Struktura projektu obejmuje 3 główne etapy prac, w ramach których zostały wyszczególnione konkretne zadania badawcze:
Etap I – Charakterystyka potencjalnych substratów do procesu fermentacji metanowej
Etap ten obejmuje pozyskanie odpowiednich substratów, przeprowadzenie kompleksowych badań tych odpadów – analizy fizykochemiczne (sucha masa, odczyn, zawartość azotu ogólnego i węgla organicznego, P, K, Ca, Mg i metali ciężkich: Cd, Zn, Cu, Pb, Ni, Cr, Hg), mikrobiologiczne (ogólna liczebność bakterii i grzybów, sanitarna ocena substratów oraz molekularna identyfikacja mikroorganizmów natywnie bytujących w odpadach, ze szczególnym uwzględnieniem właściwości wyizolowanych drobnoustrojów) oraz badanie biogazodochodowości tych materiałów (zmierzenie ilości i zbadanie jakości biogazu jaki można uzyskać w wyniku fermentacji badanych surowców z wykorzystaniem specjalistycznych bioreaktorów).
Charakterystyka drobnoustrojów zostanie przeprowadzona na podstawie zdolności metabolizowania związków węglowych z wykorzystaniem specjalistycznego systemu Biolog. W identyfikacji zostaną wykorzystane metody biologii molekularnej oparte na amplifikacji materiału genetycznego w reakcji PCR z odpowiednimi starterami i analizie sekwencji z wykorzystaniem sekwenatora.
Po szczegółowej analizie uzyskanych wyników zostaną ustalone proporcje odpadów, które będą unieszkodliwiane w procesie fermentacji metanowej w warunkach laboratoryjnych. W wyniku przeprowadzonych prac badawczo-naukowych zostaną opracowane podstawowe założenia teoretyczne i parametry techniczne innowacyjnego i ekologicznego doboru substratów unieszkodliwianych w procesie fermentacji. Odpowiednio dobrane substraty procesu fermentacji metanowej będą podstawą do opracowania dla nich innowacyjnego biopreparatu ułatwiającego i przyspieszającego beztlenowe przetwarzanie odpadów przy jednoczesnej wysokiej produkcji biogazu.
Etap II – Opracowanie innowacyjnego biopreparatu wspomagającego zoptymalizowanie procesu fermentacji metanowej wybranych substratów
Etap ten dotyczy głównie mikrobiologicznych aspektów fermentacji metanowej zaproponowanych substratów, interakcji pomiędzy drobnoustrojami i określenia ich właściwości. Metodyka będzie obejmowała cykliczne sprawdzanie i monitorowanie parametrów procesu fermentacji metanowej, ze szczególnym uwzględnieniem mikroorganizmów rozwijających się w masie fermentacyjnej. Kolejnym istotnym elementem tego etapu badań będzie określenie właściwości enzymatycznych drobnoustrojów wyodrębnionych z masy fermentacyjnej oraz analiza składu biogazu wraz z oceną jego jakości mikrobiologicznej. Metodologia badania biogazu obejmie analizę jego składu chemicznego z wykorzystaniem analizatorów biogazu oraz jakości mikrobiologicznej biogazu z wykorzystaniem metody zderzeniowej. Wyizolowane drobnoustroje zostaną zidentyfikowane z wykorzystaniem metod molekularnych z uwzględnieniem ich właściwości metabolicznych.
Kluczowe badania różnorodności mikroorganizmów będą przeprowadzone kompleksowo z wykorzystaniem najnowocześniejszych technik badawczych opartych na identyfikacji mikroorganizmów z wykorzystaniem amplifikacji DNA wyizolowanego z masy fermentacyjnej w reakcji PCR z dobranymi odpowiednio starterami oraz na podstawie metabolizowania różnych źródeł węgla z wykorzystaniem systemu Biolog. Kolejnymi krokami w tym etapie badań będą:
-określenie właściwości mikroorganizmów poprzez ocenę aktywności wybranych enzymów istotnych z punktu widzenia procesu fermentacji metanowej
-wyselekcjonowanie najbardziej aktywnych szczepów i ewentualne wprowadzenie szczepów o znanych właściwościach przydatnych podczas prowadzonego procesu z uznanych kolekcji mikroorganizmów
-dobór odpowiedniego nośnika dla wyselekcjonowanych szczepów mikroorganizmów oraz opracowanie sposobu wytwarzania biopreparatu, łącznie z hodowlą drobnoustrojów
-określenie oddziaływania opracowanego biopreparatu na przebieg procesu fermentacji metanowej poprzez prowadzenie procesu w specjalistycznych bioreaktorach z dodatkiem tego preparatu i stałe monitorowanie przebiegu procesu.
Etap III – Ocena możliwości zagospodarowania osadów pofermentacyjnych
Ocena oddziaływania tych odpadów na środowisko glebowe zostanie przeprowadzona w warunkach laboratoryjnych. Analiza jakości otrzymanego osadu pofermentacyjnego pod względem właściwości nawozowych i sanitarnych zapewni kompleksową ocenę tych odpadów. W ramach wymienionego etapu zostanie przeprowadzona również ocena jego oddziaływania na środowisko glebowe, zwłaszcza mikrobiologiczne i biochemiczne wskaźniki jakości gleb, które podlegają kontroli w ramach monitoringu środowiska. Metodyka analiz będzie zgodna z ogólnie przyjętymi standardami jakości procedur badawczych w odniesieniu do tego typu badań. Wynikiem prac będzie kompleksowa ocena osadu pofermentacyjnego oraz wskazanie możliwości jego rolniczego zagospodarowania.
Struktura projektu:
