الية عمل الهضم الحيوي اللاهوائي
الية عمل الهضم الحيوي
اللاهوائي
من المهم جداً
إنَّ يأخذ مصمم الهاضم الحيوي اللاهوائي بنظر الاعتبار البيئة الداخلية للهاضم
الحيوي من إذ الحموضة ودرجة الحرارة ووقت التحلل المناسب لعدد كاف من بكتريا الميثانوجين
لاستكمال عملية تحويل الاحماض المولدة إلى غاز حيوي (Shelford وآخرون ، 2019). الهضم اللاهوائي عملية حساسة للغاية ، تقوم بها
الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة مع بعضها في مجتمع معقد موجود في نظام تقني مغلق
، يتحكم به مشغل مصنع الغاز الحيوي (Theuerl و Prochnow ، 2019). ومن المهم جداً إنَّ نفهم كيف
تسجيب الاحياء المجهرية لتدابير الادارة وكيف تؤثر هذه الاستجابة على عملية الهضم
(Theuerl وآخرون
، 2019). هناك الكثير من العوامل المؤثّرة في هذه العملية
منها درجة الحرارة وتغذية الهاضم الحيوي بالمخلفات وتغير تراكيز المواد الصلبة إلى
السائلة وتراكم مكونات الايض المثبط للعملية وغيرها الكثير (Theuerl و Prochnow ، 2019). وفي العقدين الاخيرين قدمت الابحاث
المكثفة رؤى جديدة في علم الاحياء المجهرية لعملية الهضم ، ولا تزال المعرفة
محدودة لدورة الميكروبات المتعلقة بإنتاج الغاز الحيوي (Theuerl وآخرون ،
2019). والكثير من هذه الاحياء المجهرية لا تزال وظائفها وادوارها البيئية غير
معروفة في عملية الغاز الحيوي (Calusinska وآخرون ، 2018 و Zhang وآخرون ، 2019).
بين Zhang وآخرون (2019) إنَّ
لتحقيق ادارة
الميكروبات القائمة على المعرفة من الظروري معرفة ما يلي:
·
تحديد
الكائنات الحية المرتبطة بالعملية على مستوى الأنواع.
·
توضيح امكإنَّيات
الكائنات الحية الدقيقة الايضية والعمليات التي تقوم بها (التنوع الوظيفي).
·
تقييم
الاليات البيئية الاساسية التي تنظم التفاعلات الحيوية وغير الحيوية ، على سبيل
المثال التكيف مع الظروف البيئية المتغيرة مؤقتا.
لهذا الغرض
، فقد بين Theuerl وآخرون (2019) إنَّ هناك
الحاجة إلى المزيد من البحث في المواضيع الاربعة الاتية:
·
الأنواع
الفردية: الجهود المبذولة لعزل الأنواع المعروفة والمجهولة وزرعها وتوصيفها تحتاج إلى
التوسع، ولاستكشاف استجابة الكائنات الحية الدقيقة للظروف البيئية المختلفة ، يجب
التركيز بشكل خاص على تحديد مركبات النمو عن طريق تنظيم عملية التمثيل الغذائي من
خلال تغيير المعايير الفيزيائية والكيميائية مثل درجة الحرارة وامداد المغذيات.
·
الميكروبات:
تقنيات التسلسل الجديدة مثل Nanopore-Sequencing (Shendure وآخرون ، 2017) ، ستكشف الميكروبات المتعلقة
بالغاز الحيوي باكمله ، ومن المفترض إنَّ يوضح التنوع الميكروبي إلى مستوى الأنواع
من خلال التسلسل الكامل لجينات rRNA وrrn-operon بدقة عالية (Kerkhof وآخرون ، 2017
و Calus وآخرون ، 2018).
·
بيئة
النظام: اوضح كل من Bouchez وآخرون (2016) و Karimi وآخرون (2017) إنَّه يمكن الحصول على رؤية متكاملة لجميع العلاقات
والتفاعلات الحيوية وغير الحيوية ، من الظروري وصف وفهم مستوى التنوع لميكروبات
الغاز الحيوي باستعمال شبكة التواجد المشترك Co-occurrence
network ،
او تحليلات الشبكة العصبية الاصطناعية artificial neural
networkanalyses (Zhang وآخرون ،
2019). وهذا يوفر فرصة للكشف ما اذا كانت الميكروبات تتاثر في حالة حدوث تغايرات
وكيف يمكن استعماله في مراقبة العملية (Theuerl وآخرون ، 2019). ويمكن
استبدال افراد من المجتمع الميكروبي مع ميكروبات اخرى تقوم بنفس الوظيفة ، وهذا
سوف يلعب دورا حاسما في ضمإنَّ عملية مستقرة (Ferguson وآخرون ،
2018).
·
التقييم: إنَّ
تطوير طرائق جديدة لتقييم قدرة المجتمع الميكروبي على التكيف مع الظروف البيئية
توفر فرصا لاستنباط مؤشرات الاداء الميكروبية ، وإنَّ وضع هذه الافكار حول
الميكروبات سوف توفر قواعد حول الابتكارات في عملية الرصد والتحكم وتصميم وتشغيل
الهاضم الحيوي ، ومن ثَمَّ تحسين الاداء البيئي والاقتصادي لمحطات الغاز الحيوي (Theuerl وآخرون ، 2019).
المصادر:
Bouchez, T.;
Blieux, A.L.; Dequiedt, S.; Domaizon, I.; Dufresne, A.; Ferreira, S.; Godon,
J.J.; Joulian, H.; Quaiser, A.; Martin-Laurent, F.; et al. 2016. Molecular microbiology
methods for environmental diagnosis. Environ. Chem. Lett. 14, 423–441. [CrossRef].
Calus, S.T.; Ijaz, U.Z.; Pinto, A.J. 2018. NanoAmpli-Seq: A workflow
for amplicon sequencing for mixed microbial communities on the nanopore sequencing platform.
GigaScience. 7. [CrossRef].
Calusinska, M.; Goux, X.; Fossépré, M.; Muller, E.E.L.; Wilmes, P.;
Delfosse, P.2018. A year of monitoring 20 mesophilic full-scale bioreactors reveals the
existence of stable but different core microbiomes in bio-waste and
wastewater anaerobic digestion systems. Biotechnol. Biofuels. 11, 196.
[CrossRef] [PubMed].
Ferguson, R.M.W.; Coulon, F.; Villa, R. 2018. Understanding
microbial ecology can help improve biogas production in AD. Sci.
Total Environ. 642, 754–763. [CrossRef] [PubMed].
Karimi, B.; Maron, P.A.; Chemidlin-Prevost Boure, N.; Bernard, N.;
Gilbert, D.; Ranjard, L. 2017. Microbial diversity and
ecological networks as indicators of environmental quality. Environ. Chem.
Lett. 15, 265. [CrossRef].
Shelford, T., C. Gooch, A.
Choudhury, and S. Lansing. 2019. A
Technical Reference Guide for Dairy-Derived Biogas Production, Treatment and
Utilization. UNIVERSITY OF MARYLAND, DEPARTMENT OF ENVIROMENTAL SCIENCE AND
TECHNOLOGY. 104 P.
Shendure, J.; Balasubramanian, S.; Church, G.M.; Gilbert,W.; Rogers,
J.; Schloss, J.A.; Waterston, R.H. 2017. DNA sequencing at 40: Past, present and future. Nature.
550, 345–353. [CrossRef] [PubMed].
Theuerl, S. , C. Herrmann , M. Heiermann , P. Grundmann , N. Landwehr,
U. Kreidenweis and A. Prochnow. 2019. The Future Agricultural Biogas Plant in
Germany: A Vision. Energies.12, 396.
Theuerl, S.; Klang, J.; Prochnow, A. 2019. Process disturbances in
agricultural biogas production—Causes, mechanisms and effects on the biogas microbiome: A
review. Energies. 12, 365. [CrossRef].
Zhang, L.; Loh, K.-C.; Lim, J.W.; Zhang, J. 2019. Bioinformatics
analysis of metagenomics data of biogas-producing microbial communities in
anaerobic digesters: A review. Renew. Sustain. Energy Rev. 100,
110–126.[CrossRef].
تعليقات
إرسال تعليق