利用農(nóng)林廢棄物發(fā)酵產(chǎn)氫的研究

一直以來(lái),人類都是以煤炭、石油、天然氣等天然能源為主要能源,但是世界儲(chǔ)量和污染等問題使人們迫不及待的尋找其他高效潔凈的能源,所以氫氣應(yīng)運(yùn)而生。氫氣作為能源有燃燒熱值高、產(chǎn)物是水,不會(huì)污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),是一種較理想的二次能源。

而以生物質(zhì)植物秸稈作為原料更能變廢為寶,不僅能產(chǎn)生氫氣能源,還能免去了焚燒秸稈給環(huán)境帶來(lái)的影響。通過農(nóng)林廢棄物發(fā)酵制氫研究,篩選出一個(gè)產(chǎn)氫菌種并找到其產(chǎn)氫的最佳環(huán)境條件。本研究的目的,是利用生物質(zhì)秸稈為原料,采用研發(fā)的中型厭氧發(fā)酵流化床反應(yīng)器,研究甜高粱秸稈產(chǎn)氫能力的影響。本實(shí)驗(yàn)使用的是從牛胃中提取的厭氧產(chǎn)氫細(xì)菌。采集新鮮牛胃提取菌種,是從牛胃里刮取胃壁內(nèi)層物質(zhì),迅速涂于事先滅菌配制好的麥康凱瓊脂培養(yǎng)基,置厭氧培養(yǎng)箱中倒置避光培養(yǎng)。

2天后選取培養(yǎng)基上粉紅色菌落,挑出繼續(xù)在新培養(yǎng)基上劃線分離。這樣在麥康凱瓊脂培養(yǎng)基上反復(fù)平板劃線,直到得到單一菌落。整個(gè)操作過程均在厭氧培養(yǎng)箱中37℃倒置避光培養(yǎng)。培養(yǎng)好的厭氧菌,先用蔗糖作為誘導(dǎo)物質(zhì),使其在厭氧生物制氫反應(yīng)器中,再利用秸稈發(fā)酵產(chǎn)生氫氣。采集的菌經(jīng)過一定時(shí)間培養(yǎng)有產(chǎn)氫能力,并在反應(yīng)器中形成細(xì)菌顆粒,在保持液壓恒定的情況下,反應(yīng)進(jìn)行3天之后,大部分蔗糖被消耗,接下來(lái)細(xì)菌會(huì)在蔗糖的誘導(dǎo)下利用植物秸稈產(chǎn)氫。

結(jié)果表明,該細(xì)菌的最佳生長(zhǎng)代時(shí)間為10h,最佳產(chǎn)氫溫度和pH值分別為37℃和6.0,其反應(yīng)的最大產(chǎn)氫量為28%。實(shí)驗(yàn)最終目的是利用厭氧細(xì)菌發(fā)酵植物秸稈產(chǎn)氫,所以在細(xì)菌生長(zhǎng)到最多的時(shí)候加入秸稈,即前面營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基中的蔗糖只是起誘導(dǎo)的作用,最終細(xì)菌分解秸稈產(chǎn)氫才是本次試驗(yàn)的最終意圖。目前,我國(guó)農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量很大,生物質(zhì)秸稈除機(jī)械還田、食用菌生產(chǎn)、造紙和飼料加工以外,作為能源利用處理方法。氫氣是清潔和效率高的能源,所以,這兩者結(jié)合對(duì)環(huán)境和能源來(lái)說(shuō)具有十分長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。