生物能源科学研究动态2016年第1期.doc-中国沼气网.doc

生物能源科学研究动态 （201年第期，总第期） 农业部沼气科学研究所 201年月日  生猪养殖粪水高负荷厌氧消化技术取得进展 世界多个国家政府都推崇利用厌氧消化技术处理猪场粪污，此举能有效减少温室气体排放，除臭，产生可再生能源并改善有机肥料性质。尽管粪水生产甲烷有较大潜力，因其含水量大，能量密度低，在当前普遍使用的连续搅拌槽反应器（CSTR）中产气率较低，降低了沼气工程运营的经济性。高负荷厌氧技术仅需要较小的反应器容积，有利于提高处理过程的经济性。升流式厌氧污泥床（UASB）是最广泛使用的高负荷厌氧消化反应器，主要用于处理含有悬浮固体颗粒的高浓度有机废水。 挪威科技大学的研究人员近期报道了一项以猪粪中层清液为原料进行高负荷厌氧消化的研究，成果发表在《Water Research》杂志上。研究中，UASB反应器可接受高达400gCODL-1d-1有机负荷进料，达到97gCOD L-1d-1 的产气速率，水力停留时间（HRT）短至1.7小时。研究指出，水力停留时间最好在17小时以上以保证稳定的发酵环境，保障每克COD有机质进料能产生约0.47克甲烷。文章最后得出猪粪中层清液是非常适于利用高负荷厌氧消化技术进行处理的。其它成分类似的污泥，如生活废水污泥、渔业养殖污泥等，有希望通过该技术得以处理。该研究成果有助于推广UASB反应器在中小养殖企业和分散养殖农户等群体中的应用。 来源：Sciencedirect 编译：朱 颢 /science/article/pii/S0043135415001244 生物矿化让绿藻光合作用产生氢气 30多年前，科学家发现绿藻细胞中除了进行光合作用的光系统I和II以外，还存在着一种氢酶。当氢酶被激活后，绿藻就能在进行光合作用的时候产生氢气，然而氢酶对氧气非常敏感，在有氧的情况下，氢酶迅速失去活性。所以在正常光照条件下，绿藻通常是进行光合作用，产生氧气。氢酶被激活而产生氢气，是绿藻应对缺氧等“胁迫”状况下产生的一种应激反应，能否对绿藻进行改造，隔绝氧气，重新“唤醒”氢酶呢？ 浙江大学和上海师范大学的科学家通过跨学科合作，为绿藻细胞披上一层二氧化硅“外衣”，使其能在自然条件下持续利用光合作用产氢。这是生物光合产氢领域取得的一次重要突破，为化学手段改造光合生物进而实现光生物产氢提出了全新的思路，研究成果已发表于必威体育精装版一期的《Angewandte Chemie》杂志。 课题组尝试用二氧化硅去包裹绿藻，当一个个“穿”着二氧化硅的绿藻逐渐粘合在一起，形成了一个个绿藻复合体时，在培养绿藻的试管上方，探针既探测到了氢气。实验证实，在正常的光照条件下，绿藻团能持续地产生氢气，目前最长时间可达72小时。当矿化后的绿藻细胞层层叠叠形成复合体，在里层的绿藻细胞就会达到氧气的产生和消耗的动态平衡：在一个与外界隔绝的环境中，绿藻光合作用产生的氧气刚好被自身的呼吸作用消耗掉，使其既能存活，又能获得一个缺氧环境，这样氢酶就被激活了。目前，研究团队正在试图破解绿藻生长失控的难题，控制绿藻的繁殖，那样就又离工业应用近了一步。 来源：Wiley Online Library 编译：朱 颢 /doi/10.1002/ange.201504634/full 梭状芽孢杆菌使地层深处腐殖质得以利用 地壳中的碳素含量仅次于地幔，以有机物形式存在的碳元素估计有1.25×1022g，相当于地壳含碳量的六分之一。腐殖质是地上的动植物遗体被细菌等分解后埋到地下的有机物，是地壳内巨大的碳储存库，占地壳内碳总量的约10％，被认为是煤炭的“前身”。如果腐殖质能够分解，就可能提取出可燃气体等生物能源，但此前一直没有有效方法，所以几乎没有得到利用。微生物对地表腐殖质好氧降解机制已被研究清楚，但是对地底厌氧环境下的腐殖质降解机制研究不多，也没有分离到能在厌氧环境下降解腐殖质的微生物菌株。 为了揭示微生物在全球碳循环中对地层深处沉积岩腐殖质的降解作用，日本北海道大学的研究者们对腐殖质厌氧降解进行了研究，并将研究成果发表在了《自然-科学报告》杂志上。研究人员成功在无氧环境下分离到从地层深处采集到的梭状芽孢杆菌，证实它能够分解腐殖质。进一步研究发现梭状芽孢杆菌分解腐殖质的产物可以被产甲烷菌所利用，进而合成甲烷。这一发现将为在地下分解丰富的腐殖质来制造甲烷开辟道路。研究小组今后准备将梭状芽孢杆菌和产甲烷菌一起培养，以确认是否能高效生产甲烷。 来源：Nature-Scientific Reports 编译：朱 颢 /articles/srep18990 低油价令生物燃料面临困境 在印度农村和中国偏远地区，人们还在使用牛粪和农业废弃物等生物产品做燃料，而高级清洁生物燃料的推广却面临着诸多困难：美国化学集团杜邦公司日前声称，除非原油价