Кинетические закономерности и математическое моделирование процессов метаногенеза тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.15 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УШЙЕРСЙ'ЕТ ЕМ. М.В.ЖШЮСОВА

Химический факультет

На правах рукописи ДАВЛШШНА МАРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

УДК 577.15

КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И МАТШАТЙЧЕСКШ ВДДЕЛйРОВАБИЗ ПРОЦЕССОВ МШПОГЕНЕЗА. 02.00.15. - омическая кинетика и катализ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата зишческих наук

Москва - 1993

Работа внполЕзка на кафздре тяитесвак эязюкзлогие чзсйого факультета Московского государственного университета ш. Ы.В.Ломо-нссозз.

Научный руководктель: с.н.с., к.т.е. Хаивзнё С .В. Научный консультазт: проф., д.х.н. Варфоломеев С.Д.

Официальные ошоненты: доктар биологических. наук Паацгава Е.С.

квэдэдаг технически наук Пузанков А.Г.

Ведшая организация: Институт еодннх проблем РАН

I

Завдгз состоится Cp^ththll 1993 года в -15 ч на заседзнж

спецяализиразаяЕсго Учешго Йовета № Д.053.05.76 щн Иосйовскои гссударствевном yHHBspciasTe ш. ■ М.В. Ломоносова по адрзсу:1190Э9, ГСП-З, Москва, Лезваекне горы, ХшаческаЕ фа^ультег МГУ, аудаеорая 202 корп. кафедры хвжческоа знзнмологза..

. С диссертацией кояно озвахсшться в библиотеке Химического

факультета МГУ. \

Автореферат разослан:

Ученый секретарь Специализированного совете кандидат химических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность Анаэробная конверсия органических веществ

(0В) пли бЕометзногенэз пвяяэтся сагам распространенным из црскс-ходязщх в щшраде процессов, прквсдяцнй в конечном итоге к образованию так нэзнвгемого бногазэ (сжон метана ж углеетслого газа). 5?ст процесс нолучлл в нослзднэе зрэня существенное развйТЕй а нс-стользуется для 'уеткжзациЕ громадного количества непрерывно скаплг-вазгрзкся органггаескгх сводов. Кртаа того, голучазмыа б ходе зго бзгогвз ксей! непслъзозаться как есточеик альтернативнкх ввдоз топ-лЕза» Несмотря за успехи, достагнутк.з к па стояще ад времена з области изучения ыетБЕОгзввзэ, нвогке. Еопросы, связанные с кеезти-часкзми зогонсмэрноетями этого процесса г остаются б значительной степени незыдсненЕамЕ, Проблемам изучения кизвмкеских закономерностей процесса кэтаногэнеза, ого глатемаетчеегсму моделированию и практанескоод нршэкзнЕа и посёящзЕа данная диссертационная ребо-тз ■

Цель тззботн. Изучение кпнетяческнх закономерностей конверсии различных органических субстратов /детучнх нэрных кислот С^-Сд, гзсесозх? и згттер;лздаатоз ее разлокенЕЯ/ метаногевнюш ассоциациями кнхдкуязгашзйгоа, математическое гюделнраваннэ этих процессов, а такжг хинеЕичеокга ксоледованпя фпашЕОЕироззЕИя анзэрсбннх реакторов.

Научная новизна работы. Детально ксслэдсзана шшэтака анаэробной- конверсии в мэ-тал лъ^учзк. еоти кислот С3~С5, глюкозы к ие-термэдЕатсв ©е ргзлогенпя под действием ьякрсСнах ассоциаций при различных зачальшгх условиях (Еаргатя их начально. концентрацлй, рН„ совместное а последовательное их добавление). Выявлены наиболее вгжыз "кгшческкз реакции и предложены ззкзстческие схэнгг исследование; процессов. Показана ключевая роль водорода в рогулиро-боене глвтаиогзшзз.

Разработана мэчеметзчэекая кодель кеклогенеза из глюаозн мик-робэйма сссопкацЕани. эдаквЕгно ошсЕзакозя кинетические законо-керзосг® этого процесса»

Проведена жгэСйнзрцаа. нгхопктвльзон культуры Hethaпoвíшs±aa на л-эвсзЕозом зргй. О шяетрл» поаучэнпого бЕохаталкса-т:ора Есследовзва кем тага яозвероя лссусшй кислоты в рэектсре лига аЕзаройзого баяьтса.

Исследована хграктергстзЕкс работы реактора со слоем гранулированной биомассы (msB-pesKTop). Установлены закономерности распределения биомассы, -ее основных микробиологических груш и штерме-диатов процесса ш высоте UASB-peактора.

Практическая ценность работа заключается в создании обоснованных представлений о возможности интенсификации процессов анаэробной конверсии в промышленных метантенках.

Апробация работа. Основные результаты работа бнли доложены на ряде мевдгнароднах, всесоюных симпозиумов, конференциях, семинарах: Zill симпозиуме по биотехнологии топлие и хиглшеатов (США, 1S91), VT и VH Всессвзянх. симпозиумах по пяззнерной энзимологш (Каунас,1S88, Москва, 1Э91), Всесоюзном советаниж "Биогаз-87" (FH-га; 1987), Респуйяиканской научно-технической конференции (Киш-нев,1988).

Публикации. Еэ материалам диссертации опубликована 11 работ.

Структура и оСьэм диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы <4 главы), экспериментальной части, описывающей материалы и методы исследования, результатов и их обсуждения (4 главы), выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста, содержит 10 таблиц и 30 рисунков. Список цитируемой литературы включает 105 наименований.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

В работе испсаьзовавы: анаэробные микроорганизмы: накопительная термофильная культура Methanosarclna tbermophila, содержащая незначительную примесь клеток -Methanobaotarfum thermoautotrophiourn; метаногенные термофильная и мезофильная ассоциации микроорганизмов ив традиционных ме-тантенков и не адаптированная к исследуемым субстратам гранулированная биомасса к лабораторного tiasb- реактора, работающего на синтетической средв.

Методы иссдаааваиая. Анализ газов и летучих продуктов в жидкой фазе проводили хроматографическюж методами, концентрации глюкозы в культуральнаЯ дяде - спектрофотометрическим способом. Для определения концентре»® белка использовали метод Лоури. Для определения численности равлечных групп микроорганизмов пользовались методом предельных ришвдеша на среде Пфеннига. Морфологические и цитологические характеристики анаэробных гранул изучали при помощи сканирующего и просвечивающего электронных микроскопов. Определе-

пае активностей биомассы проводила по стандартней методике, предложенной Лоттингой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ, т. Кинетические закономерности конвертам ЖС.

В результате ккнаткческгх исследований анзэробной конверсии лишйеых а разветвленных ЛЖК (Сд-Са) установленос что в качестве штермедиатов процесса образуются Долее назншоаекулярниз ЛНК, начиная с уксусаой кислоты. Для примера на рг.еИ приведены данные по конверсии кзприловой кзслоты. Вгдно, что после довольно продолжительного лег-неркода, обусловленного аааптацЕЭй микроорганизмов, происходит ргсдапление капрзлата з промежуточное накопление капро-ната, бутирзта и ацетата. На каждом шаге такого биокрзкезгг осуществляется последовательное, отщепление с?-остетка (уксусной кислота), т.е. происходи процесс р-окислекия ссотеетствущей ЛКК водой.- -.......- ■

Уравнения реаицад этого процесса для прсвЕЭката и бутпрата приведенн нете:

С2Я5С00~+ ЗН20 —<■ СНдСОО" + НСС'з + ЗН2 + .25+, (1)

Да0 = *-76,3 кДя/рёакция,

СдЕ^ССГГ Т 2Н20 —» гСНдООО" + 232 + К+г (2)

Лй0, = -1-48,3 кЯгс/розкция

Рсс.1. Кинетика анаэтюбного разжигания кашеяэвсй кеслоты ?дэдзооной_ассо1Й8цлей из мэтак-■генка (55 С, рН 7,0) : } - кет-рпловая кислота; 2 - капроновгя ютлота; 3 - масляная кислота; 4 - уксуснал кислота; 5 - углекислота; 5 •- 1?е?Ен.

Рйс.2. енезтека анаэробного разливши кхв'-аслкной кислоты ¡лякробксЗ.. ассоциацией из ггетзн-генкэ (55 С, гК 7,0) : 1 - гоо-месляааа жзлотв; 2 - паслазая етслота; 3 - уксусная кислота; 4 - угдкшслота; 5 - ыетач.

Заметай, что для конверсии цсошюнзта требуются более жесткие условия ira шрхдааьйсму давлено водорода. 1й,;зжс псэтсгду конззр-сня нечетких ЛЕК протекает медленнее, чем четки. Конверсия разветвленных ЛЗК, нзержер, изобутирата (рис.2) происходят через iir предварительную Егамеризациа в линейнуэ форэдг.

Тзкиа образов, рэсдезхяешэ С-С- связи в анаэробных услошяг О0уСЛСЕ"0ЕО Вф^Э-ЗЗЕШ-И ССЫрягвНИЗМ ДЕУХ ПрЯйЩШЕаЛЬНО различных стадий процесса - тередщЕачэчески невыгодного окисления ЕЖ водой и аффективного удаления образующегося водорода и уксусной кислоте метаногзнеш.

Суа!Мйруя все БншесказаЕЕое, ьхжзо зашгсе-гь атадукщпа общую ж-кэгеескув схему иэгзногеЕзза ЯйК, содержащей п атечов углерода:

Vi1^- ^000" -> 2H2° —; V -З^п-З000 + CH3C00~ + 2Eg + H"1'"

AG°'= +48,3 кДа

.нссо~ + V GHjCOO" + gHj + H+

¿G°'= +48.3 icj»

CgHgCOO" " + 2E.20 —!• CE3C0Q~ + 3H2 + HC03 4 HT,AG°= +76,3 НДЕ

СН3000~ + ЗоО —? СЕ4 + НСО^ Д0°'= -31,0 КДж Î3)

НСО~ + ¿Hg + —» СН4 + ЗР^О AG°'= -135,6 кДк

НСОГ + Н+ —>'С02 + HgO AG°'= -4,а ЦДа

+ Н+ ^ 1ЩС —' ф -2)GH4

А(?' = 43.3СН- 76.3Z+ 31 (пн-1 )- 135,6(S + |z) - 4,3- (1 + § + |) ,

(если a=2îz, то ю4м, z=0; если n=23c+l, го ш=к-1 2 z=1).

Заметим, что при любом числе атомов углерода в Л2К ее конверсия в метан явлззтся теркодянамическп: выгодным процессом, щжчем добавление к конвзртнруе:лой JDEC одной сн0 - группы приводит к дополнительному вкжгрщу в свободной: энергии Гиббса около 26,5 кДя. Есж se данные ш AG пересчитать на 1 моль образовавшегося метана, то получш валичлзу, не зависящую от количества атаадв углеро-

- Э -

да в ЛЗК и разнуз -35;4 кДг/ыслъ СК4.

2. Кинзтлческпе ссследования кетаьогенеза глзжозк к затермедаатсв ее разлэЕйзвя.-Исследования кгазтшш кетглогенезе зз гяеяззы показали; что продуктам процесса, помимо метаЕа, явяяатся водород, диоксид углерода, эгсеол, зцзтот, бутара? е неогдз прошшят (рис.За)., При бтогл концентрация продунтоз этапа фзркгнтгвдгги гаакозы (агэнол, бу-тлрзт. щлшпонат е водород) и этапа ацетогееезг (ацетат в водород) проходи: через ыэксейук, что доказывает гяюгоотадцйность этого процесса. Проведение конверсии глкгозы та рН 5,0, з отличие от рн 7..о з предыдущем слу^де, позволило тгзучять кинетику кислотогенного этапа (рза.-36 ). Кащпвстгвишй ав&ш.г ладных ряс.Зб поэзоляет записать уравябннв конверсии глакозы на шахмсгошзи атаяе: сен12°в '

11 г14-СОй -«- 0,34-С^аЯ + 1,31 ■ сн^соон +

ОИ9-С,Е7СООН

0,2■ СгД-СООЯ

к/

(4)

В экспзрыиЗи-гах ш зэрьЕ.ропанзи еодгрЕзшк .глюкозы (рис.4) было доказано, что скорость образования мечена начинает снигаться при негодной' концентрации глшкозн 15 Это оЗхйсняется накоата-ЕЕег.* ЛЕК прг ргзложшш гяскозы, что внзнзаег саженке рН з сксте-юз. По мзре жлрзйкзнЕЯ ЛИК шшйфовакяб укззиается к скорость сЗрамззшм кзтэгл возрастает. При тонагнтрацшг гдгкозы свышз 27 кК происходит ззмздяеше (ели остановка) мэтанюбразазаьля.

В эксезремйязх по взрьзоовакаю начальной концентрации масля-

д)

" С-бале»с ■ - ■' С-Имаяс

кМ I

1» т1

Бес-й. Кегатгка а^езшбкой когсерсжи глюкозе гж исходном рн 7,0 {:•.) К 5,0 (3): 1 - г.тх:с52,- 2 - этанол; 3 - ацетат; 4 - бутират; 5 - ггропьоЕст; 6 - згяекЕслс'га; 7 - водочог:; 6 - углододнаЛ баланс; 5 - кэтэн.

- б -

маг

Ргс.4. Кинетика анаэробной конверсии глюкозы (35 с. рН 7,0) при вариаиии ее начальной концентрации: 5,6 кМ (1 - глекозз, 2 - метан); -10 мМ (3 - глгкоза, 4 - метан); 15 мМ (5 - глюкоза, 6 - метан).

аса ¿&Г

Рис.5. Кинетика анаэробной конверсии масляной кислоты (35 С, он 7,о) ши вариации ее начальной концентраций: 10 мЫ (1 -масляная кислота, 2 - метан); 22 Ш (3 - масляная кислота, 4 - метая;) 47 мМ (5 - масляная кислота, о - метан).

ной кислота (рис.5) такие наблюдается ингпбЕрование избытком бути-рата, которое убавеэт по мерз снижения уровня субстрата в системе. Однако при начальной концентрации бутирата свыше 47 ММ ингибируго-щий эффект проявляется заметнее, а процесс конверсии протекает гораздо дольше. Такая ке закономерность наблюдалась в экспериментах с прошгановой кислотой.

При проведения аналогичных экспериментов с эганоло?^ ингибиро-вания ыетанообразовашя не набладалось (рзс.6). Однако при начальной концентрации -этанола 78 процесс конверсия вследствие накопления в среде уксусной кислоты 2 падения рН до 5,4 приостановился. Следует отметить, что именно падание рЦ вызывает остановку процесса, поскольку в экшэрвкентах с ацетатом вплоть до его концентрация 83 ыМ при рН 7,0 внгЕбированЕЯ метоясгенеза не бн.го.

Следущий этап кинетических исследований: заклинался в изучении метаногенеза из различных скзсей глюкозы и интермедиатов ее разложения для прояснения их взаимного влияния. На рисунке 7 показана конверсия смеси микозы и масляной кислоты. Видно, что метаногенез смеси практически полностью завершается за 200 ч. Максимум на кривой потребления масляной кислоты объясняется дополнительным ее накоплением вследствие распада глюкозы. Рисунок наглядно демонстрирует двухстадийность процесса: метаногенез из глюкозы (до 60 ч) и

кзтаногенег из масляной кислота. Вид кркшзс. накопления углекислого гага и уксусной кислоты о'акке свидетельствует о двухстаднЯности процесса. Слздует отжтить, что последняя кризаа иглеет -два- максимума - изрвыЗ обусловлен разлокеиизм глжозн, корой - разложением масляной кислоты. Основным регулирующим фактором з этой системе вкетупзет водород, который, накапливаясь при кенкерспи гжокозы до определенного уровня, делает реакций (2) термодшедатеске невыгодной.

Изучеше конверсии смзси масляной кислота (13 Ш) и зтанола (22 ьИ) показало (рис.8), что масляная кислота практически не раз-лагге-гся вплоть до полного резланензя этслола з етс.тэ:»;е. Причина задерккЕ ее конверсии связана опять та с водородом. Очевидно, его накопление го рзакци: (5) преобладает над. его штреблением по реакции (S), что делает рзвкциа (2) термодзнамичэеЕП езвнгодной. С?Н50Я + Й,0 —СйдСООН + 2Hg (5)

CO,' + > СК4 + 2HgO (6)

¿налогтггше результаты бвлн полученк нами при конверсии зта-нол-пропыоЕЯТЕо2 смеси (рис. 9), только для хоаввреш нрошоната требовались более жесткие условия по парциальному давлению водорода. Для у:-.зньзеЕИЯ уровня последнего е систзмз во время распада этанола шкробяоо сообщество осуществляло прокзкуточЕуз трансформацию пропиоЕовой кясл оти б прспиловый спирт:

id zii SCO

m ч

йнс.6. Keeotвка анаэробной кон-вэрют этанола (35 о, рН 7-0) znz царгацпн его пачзльзой кон-цолтройк: 21 :/jii (? - ьганол, 3 - ueTss); 23,5 (3 - чтгнол, 4 -кетаз); 78 til ( 5 - зтепол. G -?.;згсз, 7 - уксусная яислотэ).

Ркс.7. Ейнзтака анаэробного разложения скеск гет-ссзьГ и масляной кислота (35 0t сИ 7.0): 1 - гж:оза: 2 - етаксл; 3 -у:ссусвая кгслогг; 4 - масляная кислота; 5 - углекислота; Ь -кетан.

- а -

рис.8. Кинетика анаэробного разложения смеси этанола и масляной кислоты (35 С, рН 7.0): 1 - этанол; 2 - водород; 3 -уксусная кислота; 4 - масляная кислота; 5 - углекислота; 6 -метан.

(УВ^СОШ + 2% —■ СдНуОН + ИдО

Рхс-9. Кинетика анаэробного рр^.учд>ямя смеси этанола.и цро-ттигсттагД КИСЛОТЫ (35 С, рН 7,0): 1 - этанол; 2 - водород; 3 - уксзаз.ая югсдрта; 4 - про-шпшвяя кислота; 5 - пропило-вай спирт; 6 - углекислота: 7 -метан.

(7)

По мере снижения уровня водорода реакция (6) начинала протекать в обратную сторону (рис.9), после чего происходаг вцетогенез из про-писновой кислоты го уравнению (1) .

Помимо ошсаншх выше был проведен ряд экспериментов с последовательной подачей субстратов в реашщанцую среду. Например,при добавлении в систему, утилизирующую глшозу, через 113 ч после начала эксперимента масляной кислоты произошло ускорение мэтаногене-за масляной кислота, что тта-птап объясняется тем. что за счет предварительного введения глюкозы концентрации бактерий, ответственных . за конверсию массой кислота, была визе, чем в исходном инсхуля-те. Аналогичные результата бнли получены при последовательном введении в реакционную среду глюкозы. Конверсия второй порции изжога завершалась горазда быстрее, чем первой.

3. Математическое моделирование метаногенеза из глюкозы.

3.1. Описание математической модели.

¿нализ кинетических закономерностей, проявляпцихся на исследованных выше субстратах показывает, что в минимальном варианте в модель необходимо включить рост и метаболизм четырех групп бактерий- кислотогенов, р- окислителей, ацетат- и водородиспользувдих

метгногенов, а твзэз рад ключевых регуляций шкермеднатов на отдельные стадии процесса.

Итак, процесс мзтаногенеза осуществляется четырьмя грушами микроорганизмов: груша заключает в себе все кислогогеннне бактерии; Х^- р-окислители:, разлагащие ДЗИ и этакол: 30,- ацетатис-гользугщие метазогены;, Х4 - водородасшльзупцаг метакогеш. Таким образш, X, осуиестаяявт реакцию (4), - реакции (1-2,5), Хд -реакцию (3) и Х4 - реакции (6), Примем допущение, что модель не будет учитывать влияние таких физико-химических. параметров реакционной. среда, как растворимость газов, ионизационное состояние субстратов в зависЕизста от рн (за исключением вжгания рН на активность-бактерий). ЕЫз одно допущение заключается в том, что, так как кинетические закономерности конверсии масляной и пропионовой кислот достаточно близки. то в модели эти метаболиты будем учитывать'как одно везгзстзо - масляную кислоту.

С учетом вшзсказанного кинетическая схема кодели имеет следующий вид (эмпирическая Срутто-формула для анаэробной биомассы принята, в виде с^НдОуг г ее концентрация далее заражается в мМ з соответствии с этой йормулой):

С6Н12°6 + 0.34-С2Н50Н + О.ЭЭ-Сз^СООН +

+ 1,31-СЗзСООН + 1.14-С02 + 0,8г-Е2 (8)

С6Н12°б + 1.2'Г, (С^ОзН) + 2,4-^0 (9)

с£н5оя + ^о с^сооа +т2*|2 (Ю)

С2Н5СЯ + 0.4-Щ +^0.2-^0 ■ > 0,4"X, (С^О^) + 2-Н2 (11) Сз^СОШ + 2^0 2-С^СООН + 2-^ (12)

ОТСОСЫ + 0,8-НЗ- + Ог4-ВгО 0,8-2^(С51^03Ю + 2-Н2 (13)

СНзСООН СН4 (14)

СН3СООЕ + 0,4'НКз —4^4> Ог4-Хз (С5Нд03Ю +.0,8-^0 (15)

^ + 0,25-С0г + О.б'^О (16)

~&2 + 0,5-С02 + 0,1-^3 0,1-^{С^О^) + 0,7'Н20 (17)

где у^ - скорости штаболЕгка (ферментационной активности) бактерий Х^-Х^ (так так вода и источник азота в рескцися-ной среде находятся в избытке, то оостзетствущие имеет нулевой порядок по этим субстратам).

- экономические коэффициенты бактерий х, -z^ (в модели выражены как доля-субстрата, израсходованная на рост). В соответствии с это2 схемой рост бактерий X, описывается кинетическим уравнением:

<3xj/dt = 1,2-Y^Y, - (а, + tytH*])-^ (1в)

где метаболическая скорость представлена в виде: 7, = ^-x^wgh^ogl/íck, + [сбн12об])-(1.+ ^-[hg])) (19)

(в модели для описания всех метаболических скоростей за основу взято классическое уравнение ¡¿оно, усложненное различными регуляциями). Т.к. активность таснотогенннх бактерий, расщеплязсщях глеь козу по пути ЗмбденаЧЛбйергофа, зависит от соотношэния náj/Vnaeh в их клетках, а оно в свою очередь определяется концентрацией еодо-рода, то в уравнение (19) введен член, ответственный за ингибкро-взние скорости потребления глшози избытком водорода.

Ввиду достаточно большого рассматриваемого диапазона времен процесса, лизис кпзток становится заметным, особенно при снешзнии рН. Это учтено в модзла введением дополнительного отрицательного члена с параметрами at z ь^ в уравнение (18) и другие уравнения роста бактерий. Изменения рН среды в основном определяются изменениями концентрации ЛШС. Связь кевду этша переменными моавт быть выражена функцией:

[Н+] = fdCHjCOQHlJCjfiyeOOHj) (20)

Таким образом, рост 0актерз2 У^, расщепляющих глюкозу, и определяет кислотогеЕЕую стздзи. Кинетическое уравнение для глякозн в таком случае записывается как:

dtflgttj^gl/dt =' - Т., (21)

Обраговавшзеся на кислотогенной стадии этэеол и масляная кислота потребляются ацетогенаыми бактериями Х2> уравнение роста которых. мовег. быть Ерздсгаллетю в даде: ____ - .,. ..- ........

áXg/d-t = 0,а-Гэ-73 + 0,4-T2-V2- (г^ + í>2"[E*]). (22)

При этом скорости метаболизма для этанола ж масляной кислоты заданы следующим образом:

Yg = q2-I1-[C2H50H]/((K2 + [CgHgOH] + [С^ОН]2/^) ■ (1 +

+ Xg-t^D-O + ÍH+]/Ka1 +Kb1/[H+])) (23)

V3 = q.j-X^-tC.jEfCOOHl/UKj + ^EfCOOH]) • (1 + Ъ^- [Eg] +

+ ьд- ichjcooh])- (1 + [h+]/ka2 + kb2/[h+])). (24)

т.е. обе скорости рн-загнсиыы и подвержены ингибнрущему действию

- и -

водорода. Кроме того, конверсия этанола подавляется его избытком (для описания случаев с енсокой начальной концентрацией), а по-трэблэнив гласлянсй кислоты - избытком уксусной кислоты..

Кинетические уравнения для этанола и масляной кислоты имеют вид:-

й[С2Н50Н]/йЬ = 0,34" - У2 (25)

сЦС^СООШАЙ = 0,39-(1-У, )-У1 - 73 (26)

Образовавшиеся при конверсии глюкозы уксусная кислота, углекислый газ и водород потребляются мзтаногенннми бактериям! Х^ и Х4, уравнения роста которых в соответствии с кинетической схемой выглядят следуаеш образом:

с\XjZdt = 0,4-У4'У4 - (а3 + Ь3'[Н+])-Х3, . (27)

= 0,1-У5-?5 - (а4 + Ь4-[Н+])-Х4, (28)

Скорости метаболизма обоих процессов выражаются з виде: у4 = ч4-ху 1оя3соон]/((к4 + [СЕ^СООН]) • (1 ъб-[С-^СООН]) -

• (1 + Ш*]/Ка3 + Кьз/Ш+])), ° (29) 75 = ч5-х4-[н2]-[со2]/((к5 + кб[со2] + К^-СНз] + [Н2]-[С02])-

• (1 + [3+ 3 /Ка4 + К^/ Ш ])) (30) т.е. они рН-зависзамы. Более того, действие ацзтокластических бактерий ингибируется высокими концентрациями масляной кислота (рис.5).

Кинетаческпе уравнения для субстратов метаногенеза записываются как:

й[СН3С00Н]/й1 = 1,31-(1 + + -

- 74 + 2-Я ■ (31)

й[С02]/^ = 1,14-(1-У1)-У1 + (1-у4)-у4 - 0,25-(1+Т5)-т5 + Р. (32) сЦН^АМ: = 0,02- (1-Т,)-^ + 2-¥2 + 2-73 - Уд + 2-Е (33)

Последнее слагаемое (Я = (а1 + ъ1 • [34])-Х1 + (а2 + ъ2- Ш+] )-х2 + +

Ы4 + Ъ4-[Н+) )-34) в каздом из уравнещйГ (3? - ' 33) определяет образованна уксусной кислотн, углекислого газа и водорода за счет лизиса биомассы. При этом использовано допущение, что распад биомассы приводит к образованию только этих трех ве-щэств по суммарному уравнению: '

С5Нд03Н + 3-Н20 -» 2-СНэС00Н + С02 + 2-Н2 (34)

И, наконец, кинетическое уравнение для ?летана принимает вид: 4[СН4]/« = (1-Т4)-У4 + (1-Т5)-Уд (35)

Таким образом, система уравнений (18-33,35) включает молярный

баланс всех выбранных компонентов системы, их взаимные превращения применительно к процессу метаногензза из глюкозы и может быть использована для его описания.,

3.2. Верификация и применение модели. . Верификацию модели и подбор ее параметров осуществляли путем численного интегрирования на ЭВМ системы нелинейных дифференциальных уравнений (18-33 , 35), задавая для нее различные начальные состояния по концентрациям глюкозы, этанола, масляной и уксусной кислот,, водорода и углекислого газа. Двигаясь от системы с минимальным количеством участников (1^+С02 или уксусная кислота) к системе с максимальным количеством участников (глгскоза и ее смеси с иЕтермедиатами), был найден подходящий набор значогаай параметров модели, позволяющий в целом адекватно описывать кинетическое поведение системы из любого ее начального состояния. Численные значения подобранных нами параметров-модели (18-33,35) приведены в таблице 1. -

Наиболее характерные кинетические картины развития процесса метаногенеза при 35°С, полученные с помощью модели, приведены ниже. Заметим, что во всех случаях был использован только найденный наш набор параметров модели без каких-либо корректировок.

. Данные моделирования конверсии глюкозы (рис.10) показывают многостадийность процесса, что соответствует экспериментальным данным. Лаг (до 60 ч) на кривой потребления масляной кислоты при высоком уровне водорода * сменяющийся в дальнейшем (при соответствующих термодинамических условиях по водороду ) медленной ее конверсией, свидетельствует о ключевой роли водорода в регулировании метаногенеза..

Рис.11 представляет данные моделирования для конверсии смеси глюкозы и масляЕой кислоты. В соответствии с экспериментом, модель показывает увеличение концентрации масляной кислота в первые 20 ч вследствие дополнительного ее образования из глвкозы.а затем ее медленный расход. Наличие двух максимумов за кривой накопления уксусной кислоты указывает на двухстадийность.процесса.

Данные моделирования процесса конверсии другой смеси штерме-диагов разложения глюкозы (этанол и масляная кислота) приведены на рис.12. Аналогично эксперименту расщепления масляной кислота практически ке происходит вплоть до полного потребления этанола в системе. Причина такой задержи в высоком уровне водорода, образовавшегося при конверсии этанола.

Представленные на рис.13 результаты моделирования, полученные при изменении начальной концентрации масляной кислоты показывает, что модель достаточно, точно предсказывает слабое ингибирование ме-танобразования избытком масляной кислоты, времена ее полного пот-

Таблица 1

Численные значения параметров математической модели метаногенеза Параметр Значение Лит.данные* Параметр Значение Лит.дпнше*

V qg.

q3.

ч•

Kg,

мМ/ч-мМ Ш/ч-Ш

Ш/ЧИИ

Ш/ч-vü мЬ^/ч-мМ

5 о ММ"

мМ мМ

Х-4-

Ь6,

РКаг

РКа4

Р*Ь4 а2* V

„-1

Ч~1ММ

-1

,-1

иМ"

8,25 0,779 1,267 0,932 12,373 0,035 0,164 0,131 0,116 950,0 65,0 0,02 6,05 6,19 8,0 7,92 0,00035 0,00045 7,5-Ю3 5-103

3,13

нд

0,967* 0,738 10,917 0,085 0,173 0,152 0,2 НД ЯД НД

нд вд

НД

вд

0,00113° О,00033а

1Ц, 4SI

к^, мы Kg, мы к4, мм Kg» мм ш

ъ.

JJ,,

bg, M*J

мГГ мМ"

PK,

а1

РКаЗ рКьз

ч-1

bv ч~1мН~'

Ъэ, ч

-1

йГ1

0,128 0,6 0,114 2,7 9,3 2,27 0,1 0,045 20,0 3,9 1,6 6,05 6,19 3,0 7,92 0,0083 0,00055 7,5-Ю3 5-Ю3

0,128 НД

о.озз

2,78 НД НИ НД 0,04 22,55 НД НД НД НД НД НД

о,ооззе

0,00079'

Взяты или вычислены из работ (Porster & tfaee, 1987; Hosey, 1993)

**Нвблэдаемая константа скорости (т.е. заниженная по сравнению с истинной из-за ингибирования водородом).

***0прздэленэ только для потребления водорода при избытке углекислого газа.

ААААПо отношению к потребленному водороду.

Суммарные константы скорости лизиса биомассы (в нашем случае дол-хны сравниваться с величинами соответствувдих выражений (а^ + + bi-[H+]) при pH = 7,0). НД - нет достоверных данных.

1

реблешя,- л времена появления максимумов на 1фивых накопления уксусной кислоты.

Как и в эксперименте варьирование концентрации этанола

Рас.10. Результаты шделарове-ния кинетики анаэробного разложения глвкозы (ри 7,0): 1 -глжкоза, 2 - этзнол; з - уксусная кислота; 4 - масляная кис-

Рис.12. Результаты ксделгроза-шя кинетики соэйстйо£ анаэробной коебовсвя зтапола а кас-лудой кислоты (рН 7,0): 1 -этанол, 2 - водород: 3 - уксусная кислота; 4 - масляная кислота; 5 - КОТБН.

Fiic.l1. Результаты моделирования кинетики совкестной анаэробной 'конверсии глюкозы'к масляное кислоты (рн 7,0): 1 -глесозс, 2 - водород; 3 - уксусная кислота; 4 - масляная кислота; 5 - метан.

йгс.13. Рз&ультаты кэдзлнрогз-нзя кеютики анаеробной конвер-сш ь'лсллеой газ слоты (рЕ 7,0) при вариации ее начальной коз-■центрэдии: 10 (1 - ■ иасляпая кислота г 2 - уксусная кислоте 3 - ыетая): 22 &-ЗЛ (4 - масляная кислота, 5 - уксусная кислота г 6 - ко тан]; 47 мМ (7 -масляная кислота, 3 - уксусная кислота, 9 - метан).

(рис.14) не оказывает заметного влияния на скорость метанобра-зованкя.яо увеличение его концентрации вале 75 мМ приводит к снинэниш рН среда г замедлении всех микробиологических процессов в системе. Аналогичные эксперименты были проведены и с другими ЕнтертяедгатамЕ разложения гликозы, что позволило достаточно точно вписать модель во временные рамки исследуемого процесса.

Таким образом, разработанная модель метэЕогзнэза из глюкозы адекватно описывает экспериментальные даинне и может быть использована как для дальнейшего изучения закономерностей этого процесса б природе, так и для описания и оптзслгзации работы анаэробных реакторов.

4. Кинетические исследования функционирования анаэробных реакторов.

Использование процесса анаэробной конверсии ОВ перспективно для очистки сточных вод различных отраслей народного хозяйства. В связи с этим был црсведен цикл кинетических исследований функционирования двух видов анаэробных реакторов - анаэробного фильтра и реактора со слоем гранулированной биомассы.

4.1. Исследование работы апаэрсбЕого фильтра.

Исс-педовэннэ реактора непрерывного действия с термофильной капитальной культурой Не«1аыозагс1па НгегторйаХа показало удовлетворительные результаты по конверсии уксусной кислота и образовании метана при различных рекимах работы (табл.2).

Для уменьшения выноса биомассы из реактора была предпринята попытка иммобилизации ее на лавсановом ерше Куликова РЕР-13-2520. Введение ерша внутрь реактора способствовало увеличении его производительности, наивысшая производительность по биогазу составила 7,5 л/л ревх-сут.

Данные электронной микроскопии показали, что на ерше сорбиро-

Рвс.14. Результаты моделирования ките тики анаэробной конверсии зтанола (рз 7,0) при вариации его начальной концентрации: 21 мМ (1 - этанол. 2 -метан); 38,5 мМ (3 - этанол, 4

- метан); 78 кЦ (5 - этанол, 6

- кеган, 7 - уксусная кислота)

Таблшца 2

Данные ш работе реактора тжга апаэробзогс фильтра

Ьроизводк- - "ТПюгР"

- й Гшам [СНдСООН] [СНдСООКЗ тзль^оеть Еерсни

режияа работы в ш®л.. вв®л., jgSf

г/л г/л тора-сут

1 Без 'ерзт вертикальное шлоте- 3,66 1,0 1 :04 73

- виз реактора 2,5 ■ 2 г 23

2 Eps внутри ре- 7,3 6S

актора,наклон рэакторз 45 Ещ ВЕутрн ое-аКТ0рЗ,Е£!КЛ0Н реактора 45', затемнение

3 7=3 1 гЗ 3,01 82

4 Eps внутри реактора, наклон роезгасра 45 , затемнеше 14,6 5,4 3.71 63

вались только клетки Ketnanosarciaa ihei-fflopiiila, а клзтки Ksthano-fcacterium -therECEutofcrophioum плавали в культрралъной среде и, как правило, вшмзшкн. вкестэ с зфпиа-знюкС. Однако заполнение ¿слетками Ы. thermophila поверхности ерша было кедогсатстгей. По-адакоиу, данный тип еряа не является оптимальным носителем для хззгабтае&а-цш метаногешой шкрофлорн. Как кокьзглг данЕнг сезтоеой ьшсрсс-копии, увелачекяе производительности реактора было сЕязако с sfr-фэктом запутывания бсдьгш>: агрегатов lietbancsareiru?. мевду во.кокна-ш ерша, который выступал как фшгь'гр. Таким сбразок, в psaKsope имеются неиспользованные резервы, сзйзазвЕв с подборой лучшего носителя дня иммоййлизациЕ к более Ефйзктзвной сргешаздЕэй иассопэ-реноса.

4.2. Исследование работы ращгаора со слоем грааудашовснноЁ Окомассн (UASB-pesKvop).

Наиболее перспективным типом реактора для ¡за ¡да Окой очтатю! большинстве тише стстгнкх зод являемся, на-ныз взкгад, uasb- реактор (рис.15). Б качестве модельных cytfCYpsi-oE Сала кслользовага синтетическая срэда с глккозой (2 г/л) и ецэтатаи (от 1 дэ 5 г/л).

Исследэзазиэ работа реакмра поободнле гра вгръпрссглкч нагрузок по 03 от 4,4 до 45,1 г ХПК/л рзвк-сут: причем /да ув&.шчбння нагрузки цгзшгьзаваж два ¡летодз: ааа»ЕсжЕ скорость црэтоиа ен^лк-езта и ковдзпрзцко ОН е анузьгзгз. Для устееозлйнея згконоперчос-чь'& рвавшгя хрезуларовагвоа бвоагссга жякш.аозался аналка ■ ваех

детснтируеыкх нами параметров: концентрэцзн ЛХ з эффлиенте: рН; выхода сйзсгаза. Заметим, что достигнутая в процессе исследований нагрузка по ОВ 45,1 г 23Ж/л реак-сут при Еремэни обмене 4 ч, степенью конверсии 37Ж и выходом метана 12.66 л/л рзак-сут является очень высоки.! результатом.

Теастх образом, провэденннэ исследования позволили выяснить отгамаяьЕнв условия Формирования активней гранулированной биомассы л установить общие закономерности этого процесса: для стабильной работы илзв- реактора ' талзгзльно зметь концентрацию биомассы не кенее 20 г БВВ/л реак, а в зоне ■зХиа^е ьеа 50-70 г БЕБ/л рэак; щзи сиене рэзима работы реактора яеобходаш смена не мзнее чем Ю-12 объемов рзактора; уве-ляч-гта нагрузил следует проводить ступенчато, при этом переходить к следухщой стгден только после устансзлзния стационарного состояния, когда достигается максимальная степень конверсии по ОВ.

Изучение распределения субстратов и их янтермбдиатоз по высоте реактора показало, что упэ в-ншзгй "часта происходит интенсивная конверсия глюкозы и уксусной кислоты. Глзхсза, как правило, узе стсутс-гвовзла в енкезЭ точке реактора. Что касается ЛЖК, наблюдается бкетроэ падбяге кондантрацЕЗ уксусно.З шелоты сшзу вверх от 1,5-2,5 г/л до следовнх количеств, а такяэ образование при конверсии глексзы аоопЕоната-е его. раалоазнзе е зоне "гглс^е ье!". масляная 2ЕСЯОТа- фзкснруется лшь в нишей точке реактора. откатим, что концентрация биоаасск максимальна в ншгней части реактора и закономерно убнвазт го его высоте.

Что касается изменений значений рН по высоте реактора, отметим. что в еиенэЗ зоне рзактора происходит уменьшение "рН от 6,7 (начальное ззачешз рН ивфлаента) до 6,1-6,3 вследствие образования ЛЖК из глгяэзн. Далее, по мере разложения кислот, значение рН возрастает и в вершей точке отбора составляет 7,2-7,6.

Серия экспериментов го определенна кислотогвЕЕой, ацетокласти-

Е И С Г А 3

Т. Т

¡•I К

и

сг^Еда^я ЗСНА

« и-гэсл ЕСНА -м {"'вггйп ЬаГ)

ШШрЩЩ

л Ю

э

ин®лвэнг

Рис. 15. Схематическое изобране-екэ идбб-ревктора.

ческой е метаногенной активностей биомассы, взятой из uiss- реактора при разлачннз: нагрузках по всей высоте реактора покззала, что практически для всех экспериментов наблюдалось -четкое разделение рабочих зон реактора на две части - нижнюю и верхнею, которые соответствовали зонам гранулированной биомассы (sludge bed) и взвешенной биомассы (sludge blanket).

3 таблице 3 представлены значения активностей всех трех груш микроорганизмов в зависимости от высота пробоотборнвка и нагрузки, а также значения ЕВБ.

Твбвда 3

Специфические активности биомасса по высоте реактора

А,Г/Г нагрузка высота реактора, мм

БББ-сут гХПК/л-с 70 165 265 365 4S5 675

10.2 3.560 0.S21 0.366 0.129 16.910 9-424

А 20.4 2.59 1.97 2.15 3.49 5.09 6.91

G • 28.6 0.337 0.405 0.8Э 0.963 3.29 1.51

45.07 3.43 1.67 1.27 2.37 8.15 ' 4.27

10,2 0.0550 0.0512 0.G328 0.0235 1.2116 0.8055

ho 20,4 0.0232 0.0391 0.0343 0.04S1 0.0541 0.2552

28,6 0.0254 0.0246 0.0348 0.1293 0.1411 0.5203

45,07 0.0454 0.0421 0.036Э 0.0325 0.1153 0.1995

10.2 0.0017S 0.00318 0.00342 0.00202 0.10210 0.1112

20.4 0.00184 0.00311 0.00387 0.00588 0.00948 0.0194

28.6 0.00321 0.00305 0.01092 0.01940 0.03160 0.0536

' 45.07 0.02370 0.00573 0.00450 0.07430 0.00684 0.0107

10.2 55,41 72,87 65,35 50,15 0,724 0,595

БВБ, (г/л) 20.4 80,45 66,82 43,95 26,28- 18,85 4,77

28.6 85,17 68,07 19,51 5,16 2., 55 1,58

45.07 54,43 50,85 63,93 -39,S6 11,69 4,84

гдз AG - кислотогешая актизность биомассы по потреблению глюкозы; Адс- ацетокластичсская активность биомассы по потреблению уксусной кислоты;

Ajt - ыетаЕОгенная активность оиоиассц по штреблаЕшо водородз; 2

БНБ - беззольное вещество биомассы (г/л). Если' рассматривать распределение активностей только в зоне "sluoge bed", где конверсии подвергается подавляющая часть 05 не-

флвднта, тс максимальная кислотогеяЕгя активность наблюдается в самом низу реактора, метаногенная (ш потреблении водорода) - в взрхней- части зоны, а ацетокластическая - примерно одинакова .зо всем объеме этой зоны. При самой высокой нагрузке в нишей зоне реактора наблюдается некоторое снижение всех исследованных нами специфических активностей биомассы, что монет быть обусловлено повышенным выносом наиболее активной ее части из этой зоны.

В верхней зоне sludge blanket практически все активности резко возрастают (в среднем в два-три раза), более того, они повышаются с увеличением высоты реактора, при этом одновременно снижается концентрация БВБ.

Определение численности клеток различных групп микроорганизмов методом предельных разведений показало, что при всех режимах нагрузки максимальное количество клеток до ю'1 кл/мл присутствует в нижней части реактора и по высоте реактора численность клеток снижается. Численность метанобразуицих бактерий в зоне "sludge bed" на 2-3 порядка выше , чем в "sludge blanket".

Электронно-микроскопическое исследование гранул показало наличие большого числа клеток Methanotrix и Metiianoзагс1г.а, кроме того присутствовало большое количество морфологически разнообразных форм бактерий (палочки и кокки), которые располагаются внутри гранул между еитями метанотрикса, часто в виде микроколоний. Однако преобладающей культурой был Methanotrir.

В заключение отметим, что полученная информация будет использована для разработки детальной математической модели TJASB-реактора, а также .для проектирования и строительства промышленных анаэробна реакторов.

выводы

1. На основании кинетического исследования метаногенеза из Ш, глюкозы и интермедиа тов ее разложения установлены основные регулирующие факторы этих процессов и предложены кинетические схемы их анаэробной конверсии. Показана ключевая роль парциального давления водорода в регулировании этих процессов.

2. Разработана математическая модель метаногенеза из глюкозы микробными ассоциациями, адекватно описывающая экспериментальные данные, и подобраны значения ее параметров, согласующиеся с имеющимися в литературе. Предлогенная модель могет быть использована как для дальнейшего изучения закономерностей образования метана в при-

роде, так к для оптимизации работы анаэробных реакторов.

3. Проведена иммобилизация накопительной культэрн Kstb-anosaroina thermophila на лавсановом ерше. С пошзыв.долученного биокэтадкза-тора исследована кинетика конверсии уксусной кислоте в реактора тала анаэробного фильтра.

4. В результате подробного изучения характеристик работа лабораторного ÜA3B- реактора бала достигнута нагрузка по оргашкаокоау вещестзу 45,1 г ХПК/л реек-сут, при этсц прогзводаельносгь но метану составила 12,66 л/л рээн-сут. Дане яря ehcoksx нагрузках была достигнуты близкие к 100% степени конверсия оргеакестгих веществ t установлены закономерности распределения оиоиазса, пнтермздЕЕг'ов процесса и микробиологических екташостза пи высоте рэьктора. Полуденные результаты будут использованы для разработки математической модели и13Б-реакторь.

Список работ, опубликованных по теме ДЕСсертгагак:

1. Калшный C.B., Столярова М.А., Варфоломеев С.Д., Соколова Т.Г., НЬжэвшкова А.Н. Реактор нзпрерывного действия с Емкобшйэуззк-нкми метанобразуютщиЕ бактериями.- В кн.: Анаэробная бвз логическая обработка сточннх зод. Вишнев.-1S38.- с.32-35.

2. Калдкный C.B., Столярова H.A., Варфоломеев С.Д. Квиетические закономерности конверсии летучих дарвга кислот в ms-îhh.- В кн.: Анаэробная биологическая обработай сточных вод. Кишинев.- .1938. -с. 127-131.

3. КалзсЕннй C.B., Давлятяшна М.А., Варфоломеев С.Д. Биокрекинг С-С связь кетангенернрущей шкрэбввй асоодаацЕвй.// Докл. Ш СССР. -1989.- Т.309.- J6 1С.244-247.

4. Кашвнй С.Б., Столярова М.А. = Варфоломеев С.Д.. Соколойз 0:.Г., Кожевникова А.К, Реактор непрерывного действия с ааюЗшшозгн-ныш метанобразуицшк бактериями.- В кв. : Фзризгкн кЕкросрта-назмов и деградация баопшизеров, Ы.:ЗШ?СБНШ.-19Эй,-с.ï'04-iiî.

5. Калшннй C.B., Столярова М.А., АгайОЕОв Е.Б.. ¿Еееовчзвко И.З.. Зацетш D.G., Варфолокэев С.Д. Анаэробна?? конверсия ейЗЕОкесулу и кирных кислот б метан.- В сб.: Tea. докл. TÄ Всес. сшд. "Инженерная зезвколопея", Каунас,- 1833..- Ч.2.- с Л 55-165.

6. Kalyuzimyi 3., Gacnolt T., BavJ^tfiïiias, E.f YsiTfoloaeev Б, An 1шрютз<1 maüisaatieal ¡к ¿el oî aistii3>2&genesÎ3 ol gïacobo,-- In; ¿betr. book 13th Int. Sjjrp. ' ■ E i о t ь c'iir.o I о Гог Pixels sad. Ciisaii-

- 21 -

cals", Colorado Springs, ВЗА,- 1991.- p.88.

7. Каксаннй C.B., Давлятпшга ПЛ., Варфоломзев С.Д, Гачок В .П. Усовзршзнстаованная гласод-зЕнчэскзя.. модель метаногзЕеза глвжо-SK-- 3 со.: Тез. докл. vil Всес. сжн. ■'ИкшЕерная энзиколо-твя:', йогасва.- i 99tс.32-33.

8. ¿CaljOJStoyl S,Y., C-aefcoi: Y.P., Davlyataliina И.А., Yarloloms-37 S.D» An лжргстей natiexatical model ol methanogenesiK of glucose.- Russian Bioc&enii3try & Biotecliriolcgy.- 1991.- v.1.- 'A

. 2/3.- p.94.

О.-Нгшввэй C.B., Дввкятааэю îl.A., Варфолокеев С.Д. Ревматическое ыойвифоааяие мз-ганоге-нзча йз pjehceh. 1. Нинэетзскиа исследо-Hssfô,//&жк. блох. гзткробеол.,- 1993,- Г.23.- Й 3.

IQ.K&sïïSEâ C.B., Давяжеазна U.A., Варфолокеез С.Д. Мг.те?яатзтсеское йодеетроваязе .'.¡зтгногеЕеза пз глигозн. 2. Спнсаше и применение НСДОЛЕ.// ÎI?HE. бНЭХ, НЕКрОГЙЮЛ*,- 1993.- 'Î.29.- а 3.

11 .iSalyusbrsjl S.T., C-aofeoIi 7.?., naYlyatahina M.A., Varfolomcev S.D. ¿2 iKprovad aatheaatical modal оl aethanogenesis oi glu-C0S3.- Ajpl.Bioch.em. Biotechnol-, 1993, v.38/39, in press.

/

Подписано к печати^

Отпечатано на ротапринте в • Формат бумаги 30x4274 Производственном комбинате Объем 3 п.л. Литературного фонда СССР Зак. ¿¡'у Тир. 100