生物質(zhì)制氫研究進(jìn)展

科技資訊能源與環(huán)境sciENcE TECHNOLOGY生物質(zhì)制氫研究進(jìn)展①(沈陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院沈陽(yáng)110034)摘要:生物質(zhì)制甄是一項利用微生物的生理代謝作用分解有機物從而產(chǎn)生氫氣的生物工程技術(shù),具有產(chǎn)甄穗定性好,產(chǎn)氫能力高等優(yōu)點(diǎn),是一種符合可持續發(fā)展戰嗒的可再生能源。本文介紹了生物質(zhì)制氬的方法及研究透辰關(guān)鍵詞:生物質(zhì)制進(jìn)展中圖分類(lèi)號:TQ116,29文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)10(c)-0149-01氫氣作為一種極為理想的“綠色能更容易實(shí)現規?；墓I(yè)性生產(chǎn),國內外發(fā)當前和今后一段時(shí)期,我國將把優(yōu)化源”,其發(fā)展前景是十分光明的,人們對氫酵法生物制氫技術(shù)的主要研究方向可以概能源結構作為保障能源供應的中心任務(wù)能開(kāi)發(fā)和利用技術(shù)的研究一直進(jìn)行著(zhù)不懈括為以下幾方面:(1)分離和篩選高效產(chǎn)氫到2020年使可再生能源在能源結構中比重努力。常規的制氫方法主要有水電解法、菌種, Kumar2000年分離得到一株陰溝腸桿從目前的7%左右提高到15%左右,我國生水煤氣轉化法、甲烷裂化法等,這些方法均菌,最大產(chǎn)氫速率可達29.63 mmolH/g干細物質(zhì)能資源豐富,其中農作物播種面積約需耗費大量能量。水電解法是國內外廣泛胞h);我國的王勇從產(chǎn)氫活性污泥中分離得15億畝,年產(chǎn)農業(yè)生物質(zhì)約7億噸,除部分采用的制氫方法,電解槽在標準狀況下制到幾株產(chǎn)氫細菌。(2)不同基質(zhì)生物產(chǎn)氫的可作為造紙原料和畜牧飼料外,大部分作為取lm氫氣(純度為99.5%)實(shí)際電能消耗是行性,Yokαi等人研究表明葡萄糖和麥芽糖是燃料使用或丟棄。預計到2020年,全國毎年45-60kW/h電解法制氫還需配套純水產(chǎn)氣腸桿菌適宜的產(chǎn)氫基質(zhì) Roychowdhury可獲得生物質(zhì)量約20億噸。然而目前我國制備系統和堿液配制使用設備,使氫氣生等人對甘蔗汁、玉米漿的降解研究表明,混主要采取傳統低效的生物質(zhì)能利用方式產(chǎn)成本較高。隨著(zhù)氫氣用途的日益廣泛,其合培養污泥比兩株Coli型細菌更易利用底利用技術(shù)水平低,資源浪費嚴重,并產(chǎn)生需求量亦迅速增加,常規的制氫方法已不物,從而獲得更大的氫氣產(chǎn)量。(3)混合菌種系列的環(huán)境問(wèn)題。生物制氫是以微生物自能適應社會(huì )發(fā)展的需要,研究開(kāi)發(fā)更為經(jīng)產(chǎn)氫技術(shù), Majizat等人以葡萄糖為底物,利身的代謝產(chǎn)氫,反應在常溫、常壓和接近中濟的、有良好環(huán)保性能的、可再生的制氫技用接種厭氧活性污泥的反應器進(jìn)行了連續性的溫和條件下即可進(jìn)行,而且可利用工術(shù)成為當今世界的熱門(mén)課題之一,也是社流產(chǎn)氫研究,產(chǎn)氫速率為7.1L/d;日本仙臺農業(yè)廢棄物為制氫原料,既實(shí)現了廢棄物會(huì )可持續發(fā)展的需要Tohoku大學(xué)將餐廳剩菜與糞便污泥混合配資源化利用,又降低了成本。以氫氣作為能生物制氫技術(shù)作為一種無(wú)污染的清潔成培養基料,利用煮沸15min的厭氧活性污源正日益受到人們的重視,氫本身是可再生產(chǎn)技術(shù),已在世界上引起廣泛重視,越來(lái)泥和大豆粉倉中富含的產(chǎn)氫菌進(jìn)行發(fā)酵制生的,燃燒時(shí)只生成水,不產(chǎn)生任何污染越多的科學(xué)家投身井致力于生物制氫技術(shù)氦,發(fā)現底料的產(chǎn)氫潛力分別高達140mL/g物,甚至也不產(chǎn)生CO2,實(shí)現真正的“零排的研究開(kāi)發(fā)和應用,日本、美國等一些國家和180mL/g,而厭氧活性污泥的接種產(chǎn)氫速放”。所以,生物質(zhì)制氫技術(shù)是一種發(fā)展前為此成立了專(zhuān)門(mén)機構,并建立了生物制氫率可達4L/( gVSS.h);方漢平利用混合發(fā)酵景廣闊的環(huán)境友好型制氫新方法。的發(fā)展規劃,以期通過(guò)對生物制氫技術(shù)的菌進(jìn)行葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)氫,獲得了4.6L/基礎性和應用性研究,使該技術(shù)實(shí)現商業(yè)( gvssd)產(chǎn)氫速率。(4)生態(tài)因子對有機廢參考文獻化生產(chǎn)。我國生物制氫的研究有很大進(jìn)展,水發(fā)酵產(chǎn)氫能力的影響,生態(tài)因子主要集c.G. Bauer,T.W. Forest. Effect of國家863項目也給予支持中在溫度、pH、氧化還原電位等hydrogen addition on performance of生物質(zhì)制氫包括兩種方法:一種是生目前研究的微生物發(fā)酵制氫的原料包rmethane-fueled vehicles. Part I Inter物質(zhì)氣化法,即通過(guò)熱化學(xué)轉化方式將處括有機廢水、糞便等,國內外對秸稈類(lèi)生物 lational Journal of Hydrogen energy理過(guò)的生物質(zhì)轉化為燃氣或合成氣;另一質(zhì)發(fā)酵制氫的研究剛剛起步,少數學(xué)者曾種是生物質(zhì)微生物制氫法,包括光合生物對秸稈類(lèi)生物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)氫的可行性進(jìn)行了[2] Bromberg L, Cohn D.R. Plasma cata產(chǎn)氫、發(fā)酵細菌產(chǎn)氫、光合生物與發(fā)酵細菌初步研究。云南師范大學(xué)關(guān)于稻草微生物lytic reforming of methane Interna的混合培養產(chǎn)氫。生物質(zhì)氣化法制氫需消發(fā)酵制氫的研究中,指出稻草的產(chǎn)氫潛力tional Journal of Hydrogen Energy[J]耗大量能量,副產(chǎn)物多,很少采用;與光合為53.5mL/gTS和63.65mL/g·TS。中科院1999,24:1131~1137法生物制氫技術(shù)相比,發(fā)酵法生物制氫技大連化學(xué)物理研究所也報道了利用氣相色[3] G. Inzelt,M. pineri,J.W. schultze,M,A術(shù)在許多方面表現出優(yōu)越性:目前的研究譜法跟蹤測定秸稈微生物發(fā)酵液的產(chǎn)氫含Vorotyntsev. Electron and proton con-表明,發(fā)酵產(chǎn)氫菌種的產(chǎn)氫能力要高于光量,指出產(chǎn)氣腸桿菌、麥芽糖假絲酵母菌ducting polymers: recent developments合產(chǎn)氫菌種,發(fā)酵產(chǎn)氫細菌的生長(cháng)速率比光以及兩者與丁酸梭菌的混合菌是較好的產(chǎn)and prospects. Eletrochimi Acta[]. 2000合產(chǎn)氫生物快;發(fā)酵法生物制氫無(wú)需光源,氫菌種,所產(chǎn)氫氣的體積分數分別為產(chǎn)氣45:2403~2421不但可以實(shí)現持續穩定產(chǎn)氫,而且反應裝置腸桿菌60.04%,麥芽糖假絲酵母菌5941%,[4]A.T. Nielsen, H Amandusson的設計、操作及管理簡(jiǎn)單方便;可生物降解混合菌11.27%。2006年鄭州大學(xué)樊耀亭教Bjorklund. Hydrogen production from的工農業(yè)有機廢料都可作為發(fā)酵法生物制授研究結果表明,經(jīng)過(guò)HCl預處理的麥稈的waste Intemational Journal氫的原料,原料來(lái)源廣且成本低廉:兼性的最大氫氣產(chǎn)氣速率為68.1mL/gTS,這也中國煤化工].2001,26(6)發(fā)酵產(chǎn)氫細菌更易于保存和運輸。所以,發(fā)是國際上首次發(fā)表的關(guān)于麥稈牛糞堆肥發(fā)HCNMHG酵法生物制氫技術(shù)較光合法生物制氫技術(shù)酵產(chǎn)氫的論文①基金項目:沈陽(yáng)市科技計劃項目(F11-264-1-13),沈陽(yáng)師范大學(xué)大學(xué)生科研課題(2010)?？萍假Y訊 SCIENCE& TECHNOLOGY INFORMATION149