Czystość mikrobiologiczna pofermentu – jak o nią zadbać?
W środowisku fermentora bakterie z rodziny Enterobacteriaceae (np. Escherichia coli) czy Salmonella są eliminowane głównie dzięki konkurencji biologicznej. Fermentująca masa zawiera złożoną mikroflorę – liczne gatunki bakterii żyjące w symbiozie i komensalizmie. Odpady metaboliczne jednych mikroorganizmów stanowią pożywkę dla innych, tworząc cały łańcuch zależności, na końcu którego znajdują się bakterie produkujące metan. W takim środowisku stale toczy się walka o substancje odżywcze. Bakterie lepiej przystosowane do aktualnych warunków dominują, a słabiej przystosowane namnażają się wolniej i z czasem zanikają. Niektóre z nich, w tym potencjalnie chorobotwórcze, mogą osiągnąć poziomy niewykrywalne w analizach. Dodatkowo, na redukcję patogenów wpływają warunki chemiczne (np. pH, obecność kwasów organicznych, alkoholi, soli, metali) i fizyczne (temperatura, ciśnienie, siły ścinające podczas mieszania). Kluczowym czynnikiem jest również czas retencji – im dłużej bakterie pozostają w niesprzyjających warunkach, tym większa szansa na ich eliminację.
W biogazowniach, które mają stosunkowo nieduże fermentory (1000-2500 m3), które były wybudowane z myślą o stosowaniu w roli substratu kiszonki z kukurydzy, wykorzystanie odpadów o niższej niż kiszonka suchej masie znacznie skraca hydrauliczny czas retencji. Oznacza to, że szybciej wymienia się cała objętość fermentora i skraca się czas przebywania w nim bakterii, z kolei może prowadzić do niewystarczającej ich redukcji. Rozwiązaniem może okazać się przejście na fermentację termofilną (52–55°C), która skuteczniej eliminuje bakterie i jaja pasożytów w krótszym czasie. Dodatkowo warto rozważyć ogrzewanie zbiorników magazynowych nawet do 40–50°C, co wydłuża czas ekspozycji patogenów na niekorzystne dla nich warunki i poprawia efektywność procesu.
Ważnym etapem, na którym łatwo o błąd, jest pobieranie próbek. Każda próbka musi być reprezentatywna i odzwierciedlać stan całej masy pofermentu. Poferment powinien być dobrze wymieszany, a instalacja (rury, pompy, zawory itp.) dokładnie nim przepłukana. Końcówki króćców, z których pobiera się próbki, powinny być czyste, a jeżeli to możliwe wyparzone gorącą wodą lub parą wodną i odkażone alkoholem. Nawet brudne rękawice robocze stosowane podczas pobierania mogą być źródłem bakterii. Próbki należy pobierać do jałowych pojemników dostarczonych przez laboratorium, szczelnie i schłodzić do temperatury 3–4°C. Transport do laboratorium powinien nastąpić w ciągu 24 godzin w warunkach chłodniczych (np. pudło styropianowe + zamrożone wcześniej wkłady chłodzące).
Częstym błędem popełnianym przez operatorów biogazowni jest dozowanie niektórych substratów (np. nadmiarowej gnojowicy) do zbiorników magazynowych lub zbiorników przeznaczonych na dofermentowanie, zwłaszcza gdy nie są one aktywnie ogrzewane i mieszane. Takie warunki mogą być zbyt łagodne, by skutecznie redukować bakterie chorobotwórcze.
Prawidłowo przeprowadzony proces fermentacji metanowej, poprzedzony higienizacją lub sterylizacją odpadów odzwierzęcych, zapewnia znaczną redukcję liczebności bakterii potencjalnie chorobotwórczych lub wręcz całkowicie je eliminuje. Co więcej, przy zachowaniu odpowiedniego reżimu technologicznego higienizacja nie zawsze jest potrzebna, ponieważ sam proces fermentacji i warunki, w jakich zachodzi, spełniają podobne funkcje.
Równie ryzykowne jest stosowanie odpadów pochodzenia zwierzęcego bez uprzedniej higienizacji lub sterylizacji. Choć niektóre biogazownie uzyskują zgodę na tzw. alternatywne metody przetwarzania, muszą one udowodnić skuteczność eliminacji patogenów, co w praktyce bywa trudne i obarczone ryzykiem.
Jeśli w pofermencie wykryte zostaną bakterie Salmonella, jaja pasożytów (ATT) lub przekroczenia dopuszczalnych poziomów E. coli, należy:
- Sprawdzić, czy próbka została pobrana prawidłowo.
- W razie potwierdzenia przekroczenia norm:
- podnieść temperaturę pofermentu w zbiorniku magazynowym,
- jeśli to możliwe, przepuścić go ponownie przez fermentor pierwszego stopnia fermentacji,
- podnieść pH (np. przez dodatek wapna).
W trakcie badań są preparaty biologiczne, które posłużą do sanityzacji zakażonego pofermentu, ale ich powszechne stosowanie to jeszcze kwestia przyszłości. Możliwości jest więc niewiele, wymagają czasu i środków. Warto więc od samego początku dbać o ten parametr i wykonywać badania kontrolne na tyle wcześnie, by była pewność, że poradzimy sobie z ewentualnym problemem przed terminem umożliwiającym rozlewanie pofermentu na pola i zanim przepełnią się zbiorniki magazynowe. Warto też przewidzieć takie niespodzianki na etapie projektowania biogazowni i przeanalizować możliwość prowadzenia procesu w warunkach termofilnych, zamontowania ogrzewania w zbiornikach na dofermentowanie i magazynowych oraz wyposażenia obiektu w sprawne instalacje do higienizacji lub sterylizacji dozowanych substratów.
