Salute e malattia
Mentre organismi più complessi tendono a impegnarsi in respirazione aerobica, alcuni microrganismi possono efficacemente decomporre materia organica senza nessun ossigeno. Per fortuna, poiché possono produrre metano e decomporre materiali organici in situazioni dove non c'è ossigeno disponibile, come in acqua stagnante.
"Anaerobico" si riferisce a un processo che non coinvolge ossigeno. Materiali organici che si decompongono senza ossigeno portano a fermentazione. La fermentazione è il processo di materiale organico che si decompone attraverso organismi anaerobici viventi. Gli organismi anaerobici usano fosforo, azoto e altri nutrienti per sviluppare protoplasma. A differenza dei batteri aerobici, i batteri anaerobici trasformano azoto organico in acidi e ammoniaca. Rilasciano carbonio sotto forma di gas metano. Una piccola quantità di carbonio si disperde come CO2.
Le paludi contengono grandi quantità di metano a causa della fermentazione anaerobica. Quando la materia organica si decompone attraverso putrefazione, odori indesiderati appaiono, risultanti dall'idrogeno solforato e composti organici che contengono zolfo, come mercaptani. Materiale organico che si decompone attraverso processi anaerobici diventa infine humus.
L'humus è un materiale importante per giardinaggio e agricoltura. Questo humus sperimenta una piccola quantità di ossidazione, che non influenza negativamente il materiale come aiuto per giardinaggio o agricoltura. Il materiale organico contiene così tanta energia che la decomposizione anaerobica può effettivamente produrre calore attraverso il processo. Il calore prodotto dal processo aerobico può a volte essere abbastanza alto da uccidere patogeni, ma il processo anaerobico di solito non è abbastanza caldo. Tuttavia, i patogeni spesso lasciano l'ambiente perché non è adatto per la loro crescita e ha antagonisti biologici.
Il compostaggio anaerobico avviene più spesso in ambienti dove c'è una grande quantità di umidità, perché l'umidità agisce come barriera, impedendo all'ossigeno di entrare. Persone impegnate in compostaggio anaerobico potrebbero notare odori sgradevoli, ma sommergere il materiale in acqua causa i gas a dissolversi e entrare nell'atmosfera più lentamente, riducendo gli odori.
La digestione anaerobica passa attraverso quattro stadi. Il primo stadio è idrolisi, quando il materiale organico si spezza in semplici molecole organiche attraverso l'acqua. L'acqua rompe i legami chimici. Poi, fermentazione, o acidogenesi, avviene, accelerando la decomposizione dei carboidrati attraverso batteri, enzimi, muffe e lieviti. Poi, batteri acetogenici convertono i prodotti della fermentazione in acetato in un processo chiamato acetogenesi. Nel frattempo, metanogenesi avviene mentre batteri decompongono acetato, idrogeno e anidride carbonica. Batteri metanogenici e acetogenici lavorano insieme, con i batteri metanogenici mantenendo i livelli di idrogeno abbastanza bassi per i batteri acetogenici per decomporre i prodotti della fermentazione.
La digestione anaerobica gioca un ruolo importante nel trattamento biologico delle acque reflue così come nella produzione di humus. Questo processo di digestione converte inquinanti delle acque reflue in anidride carbonica, metano e piccole quantità di biosolidi. La digestione anaerobica può anche creare carburante metano. Poiché alcuni batteri trovati nei materiali in decomposizione producono acidi che abbassano il pH, persone che usano decomposizione anaerobica per produzione di gas metano devono aggiungere bicarbonato di sodio per mantenere la miscela basica.
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