Использование микроорганизмов в переработке отходов

Отходами биоконверсии целлюлозосодержашего сырья яляется лигнин, побочным продуктом – СО2, который образуется в достаточном количестве и может использоваться как товарная форма в сжиженном состоянии. Лигнин выделяется в больших количествах как побочный продукт в основных лесохимических производствах – целлюлозном и гидролизном [8].
Деградация полимерного лигнина происходит под воздействием внеклеточных ферментов – оксидоредуктаз грибов. К данным ферментам в первую очередь относятся лигнинолитические пероксидазы: лигнин-пероксидаза и Mn-пероксидаза, а также внеклеточная оксидаза – лакказа. Кроме того, лигнинолитичекий комплекс грибов содержит вспомогательные ферменты, в первую очередь производящие перекись водорода для пероксидаз и активные формы кислорода. Сюда включают такие ферменты, как пиранозооксидаза, глюкозооксидаза, глиоксальоксидаза, целлобиозодегидрогеназа [5].
Частично разлагают лигнин прокариоты: актиномицеты рода Streptomyces, бактерии родов Acinetobacter, Aeromonas, Nocardia, Pseudomonas. Актиномицеты участвуют в деметилировании ароматических колец молекулы лигнина, окислении боковых цепей и расщеплении эфирных связей. Они переводят лигнин в растворимое состояние, но полностью его не минерализуют. Бактерии минерализуют лигнин в процессах соокисления, кометаболизма, в частности в присутствии глюкозы. Анаэробные микроорганизмы не разрушают лигнин, но анаэробные бактерии рода Clostridium способны трансформировать его алифатическую часть [12].
В оптимальных условиях некоторые смешанные культуры микроорганизмов расщепляют лигнин на 40–55 % через 15–20 сут. В аэротенке при очистке сточных вод, образующихся в производстве древесно-волокнистых плит, лигнин распадается в течение 3–5 сут.
Лигносульфонаты — водорастворимые сульфопроизводные лигнина, образующиеся при сульфитном способе делигнификации древесины – представляют собой натриевые соли лигносульфоновых кислот с примесью редуцирующих и минеральных веществ. Лигносульфонаты имеют высокую поверхностную активность, что позволяет использовать их в качестве ПАВ в различных отраслях промышленности. Механизм разрушения технических лигнинов микроорганизмами, в особенности лигносульфонатов и гидролизного лигнина, сложен и до конца невыяснен [11].
В последнее время значительное внимание привлекает использование различных цсллюлозосодсржаших отходов агропромышленного комплекса как сырья для получения белковой кормовой массы. Это, естественно, вызывает необходимость изучения возможности использования такого одрсвесневевшего сельскохозяйственного сырья как субстрата для синтеза микробной биомассы [5].
Наиболее перспективными продуцентами биомассы признаны термотолерантные дрожжевые и дрожжеподобные грибы родов Pichia, Rhodotorula, Candida и др. интенсивно растущие на твердофазных растительных субстратах.
Реальными субстратами биоконверсии являются вторичные продукты агропромышленных предприятий (послеспиртовая барда, отходы хранения и переработки плодоовощного сырья, навозные стоки животноводческих и птицеводческих хозяйств и т.п.). Культивирование дрожжей на твердофазных субстратах рекомендовано вести при перемешивании не чаще 1 раза за 2 часа, температуре 28-300С в течение 24-48 часов. Установлена возможность сухого и жидкого фракционирования твердофазной дрожжевой биомассы, которая может быть рекомендована в качестве компонента пищевых продуктов, кормов или удобрений [11].
2.2 Технология получения биогаза