什么是厌氧消化(Anaerobic Digestion)？

厌氧消化是一种生物过程，细菌在不需要氧气的情况下将有机物分解成更基本的化合物。这些细菌被认为大约在38亿年前就出现在地球上，在植物出现之前是地球上主要的生命形式生命起源于大约3.2亿年前，厌氧消化在缺乏氧气的自然环境中继续，如沼泽、积水的土壤，厌氧消化的生物过程需要几种细菌通过水解、发酵、产醋四个步骤分解有机物，厌氧消化产生甲烷气体作为废水处理的副产品，人类工业厌氧消化的主要用途是产生沼气用于燃料和发电。这是在处理农业废物（如粪便或城市垃圾）的废物处理设施中进行的。酿酒工业也依靠厌氧消化将啤酒生产的有机副产品分解成甲烷燃料，否则必须由城市废水处理系统处理。当有机物（如牛粪）被厌氧细菌消化分解时，会产生沼气。自然界中的厌氧消化过程也有助于产生一种已知的可再生能源作为天然气。虽然天然气是一种化石燃料，但它含有大约80%的甲烷以及其他相关气体，如丙烷和丁烷，并且比石油等其他化石燃料更容易由地球产生它是一种矿物燃料，通常与煤和石油等其他矿物燃料一起沉积。工业生物质反应器处理像粪肥这样的生物质废物来产生燃料，通常产生的甲烷气体体积百分比低于天然气中所含的量沼气池为50%至80%的甲烷，其中20%至50%含有大量二氧化碳形式的废气，在这一过程中还会产生其他具有一定商业价值的微量气体，如氢、氮、氧等，同时还产生硫化氢、碳等必须安全处置的有毒气体一氧化碳。有效消化废物所必需的生物过程可能是复杂的，并且依赖于严格控制的条件。温度是这个过程中的一个主要问题，因为分解废物的细菌在不同的水平上生长得最好。有些细菌是中温的，在98华氏度（36.7摄氏度）的温和温度下茁壮成长，有些是嗜热的，在130华氏度（54.4摄氏度）的较高的最佳温度下茁壮成长，而其他因素，如生物质混合物的水固比和作为有机物的碳氮比也会被化学降解。厌氧消化中使用的两种主要细菌是产气细菌和产甲烷细菌，虽然它们是串联使用的，但在产气细菌在厌氧消化过程中产生化学醋酸盐，产甲烷细菌产生甲烷。生物质材料经过四个阶段有效回收甲烷水解阶段利用水将固体或半固体分解成更简单的化合物，然后通过发酵或产酸将碳水化合物链结构分解成更基本的化合物，如氨、氢和有机酸。然后，在该过程的第三步中使用乙酰化，产气细菌将有机酸转化为乙酸，同时转化为氢气和二氧化碳等副产品。产甲烷的最后一步是利用产甲烷细菌将醋酸、氢气和二氧化碳的主要最终产物合成甲烷，厌氧菌不需要氧气来分解有机物。