutečnění procesu. Nejčastěji jsou využívány tzv. mezofilní teploty (tj. okolo 35°C).
-pH - hodnota pH je velice důležitá. Mikroorganismy jsou nejčastěji schopny růst v neutrální oblasti okolo 6,5 - 7,5
-živiny - potřebný poměr živin se udává jako CHSK:N:P v rozmezí 300:6,7:1. Vedle těchto prvků jsou neméně důležité také stopová množství některých prvků, která mohou zvyšovat methanogenní aktivitu např. Na, K, Ca, Se, Ni, Co, atd.
-toxické a inhibující látky - amoniak a mastné kyseliny jsou látky s inhibičními účinky nejčastěji se vyskytující. Mohou ovlivnit nebo zcela zastavit proces. Tvorba mastných kyselin je závislá na pH procesu fermentace.