Для получения биогаза в лабораторных условиях можно провести эксперимент с использованием органических отходов и метаногенных архей. Биогаз состоит в основном из метана (CH$_{4}$) и углекислого газа (CO$_{2}$), и его производство происходит в процессе анаэробного брожения органических веществ.
Цель эксперимента:
Изучить процесс получения биогаза из органических отходов в анаэробных условиях.
Материалы:
1. Органические отходы (например, измельчённые овощи, фрукты, трава, сельскохозяйственные отходы).
2. Бактерии метаногенов (метаногенные археи или бактерии, которые участвуют в образовании метана).
3. Анаэробные контейнеры (герметичные контейнеры для создания условий без кислорода).
4. Термометр (для контроля температуры).
5. Манометр (для измерения давления газов).
6. Трубки для отвода газа (для сбора биогаза).
7. Среда для культуры архей (питательная среда для метаногенных архей).
Ход работы:
1. Подготовка среды.
Измельчите органические отходы, такие как овощи и фрукты, до мелких частиц, чтобы ускорить процесс разложения.
Подготовьте анаэробный контейнер: это может быть герметичная банка или колба с герметичной крышкой, чтобы избежать попадания кислорода.
2. Инокуляция.
Добавьте в контейнер культуру метаногенных архей или используйте природные пробиотики, содержащие метаногены. Можно также использовать биогазовые генераторы (например, навоз или другие органические отходы, уже содержащие метаногенные микроорганизмы).
3. Создание анаэробных условий.
Поместите органические отходы в контейнер и закройте его герметично, чтобы создать условия без кислорода.
Установите контейнер в тёплом месте (температура около 30−40°C), так как для большинства метаногенных архей характерна термофильная среда.
4. Наблюдение за процессом.
Периодически измеряйте давление в контейнере с помощью манометра. Биогаз будет накапливаться, и давление в контейнере будет повышаться.
После нескольких дней или недель (в зависимости от условий и состава органических отходов) откройте контейнер и отведите газ с помощью трубки.
5. Анализ газов.
Соберите биогаз в специальный сосуд или использованный баллон, чтобы определить его состав.
Используйте газовый анализатор для проверки содержания метана и углекислого газа.
Ожидаемые результаты.
Образование биогаза в результате разложения органических веществ метаногенными микроорганизмами.
Преобладание метана в составе биогаза, а также присутствие углекислого газа.
Заключение.
Этот эксперимент позволит изучить процесс получения биогаза и продемонстрирует, как органические отходы могут быть использованы для получения энергии в виде метана.