Η τεχνολογία της αναερόβιας επεξεργασίας οργανικών αποβλήτων υπάρχει εδώ και εκατό τουλάχιστον χρόνια, ξεκινώντας από απλές σηπτικές δεξαμενές σε σύγχρονους βιοαντιδραστήρες με ελεγχόμενη θερμοκρασία, πλήρη ανάδευση και υψηλή συγκέντρωση βιομάζας.
Λέγοντας απόβλητα εννοούμε τα οικιακά και αστικά λύματα. Όταν τα υγρά απόβλητα μιας πόλης περιέχουν και σημαντικές ποσότητες υγρών βιομηχανικών αποβλήτων τότε μιλάμε για υγρά αστικά απόβλητα. Τα οικιακά λύματα είναι τα παραπροϊόντα των ανθρώπων που παράγονται από την αφόδευση, το μπάνιο, το μαγείρεμα και υπολογίζονται σε 180 - 300 λίτρα ανά άτομο κάθε ημέρα.
Με τον όρο αστικά λύματα εννοούμε κυρίως αυτά που παράγονται από δημόσια κτήρια, νοσοκομεία κ.λ.π. Η ποιότητα και η ποσότητα των βιομηχανικών αποβλήτων μεταβάλλεται, είναι χαρακτηριστικό της περιοχής, της πόλης, της χώρας και της οικονομίας μις περιοχής, επομένως δεν υπάρχουν διαδικασίες που να εφαρμόζουν απόλυτα σε όλες τις περιπτώσεις.
Ωστόσο, τα βασικά συστατικά που πρέπει να απομακρυνθούν, να διασπαστούν ή να εξουδετερωθούν είναι κοινά: το οργανικό φορτίο (μικροοργανισμοί και οργανικές ενώσεις), στερεά (αδρομερή, κολλοειδή, συσσωματώματα), στερεά ανόργανα, λίπη, έλαια, φώσφορος, φαινόλες, βαρέα μέταλλα και παθογόνα βακτήρια.
Η αναερόβια επεξεργασία οργανικών αποβλήτων περιλαμβάνει επεξεργασία της βιολογικής λάσπης με μεθόδους όπως διήθηση, οξείδωση, αναερόβια χώνευση και επεξεργασία της χημικής λάσπης με χλωρίωση, εξουδετέρωση,συσσωμάτωση προσρόφηση και ιοντοανταλλαγή.
Η μελέτη της αναερόβιας διάσπασης των οργανικών στα λύματα από βακτήρια έχει μελετηθεί ιδιαίτερα την τελευταία δεκαετία. Έχει παρατηρηθεί ότι τρεις ομάδες βακτηρίων εμπλέκονται στην αναερόβια μετατροπή των οργανικών υλικών σε μεθάνιο.
Η πρώτη ομάδα είναι βακτήρια που υδρολύουν και ζυμώνουν σύνθετα οργανικά υλικά και βιολογικά υπολείμματα σε λιπαρά οξέα, αλκοόλες, διοξείδιο του άνθρακα, αμμωνία και υδρογόνο. Η δεύτερη ομάδα, αυτή των ακετοβακτηρίων χαρακτηρίζεται φυσιολογικά από την παραγωγή υδρογόνου και συμπληρώνει την διαδικασία μετατρέποντας τα παραπάνω βιομόρια σε υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα και οξικό οξύ. Η τρίτη ομάδα αποτελείται από μεθανογόνα βακτήρια που διασπούν τα βιομόρια σε μεθάνιο.
Η αναερόβια διάσπαση των λυμάτων εξαρτάται από τη συνεργιστική δράση των παραπάνω μικροοργανισμών και δεν μπορεί να γίνει σε ξεχωριστά στάδια. Ο παράγοντας με τη μεγαλύτερη σημασία είναι η μερική πίεση του υδρογόνου που παράγεται και η θερμοδυναμική της αντίδρασης.
Η τεχνολογία της αναερόβιας διάσπασης βελτιώνεται συνεχώς με την ταυτοποίηση νέων μεθανογόνων βακτηριών και το χαρακτηρισμό της φυσιολογικής τους συμπεριφοράς. Πολύ σημαντική παράμετρος είναι η συγγένεια των ειδών αυτών με τα βιοχημικά υποστρώματα της αναερόβιας επεξεργασίας. Εδώ έχει παρατηρηθεί ότι τα μεθανογόνα που χρησιμοποιούν ως υπόστρωμα το υδρογόνο έχουν υψηλή συγγένεια ενώ αυτά που χρησιμοποιούν ως υπόστρωμα το οξικό οξύ παρουσιάζουν την αντίθετη συμπεριφορά. Αυτή η διαφορά έχει σημαντικές προεκτάσεις στο σχεδιασμό της διαδικασίας της αναερόβιας επεξεργασίας των λυμάτων.
Μια σημαντική καινοτομία αφορά τη αύξηση της συγκέντρωσης της βιομάζας των μεθανογόνων στον βιοαντιδραστήρα. Αυτές οι συγκεντρώσεις επιτυγχάνονται με κροκίδωση, καθίζηση, προσάρτηση σε σταθερό φορέα, προσάρτηση σε κινητό φορέα ή ανάπτυξη σε κατάλληλη μήτρα.
Για αδιάλυτα οργανικά, η σημαντικότερη εξέλιξη είναι η ζύμωση στερεάς κατάστασης που αλλιώς λέγεται ξηρή αναερόβια κομποστοποίηση. Διάφορες τεχνολογίες έχουν καταφέρει να διασπούν οργανικά συσσωματώματα σε υψηλές ταχύτητας όπως σε βιοαντιδραστήρες στερεής κατάστασης.
Έχει παρατηρηθεί επίσης ότι συστήματα που λειτουργούν στο θερμοφιλικό εύρος 50-60 οC έχουν επιτύχει υψηλές ταχύτητες μετατροπής και παραγωγή σταθερών και ασφαλών τελικών προϊόντων.
Τέλος αντιδραστήρες με υπόστρωμα κοκκώδους λάσπης και μήτρες πολυουρεθάνης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την άμεση επεξεργασία αστικών λυμάτων κάτι που στο μέλλον θα διαφοροποιήσει σημαντικά όλο το σχεδιασμό που αφορά την αναερόβια επεξεργασία οργανικών αποβλήτων.
