Метанобразующие бактерии (метаногены) - морфологически разнообразная группа, объединяемая двумя общими для всех ее представителей признаками: облигатным анаэробиозом и способностью образовывать метан.Большинство метанобразующих бактерий имеют температурный оптимум для роста в области 30-40 градусов по С, т.е. являются мезофилами , но есть виды, у которых оптимальная зона сдвинута в сторону более низких (25 градусов по С) или высоких (55-65 градусов по С) температур.В качестве источника углерода и энергии для роста метаногены используют узкий круг соединений. Наиболее универсальными источниками углерода и энергии для них является газовая смесь Н2 и СО2. Следующими по распространенности источниками углерода и энергии служат формиат ацетат , метанол , метиламины и моноокись углерода. могут быть некоторые витамины группы В, ацетат,пируват , сукцинат , отдельные аминокислоты, дрожжевой экстракт .В качестве источника азота метаногены используют аммонийный азот или некоторые аминокислоты. Для ряда видов показана способность к азотфиксации. Источником серы могут служить сульфаты ,сульфид или серосодержащие аминокислоты. Метанобразующие бактерии представляют определенный практический интерес как продуценты витамина B12 и газообразного топлива — метана. осуществляют карбонатное дыхание - процессокисления молек-го водорода. конечн.акцептором является углекислый газ. они являются единственными организмами, способными вызвать катаболизм уксусной кислоты и водорода с образованием газообразных продуктов в отсутствие солнечной энергии.
Под действием ферментов и коферментов, вырабатываемых метанобразующими бактериями, завершается цикл брожения, в результате чего образуется метан и углекислый газ, входящие в состав биогаза.
Метан широко распространён в природе.Он является главной составной частью многих горючих газов как природных (90-98%),так и искусственных,выделяющихся при сухой перегонке дерева ,торфа,каменного угля,а также при крекинге нефти
Метан выделяется со дна болот и из каменноугольных пластов в рудниках,где он образуется при медленном разложении растительных остатков без доступа воздуха,Поэтому метан часто называют болотным газом или рудничным газом
В лабороторных условиях метан получают при нагревании смесси ацетата натрия с гидроксидом натрия:
200 *C
CH3|COONa +NaO|H=Na2CO3 + CH4|
Анаэробное окисление метана — процесс окисления метана до углекислого газа, производимый некультивируемыми археями близкими к Methanosarcinales, в ассоциации с сульфатредуцирующими и денитрифицирующимибактериями при отсутствии в среде молекулярного кислорода.
Метанотрофные бактерии — группа метилотрофов, способная использовать метан в качестве единственного источника как углерода, так и энергии. К ним относятся бактерии родовMethylomonas, Methylotrophus и др впервые обнаружены в почве в 1905 году.
Органические отходы могут подвергаться утилизации в процессе анаэробного разложения (метановое брожение). Этот процесс широко распространен в природе (разложение органических веществ в болотах, водоемах, почве, рубце животных и др.). Метановое брожение проводится в специальных аппаратах – метантенках. Разложению микроорганизмами подвергается целлюлоза и содержащие азот органические вещества. Анаэробное разложение органического вещества в биогаз проходит через несколько стадий:
1) гидролиз белков, липидов, полисахаридов в аминокислоты, углеводы, жирные кислоты;
2)ферментация мономеров до низших кислот и спиртов с образованием углекислоты и воды;
3) ацетогенная стадия, на которой образуются ацетат, водород, углекислота;
4) метаногенная стадия – образование метана из органических соединений.
На этих стадиях происходит последовательная смена микрофлоры, обеспечивающей разложение органического вещества: гидролитические бактерии сменяются водородпродуцирующими, а затем метанобразующими.
