利用農(nóng)林廢棄物發(fā)酵產(chǎn)氫的研究

一直以來,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,所以氫氣應運而生。氫氣作為能源有燃燒熱值高、產(chǎn)物是水,不會污染環(huán)境等優(yōu)點,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)境帶來的影響。通過農(nóng)林廢棄物發(fā)酵制氫研究,篩選出一個產(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)酵流化床反應器,研究甜高粱秸稈產(chǎn)氫能力的影響。本實驗使用的是從牛胃中提取的厭氧產(chǎn)氫細菌。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)基上反復平板劃線,直到得到單一菌落。整個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,先用蔗糖作為誘導物質(zhì),使其在厭氧生物制氫反應器中,再利用秸稈發(fā)酵產(chǎn)生氫氣。采集的菌經(jīng)過一定時間培養(yǎng)有產(chǎn)氫能力,并在反應器中形成細菌顆粒,在保持液壓恒定的情況下,反應進行3天之后,大部分蔗糖被消耗,接下來細菌會在蔗糖的誘導下利用植物秸稈產(chǎn)氫。

結(jié)果表明,該細菌的最佳生長代時間為10h,最佳產(chǎn)氫溫度和pH值分別為37℃和6.0,其反應的最大產(chǎn)氫量為28%。實驗最終目的是利用厭氧細菌發(fā)酵植物秸稈產(chǎn)氫,所以在細菌生長到最多的時候加入秸稈,即前面營養(yǎng)培養(yǎng)基中的蔗糖只是起誘導的作用,最終細菌分解秸稈產(chǎn)氫才是本次試驗的最終意圖。目前,我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量很大,生物質(zhì)秸稈除機械還田、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)合對環(huán)境和能源來說具有十分長遠的意義。