4. Anaerobinen hajoaminen ja sen hallinta biokaasureaktorissa
4.1.1 Hydrolyysi Hajoamisen ensimmäisessä vaiheessa, hydrolyysissä, suuret orgaaniset molekyylit, kuten proteiinit, hiilihydraatit ja rasvat, pilkkoutuvat osasikseen ja liukoistuvat. Nämä syötteen sisältämät orgaaniset molekyylit ovat liian isoja, jotta mikrobisolut voisivat ottaa niitä sisäänsä ravinnokseen. Näin ollen solut tuottavat ja välittävät solun ulkopuolelle entsyymejä hoitamaan hajotustyön. Esimerkiksi hiilihydraatteja, kuten tärkkelystä, hajottavat amylaasi-entsyymit tuottaen sokereita, proteiineja hajottavat erilaiset proteaasit tuottaen aminohappoja, ja rasvoja hajottavat lipaasit tuottaen rasvahappoja ja glyserolia. Näitä entsyymejä tuottavia mikrobeja, bakteereita kutsutaan hydrolyyttisiksi bakteereiksi. Tyypillistä on, että monet hydrolyyttisiä entsyymejä tuottavat bakteerit osallistuvat myös seuraavan hajoamisvaiheeseen eli asidogeneesiin. Tällaisia ovat esim. Clostridium-, Ruminococcus- ja Bacteroides-suvun bakteerit. Yleisesti tunnetaan hyvin monia hydrolyysiin osallistuvia eri bakteerilajeja. Biokaasulaitoksen syötteet sisältävät tyypillisesti monenlaisia hiilihydraatteja. Hiilihydraatit voivat olla yksinkertaisia sokereita, joita ei tarvitse pilkkoa tai monia tuhansia sokerimolekyylejä sisältäviä polysakkarideja, kuten tärkkelystä, selluloosaa ja hemiselluloosaa. Näitä polysakkarideja on paljon kasvimateriaaleissa, kuten hedelmissä, vihanneksissa ja viljoissa. Lisäksi, esim. hedelmissä on yleisesti pektiiniä, joka on myös polysakkaridi. Eläinten varastopolysakkaridi on puolestaan glykogeeni. Polysakkaridit pilkkoutuvat hydrolyysivaiheessa tuottaen koostumuksensa mukaisia sokereita. Esimerkiksi, tärkkelyksestä ja selluloosasta saadaan glukoosia, hemiselluloosasta saadaan joukko erilaisia sokereita – glukoosia, ksyloosia, mannoosia ja arabinoosia. Hiilihydraattien lisäksi syötteet sisältävät yleisesti myös proteiineja. Erityisesti eläinperäisissä syötteissä voi olla korkeitakin proteiinipitoisuuksia. Proteiinin pilkkoutuessa muodostuu ensin lyhyempiketjuisia peptidejä ja lopulta aminohappoja. Aminohapoissa on nimensä mukaisesti jokin tai joitain aminoryhmiä, mikä tarkoittaa myös korkeita typpipitoisuuksia. Syötteissä on tyypillisesti erilaisia rasvoja, eläin- ja kasvirasvoja, hyvin vaihtelevia määriä riippuen syötteestä. Suuria rasvapitoisuuksia voi olla esim. teurastamojätteissä ja etenkin rasvanerotuskaivojen lietteessä. Rasvojen pilkkoutuessa muodostuu erilaisia rasvahappoja ja alkoholia (glyseroli).
61