煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)概述

1、煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)概述匯報(bào)人：XXX安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院第1頁(yè) 煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展煤炭生物轉(zhuǎn)化煤種煤炭轉(zhuǎn)化微生物煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程4123 目錄煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析5煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理6本文目錄結(jié)構(gòu)煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)展望7第2頁(yè) 引言第3頁(yè)我國(guó)屬于富煤、貧油、少氣國(guó)家。當(dāng)前，煤炭在我國(guó)一次能源消費(fèi)中占70%左右，以煤炭為主能源結(jié)構(gòu)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。儲(chǔ)量占比少氣貧油富煤石油5.4%94%天然氣 我國(guó)已探明能源儲(chǔ)量百分比圖 引言煤炭0.6%第4頁(yè)煤炭作為我國(guó)主要能源，對(duì)其進(jìn)行生物技術(shù)轉(zhuǎn)化有何價(jià)值？在我國(guó)豐富煤炭資源中，低階煤資源儲(chǔ)量大、分布廣，占已發(fā)覺(jué)資源量58.13%2。這些低階煤直接燃

2、燒熱效率較低，輕易形成環(huán)境污染，長(zhǎng)久露天堆放，又會(huì)造成資源浪費(fèi)。因?yàn)槊夯潭容^低，這些低價(jià)煤易于進(jìn)行氣、液轉(zhuǎn)化，而且煤炭轉(zhuǎn)化可有效脫硫除氮，得到清潔產(chǎn)品，降低SOx，NOx，COx和灰渣等污染物排放。所以，立足于我國(guó)豐富煤炭資源，發(fā)展煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，合理開發(fā)和充分利用低階煤資源，對(duì)保護(hù)環(huán)境及確保油、氣安全供給有著主要意義。 引言第5頁(yè)煤炭液體燃料、化學(xué)品化學(xué)方法高溫高壓條件煤炭清潔經(jīng)濟(jì)有效能源物質(zhì)酶或微生物大分子氧化作用高附加值產(chǎn)品生物和 化學(xué)伎倆煤生物轉(zhuǎn)化與物理、化學(xué)方法相比，采取微生物轉(zhuǎn)化煤炭，作用條件溫和、方法簡(jiǎn)單、設(shè)備低廉，更主要是對(duì)環(huán)境友好，是一條實(shí)現(xiàn)煤炭高效、清潔利用新路徑6,7。煤

3、炭轉(zhuǎn)化技術(shù) 引言第6頁(yè) 煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展第7頁(yè)煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)生物液化生物氣化1 煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展分離出能在褐煤中生長(zhǎng)細(xì)菌8。 Galle1910發(fā)覺(jué)了細(xì)菌在褐煤氧化過(guò)程中起到了催化劑作用7 Potter1908報(bào)道了能在不一樣煤中生長(zhǎng)真菌8。 Fuchs19271980s發(fā)現(xiàn)煤炭可認(rèn)為某些微生物提供生長(zhǎng)所需物質(zhì)基礎(chǔ)，而且這些微生物可將固體煤炭顆粒轉(zhuǎn)化為黑色液滴.由此拉開了煤炭生物降解轉(zhuǎn)化研究序幕。德國(guó)Fakoussa9和美國(guó)Cohen、Gabriele10煤炭生物轉(zhuǎn)化研究歷程國(guó)外第8頁(yè)煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展國(guó)外1 煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展年份主要成就研究者1981假單胞菌能夠利用硬煤生長(zhǎng)F

4、akoussa1982真菌在瓊脂平板上能將褐煤液化為褐色小液滴Cohen、Gabriele1986煤炭預(yù)處理能加速生物降解Scott等1987菌株基因組和cDNA 克隆Boer等第一個(gè)解釋煤炭溶解機(jī)理：堿性機(jī)理Quigley等 1988第二個(gè)煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理：螯合劑作用Quigley等 1989篩選菌種判定 Maka等199113C固體NMR應(yīng)用Fakoussa證實(shí)螯合劑不能單獨(dú)起作用提出煤炭轉(zhuǎn)化ABC機(jī)理1992提出液化評(píng)價(jià)效果兩個(gè)指標(biāo)：液滴產(chǎn)生量和液化率Reiss1995系統(tǒng)地研究碳源對(duì)褐煤溶解影響Hlker等1996體外系統(tǒng)證實(shí)沒(méi)有漆酶調(diào)整下優(yōu)先聚合腐植酸 FrostLiP同工酶H8cD

5、NA 表示Doyle等1997應(yīng)用分子排阻技術(shù)于褐煤溶解產(chǎn)物分子量測(cè)試Ralph等研究了MnP對(duì)腐植酸解聚作用Hofrichter等半知真菌中非特異性酯酶參加煤溶解Hlker等生物液化精細(xì)化工產(chǎn)品：聚羥烷酸酯（PHA，生物塑料）Steinbchel1999煤炭液化機(jī)理：ABCDE體系提出Hofrichter煤炭轉(zhuǎn)化第一個(gè)精細(xì)化工產(chǎn)品PHASteinbuchel25L生物反應(yīng)器用于固體基質(zhì)液化Hlker等LC/MS 技術(shù)應(yīng)用于液化產(chǎn)物研究Basaran等GC/MS 技術(shù)應(yīng)用于液化產(chǎn)物研究Elbeyli等流化床生物反應(yīng)器應(yīng)用于煤炭液化研究Oboirien等表1 國(guó)外煤炭生物液化技術(shù)研究進(jìn)展7,8第

6、9頁(yè)煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展國(guó)內(nèi)1 煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展表2 國(guó)內(nèi)煤炭生物液化技術(shù)研究進(jìn)展機(jī)構(gòu)主要成就研究者中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)利用細(xì)菌、真菌等降解褐煤，腐殖酸成份發(fā)生顯著改變，降解后懸浮液施用在盆栽農(nóng)作物上，有顯著效果。袁紅莉11阜新礦業(yè)學(xué)院舒蘭礦務(wù)局科研所進(jìn)行褐煤微生物綜合肥料研究工作，取得了一定結(jié)果12。安徽理工大學(xué)酸預(yù)處理后義馬褐煤樣可被白腐真菌降解，并發(fā)覺(jué)是白腐真菌釋放出來(lái)酶在降解過(guò)程中發(fā)揮作用。王龍貴13大連理工大學(xué)用硝酸氧化褐煤，用云芝進(jìn)行生物降解，經(jīng)分析表明，煤樣溶解率達(dá)30%-60%。韓威13我國(guó)從二十世紀(jì)九十年代開始開展煤生物轉(zhuǎn)化研究。主要研究機(jī)構(gòu)有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、阜新礦業(yè)學(xué)院、安徽理工

7、大學(xué)、大連理工大學(xué)等，取得了一系列結(jié)果。第10頁(yè)煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展國(guó)內(nèi)1 煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展表3 國(guó)內(nèi)煤炭生物氣化技術(shù)研究進(jìn)展主要成就研究人員國(guó)外提出將厭氧微生物種群及其所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)注入到煤層中，可促進(jìn)煤層甲烷產(chǎn)出，說(shuō)明煤含有生物氣化潛力。Scott14發(fā)覺(jué)醋酸是甲烷形成過(guò)程中一個(gè)主要中間產(chǎn)物，其向甲烷轉(zhuǎn)化率超出70%。Glenn等15經(jīng)過(guò)saprotrophic真菌氣化煤炭產(chǎn)生了甲烷。Lenhart等16國(guó)內(nèi)采取泥炭與牛糞按百分比配合后，在室溫下進(jìn)行微生物氣化。張學(xué)才17利用沼液為外加菌種源分別進(jìn)行了褐煤及瘦煤甲烷產(chǎn)出試驗(yàn)研究，并取得了主要結(jié)果。蘇現(xiàn)波等18,19利用沼液經(jīng)逐步馴化得到外

8、源產(chǎn)甲烷菌群為菌源，在千克級(jí)水平上，研究了馴化菌源對(duì)不一樣煤種氣化效果。王保玉等20采取厭氧培養(yǎng)方法從厭氧污泥樣品中富集出了產(chǎn)甲烷菌群，以煤為碳源對(duì)其進(jìn)行馴化，得到了產(chǎn)甲烷厭氧菌群。林海等21采取厭氧培養(yǎng)方法在云南省昭通褐煤樣品中成功地培養(yǎng)富集了活性厭氧細(xì)菌，并開展了為期60天生物氣生成模擬試驗(yàn)。王愛(ài)寬等22,23第11頁(yè) 煤炭轉(zhuǎn)化煤種第12頁(yè)低階煤主要包含褐煤、風(fēng)化煤、泥炭等，其特點(diǎn)是煤化程度低，水分和灰分含量高，熱值低，含有較多腐植酸，側(cè)鏈及含氧官能團(tuán)多，氧含量高達(dá)15%-30%6。其中，活性官能團(tuán)含量較高以及側(cè)鏈和橋鍵較多是低階煤分子更輕易被微生物分解主要原因。 高階煤因?yàn)樽冑|(zhì)程度較高，

9、含氧官能團(tuán)及總含氧量相對(duì)降低，芳香碳含量卻隨之增加，所以不易被微生物轉(zhuǎn)化13。 2 煤炭生物轉(zhuǎn)化煤種不易被微生物轉(zhuǎn)化13。生物轉(zhuǎn)化效果最好多年來(lái)，各種煤化程度煤炭被用于微生物轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，微生物低階煤轉(zhuǎn)化效果最好。 低階煤 高階煤所以，變質(zhì)程度較低褐煤和次煙煤更易被微生物降解，所以煤生物轉(zhuǎn)化報(bào)道多以低階煤作為研究對(duì)象。第13頁(yè) 煤炭轉(zhuǎn)化微生物第14頁(yè) 3 煤炭轉(zhuǎn)化微生物在煤化過(guò)程中，植物原料原有木質(zhì)素經(jīng)典結(jié)構(gòu)仍在煤中得到保留，尤其是煤化程度較低煤，其結(jié)構(gòu)更靠近木質(zhì)素。煤炭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)微生物含有分布廣、種類多；體積小、表面積大；生長(zhǎng)繁殖快速；吸收多、轉(zhuǎn)化快等特征，正因?yàn)檫@些特征，許多微生物

10、含有降解轉(zhuǎn)化煤炭能力24。微生物特點(diǎn)可篩選能降解木質(zhì)素微生物來(lái)對(duì)煤炭進(jìn)行降解轉(zhuǎn)化7。第15頁(yè) 3 煤炭轉(zhuǎn)化微生物液化煤炭微生物假單胞菌（Pseudomonas cepacia）、芽孢桿菌（Bacillus Sp.）等。 液化煤炭微生物菌種擔(dān)子真菌、絲狀真菌和類似酵母真菌，擔(dān)子菌研究最多，包含有黃孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）、云芝（Trametes versicolor）、支頂孢菌（Acremonium Sp.）、田頭菇屬（Agrocybe）、未分類擔(dān)子菌（unidentified Basidiomycete）等，絲狀真菌有土曲霉屬（Aspergillu

11、s sp.）、霉菌（Cunninghamella）、木霉菌屬（Trichoderma atroviride）等，類酵母真菌有假絲酵母（Candida Sp.）等6。細(xì)菌 放線菌 真菌第16頁(yè)3 煤炭轉(zhuǎn)化微生物 氣化煤炭微生物菌種外源產(chǎn)甲烷菌群煤層天然根源微生物兩種起源微生物均可實(shí)現(xiàn)煤氣化21,22,23,24。近年來(lái)，研究人員對(duì)篩選出煤炭氣化微生物進(jìn)行馴化培養(yǎng)后進(jìn)行煤炭氣化，取得了顯著效果18-21。氣化煤炭微生物菌源 另外研究發(fā)覺(jué)，不一樣煤種和不一樣種類微生物之間相互作用存在匹配關(guān)系。所以，對(duì)于不一樣煤種，要篩選不一樣液化微生物12。第17頁(yè) 煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程第18頁(yè) 4 煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程煤

12、炭生物液化過(guò)程煤炭預(yù)處理2.熱氧化：在 120下維持 7h。研究表明，煤氧化程度決定了煤微生物液化程度。煤被氧化程度越高，受到微生物降解作用就越大。所以通常需要對(duì)煤樣進(jìn)行預(yù)處理。1.化學(xué)氧化：主要用硝酸和過(guò)氧氫等；煤炭生物液化過(guò)程預(yù)處理目改進(jìn)煤生物轉(zhuǎn)化效果，提升煤氧化程度26-28。除了氧化預(yù)處理，還有利用酸洗/堿洗等方法來(lái)處理原煤。用超聲波、溶劑溶脹和硝酸預(yù)處理等方法，也能夠松弛煤大分子間作用力，提高微生物溶煤降解率11。第19頁(yè) 4 煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程煤炭液化方法11,12細(xì)胞液溶煤這種方法與胞外液溶煤方式有些類似。但不一樣是，煤樣直接加入培養(yǎng)液中，菌體、煤樣、培養(yǎng)液直接接觸。固體表面溶煤

13、把配制好并熱溶固體瓊脂培養(yǎng)基分裝在表面皿或試管中，滅菌，試管擺斜面。菌種接于固體面層上。胞外液溶煤 這種方法是用液體深層培養(yǎng)菌種。煤炭生物液化方法第20頁(yè) 4 煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程煤炭生物氣化過(guò)程可分為快速、遲緩和抑制三個(gè)階段，不一樣煤種氣化階段存在顯著差異19。產(chǎn)氣周期產(chǎn)甲烷菌等厭氧菌以煤中有機(jī)質(zhì)為能量起源而發(fā)生新陳代謝產(chǎn)物，產(chǎn)氣量曲線直接反應(yīng)出培養(yǎng)裝置中產(chǎn)甲烷菌數(shù)量和活性特征。生物氣因?yàn)椴灰粯用悍N變質(zhì)程度不一樣，各組分含量不一樣，導(dǎo)致氣化階段存在明顯差異。腐殖組主要由帶有較多小分子側(cè)鏈多環(huán)芳香結(jié)構(gòu)組成，穩(wěn)定組中主要是類脂化合物結(jié)構(gòu)，惰質(zhì)組則幾乎全由高度縮合芳香稠環(huán)結(jié)構(gòu)組成，即腐殖組相對(duì)穩(wěn)定組和

14、惰質(zhì)組更輕易發(fā)生生物降解31。所以，腐殖組含量較高煤產(chǎn)氣更快。第21頁(yè) 4 煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程煤炭生物氣化過(guò)程圖1產(chǎn)甲烷菌富集培養(yǎng)過(guò)程中生物氣產(chǎn)量曲線21第22頁(yè) 煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析第23頁(yè) 5 煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析紅外光譜分析能得到溶煤產(chǎn)物主要官能團(tuán)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)分析來(lái)判斷溶煤產(chǎn)物理化性質(zhì)。同時(shí)，微生物溶煤機(jī)理也可經(jīng)過(guò)溶煤產(chǎn)物與原煤樣紅外光譜圖對(duì)比進(jìn)行推斷。煤炭微生物降解主要是氧化作用，F(xiàn)TIR和NMR測(cè)試結(jié)果表明，產(chǎn)物中COO-基團(tuán)含量較高，造成產(chǎn)物極性和酸性較大。產(chǎn)物平均分子量多采取凝膠電泳法和質(zhì)譜法等方法來(lái)測(cè)定；分子量分布測(cè)定多使用凝膠滲透層析或超濾膜法。1 產(chǎn)物

15、溶解性和極性3 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)2 產(chǎn)物分子量液化液體產(chǎn)物分析產(chǎn)物分析是深入研究轉(zhuǎn)化機(jī)理基礎(chǔ)，也是提升產(chǎn)物應(yīng)用效率基礎(chǔ)。煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)物通常指是煤炭經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生液體和氣體物質(zhì)，更廣泛地說(shuō)應(yīng)該也包含殘煤。第24頁(yè) 5 煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析煤炭生物氣化氣體產(chǎn)物分析煤炭生物氣化得到氣體產(chǎn)品主要是甲烷，幾乎全由CH4和CO2組成。其中CH4最多，CO2較少，其它氣體組分（包含重?zé)N氣）含量微乎其微。表4 主要產(chǎn)出氣體成份及含量表18第25頁(yè) 5 煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析煤炭生物氣化氣體產(chǎn)物分析煤炭生物氣化得到氣體產(chǎn)品主要是甲烷，幾乎全由CH4和CO2組成。其中CH4最多，CO2較少，其它氣體組分（包含重?zé)N氣）含量微

16、乎其微。表5 產(chǎn)甲烷菌富集培養(yǎng)過(guò)程生物氣產(chǎn)出模擬試驗(yàn)結(jié)果21第26頁(yè) 5 煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析煤炭生物轉(zhuǎn)化殘煤分析Gupta6等利用Pseudomonas cepacia DLC-07處理褐煤后，對(duì)殘煤進(jìn)行分析發(fā)覺(jué)，與原煤相比，液化15d后殘煤中N元素大約下降了10%，其它元素改變不大。徐敬堯36經(jīng)過(guò)比較，發(fā)覺(jué)產(chǎn)物和氧化煤FTIR吸收光譜圖差不多，主要吸收峰有甲基，芳烴，羰基，以及C-O、C=S等。對(duì)微生物作用后煤樣掃描電鏡觀察能夠發(fā)覺(jué)：部分微生物可進(jìn)入煤中一些孔隙；孔隙占煤體積百分比小。采取紅外光譜法對(duì)煤及其各階段固態(tài)殘?jiān)M(jìn)行檢測(cè)發(fā)覺(jué)： 樣品中存在4種氫鍵形式：羥基-氫鍵、羥基自締合氫鍵、羥

17、基-醚氫鍵和羥基-N 氫鍵，煤中分子間氫鍵(OH-ben-eze)隨反應(yīng)進(jìn)行呈逐步減小趨勢(shì)；伴隨微生物對(duì)煤降解，煤中脂肪鏈逐步發(fā)生斷裂，形成短鏈或其它小分子物質(zhì)，脂肪鏈支鏈化程度和芳環(huán)縮合程度在反應(yīng)過(guò)程中展現(xiàn)逐步降低趨勢(shì)；煤中側(cè)鏈及多數(shù)官能團(tuán)均在反應(yīng)過(guò)程中逐步脫落，造成煤中含氧官能團(tuán)降低，同時(shí)脂鏈斷裂及氫鍵力減弱也充分說(shuō)明了降解發(fā)生。 生物氣化殘煤分析對(duì)殘煤研究一方面有利于從側(cè)面反映煤炭生物氣化產(chǎn)物特征，其次可以研究微生物改性后煤炭特征，為探索微生物作用過(guò)程奠定基礎(chǔ)。 生物液化殘煤分析第27頁(yè) 5 煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析對(duì)反應(yīng)各階段固體產(chǎn)物與原煤進(jìn)行XRD對(duì)比分析發(fā)覺(jué)：空間平

18、行定向和方位定向程度都有所降低；各階段產(chǎn)物層片直徑La都有不一樣程度減小,即100峰隨反應(yīng)進(jìn)行逐步寬化直至完全消失；衍射峰位置也逐步向角大一邊偏移，煤芳構(gòu)化程度降低。第28頁(yè) 煤炭生物 轉(zhuǎn)化機(jī)理第29頁(yè) 6 煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理煤炭生物液化機(jī)理 20世紀(jì)90年代末，Catcheside、Hofrichter、Fritstche以及Klein等在他們研究論文中都指出，低階煤生物液化有兩種不一樣機(jī)理溶解和降解。低階煤溶解是一個(gè)非酶作用溶解過(guò)程，是在偏堿性環(huán)境下發(fā)生，其原因是微生物產(chǎn)生了堿性物質(zhì)和（或）螯合劑、表面活性劑，煤溶解產(chǎn)物分子量不會(huì)有顯著降低。低階煤降解是在低pH（3-6）條件下，在酶催化作用

19、下使煤大分子化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生低分子量物質(zhì)過(guò)程7。第30頁(yè) 6 煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理煤炭生物液化機(jī)理煤炭微生物液化不是某一個(gè)機(jī)理單一作用，當(dāng)前廣泛接收低階煤液化機(jī)理是ABCDE液化機(jī)理體系，如圖2所表示，圖中箭頭表示褐煤結(jié)構(gòu)中可能受到微生物產(chǎn)生物質(zhì)作用部位7。 圖2 褐煤微生物液化ABCDE機(jī)理A-堿性物質(zhì)；B-生物氧化酶；C-螯合劑；D-洗滌劑；E-酯酶第31頁(yè) 6 煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理煤炭生物液化機(jī)理 ABCDE機(jī)剪發(fā)生在不一樣微生物代謝物與不一樣特征煤種中，如圖3所表示。其中，羧基含量高煤炭易發(fā)生堿性溶解，金屬離子含量高煤炭易發(fā)生螯合劑溶解，煤炭分子中酯鍵含量高時(shí)易被酯酶降解，煤炭中芳香烴比脂肪烴

20、易被氧化煤氧化降解7。圖3 不一樣微生物代謝物對(duì)不一樣煤炭溶解作用第32頁(yè)煤炭生物液化機(jī)理2 螯合劑溶解機(jī)理7,11,12,371 堿性溶解機(jī)理7,11微生物在培養(yǎng)過(guò)程中產(chǎn)生堿性物質(zhì)（如氨、生物胺、多肽等）參加煤轉(zhuǎn)化過(guò)程，這是微生物在高水平氮元素條件下經(jīng)典反應(yīng)。微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中不一樣微生物產(chǎn)生堿性物種類和數(shù)量并不相同，因而生物降解煤能力也不一樣。研究人員發(fā)覺(jué)，一些真菌會(huì)分泌出螯合劑，可與煤中金屬離子形成金屬螯合物，脫除煤中金屬，使煤結(jié)構(gòu)解體。6 煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理 煤炭生物液化機(jī)理第33頁(yè)煤炭生物液化機(jī)理 4 生物氧化酶解聚作用機(jī)理3 酯酶作用機(jī)理61988年，Campbell等首次發(fā)覺(jué)了低階

21、煤酯酶降解作用。另外，Hlker等在云芝中發(fā)覺(jué)一個(gè)熱敏性和部分可誘導(dǎo)酯酶，能夠促進(jìn)褐煤液化，并含有水解性。這種酯酶不一樣于普通酯酶，它能裂解有空間位阻酯鍵。生物氧化酶對(duì)煤炭氧化作用能將煤炭大分子降解成小分子，其它機(jī)理（除水解酶外）從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是溶解作用，是固相到液相轉(zhuǎn)變。（1）木質(zhì)素過(guò)氧化物酶(Lip) 38 （2）錳過(guò)氧化物酶(Mnp)12 （3）漆酶(Laccase) 6 煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理 煤炭生物液化機(jī)理第34頁(yè)煤炭生物液化機(jī)理5表面活性劑作用機(jī)理76 煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理 煤炭生物液化機(jī)理Fakoussa發(fā)覺(jué)，表面活性劑能夠降低表面張力，提升煤炭溶解率。袁紅莉等也經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)覺(jué)真菌P. De

22、cumbens P6分泌表面活性劑能過(guò)促進(jìn)煤炭液化。但許多學(xué)者認(rèn)為，微生物產(chǎn)生表面活性劑對(duì)煤炭生物轉(zhuǎn)化影響不大。第35頁(yè)煤炭生物氣化機(jī)理6 煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理 煤炭生物氣化機(jī)理張學(xué)才16對(duì)微生物氣化泥炭機(jī)理進(jìn)行了探討，將厭氧菌群氣化泥炭生物氣化過(guò)程大致分為三個(gè)階段：胞外酶把纖維素等有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單碳水化合物；產(chǎn)酸菌將這些碳水化合物變成簡(jiǎn)單脂肪酸；產(chǎn)甲烷菌把這些酸轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳。他認(rèn)為這幾個(gè)階段是連續(xù)或同時(shí)發(fā)生，是厭氧菌群不一樣分工，在它們適當(dāng)生長(zhǎng)條件下各取所需、各盡其能協(xié)同作用，從而將纖維素等有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成了菌體和甲烷等氣體。產(chǎn)甲烷作用是有機(jī)物降解最終一步，生物甲烷主要經(jīng)過(guò)兩種路徑形成，即醋

23、酸發(fā)酵作用和CO2還原作用。第36頁(yè) 煤炭生物 轉(zhuǎn)化技術(shù) 展望第37頁(yè)7 煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)展望 我國(guó)屬于富煤、貧油、少氣國(guó)家，煤炭資源，尤其是地低階煤資源儲(chǔ)量大、分布廣。煤炭生物氣化技術(shù)能耗低、轉(zhuǎn)化條件溫和、轉(zhuǎn)化效率高、轉(zhuǎn)化產(chǎn)物應(yīng)用價(jià)值高，是合理利用煤炭資源主要路徑。而且，煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)物在許多領(lǐng)域都有遼闊應(yīng)用前景，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)或醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。所以，立足于我國(guó)豐富煤炭資源，發(fā)展煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，將煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵢剂?、原料以及一些有特殊價(jià)值化學(xué)品是一條簡(jiǎn)便易行而經(jīng)濟(jì)效益又很好路徑，含有遼闊發(fā)展前景。煤炭進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化必要性第38頁(yè)7 煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)展望 3 煤炭結(jié)構(gòu)研究不透徹應(yīng)用煤化學(xué)對(duì)微生物作

24、用底物進(jìn)行深入研究，構(gòu)建出通用低階煤結(jié)構(gòu)模型。1 轉(zhuǎn)化效率低處理方法： 針對(duì)不一樣煤炭特點(diǎn)，篩選、馴化更多煤炭氣化微生物；深入研究煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理；找到煤炭液化關(guān)鍵基因，構(gòu)建基因工程菌。4 轉(zhuǎn)化機(jī)理仍不清楚缺乏煤和微生物制劑相互作用研究；缺乏產(chǎn)物形成過(guò)程研究；未清楚各種液化原因（堿性溶解、螯合劑溶解、氧化酶催化等）對(duì)液化產(chǎn)物形成影響；對(duì)于生物氣化機(jī)理還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一準(zhǔn)確闡釋。只有將這些方面處理，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物高積累量，提升液化率，促進(jìn)煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展。2 液化產(chǎn)物難分離深入提高液化效率、對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行濃縮是產(chǎn)物有效分離前提，提高分離伎倆如各種分離柱子研究與運(yùn)用是關(guān)鍵。只有分離出高附加值物質(zhì)，才有定

25、向液化方向。.近年來(lái)，煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展較為遲緩。促進(jìn)煤炭生物氣化技術(shù)發(fā)展，亟需處理以下幾個(gè)問(wèn)題：亟需處理問(wèn)題第39頁(yè) 參考 文件第40頁(yè)參考文件1王志紅.神華不粘煤和勝利褐煤與生物質(zhì)共液化反應(yīng)研究D.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）,.2舒歌平,史士東,李克健.煤炭液化技術(shù)M.北京:煤炭工業(yè)出版社,(10),1-102.3魏賢勇,宗志敏等.煤液化化學(xué)M.北京:科學(xué)出版社，. 4郭樹才.煤化工工藝學(xué)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，.5尹蘇東,陶秀祥.微生物溶煤研究進(jìn)展J.潔凈煤技術(shù),(4):34-38.6石開儀.白腐真菌Hypocrea lixii AH對(duì)撫順長(zhǎng)焰煤及其模型化合物生物液化機(jī)理研究D.中國(guó)礦業(yè)大

26、學(xué),.7姚菁華.褐煤微生物解聚研究D.中國(guó)礦業(yè)大學(xué),.8Fakoussa R M.Coal as a substrate for microorganism:Investigation with microbial conversion of National coalD.Bonn: Friedrich Wilhelms University,1981.9Cohen M S, Gabriele P D.Degradation of coal by the fungi polyporous versicolor and poria placentaJ.Applied and Environmen

27、tal Microbiology, 1982,44(1):23-27.10袁紅莉,蔡亞岐,周希貴,陳文新.降解褐煤菌種選育及降解產(chǎn)物研究J. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),1999,S1:21-24.11陳宏貴.陜北低階煙煤微生物液化技術(shù)研究D.西安科技大學(xué),.12馮曉霄.新疆低價(jià)煤微生物液化研究D.新疆大學(xué),.13Scott A R，Kaiser W R,Ayers W B.Thermogenic and secondary biogenic gases,San Juan Basin,Colorado and New Mexico-Implications for coalbed gas produc

28、ibilityJ.AAPG Bulletin,1994,78 ( 8 ) :1186-1209.14Glenn Ulrich,Shane Bower. Active methanogenesis and acetate utilization in Powder River Basin coals,United StatesJ.International Journal of Coal Geology,76:25-33.第41頁(yè)參考文件15Lenhart K,Bunge M,Ratering S,et al Evidence for methane production by saprotro

29、phic fungiJ.Nature Communications,，3:104616張學(xué)才,張德祥.微生物氣化泥炭初探J.煤炭加工與綜合利用,1996,06:45-47.17蘇現(xiàn)波,吳昱,夏大平,陳鑫. 瘦煤制取生物甲烷過(guò)程模擬試驗(yàn)研究J. 煤炭學(xué)報(bào),v.38;No.22506:1055-1059.18蘇現(xiàn)波,吳昱,夏大平,陳鑫. 煤制生物甲烷試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及優(yōu)選J. 天然氣工業(yè),v.33;No.23505:132-136.19王保玉,陳林勇,邰超,韓作穎,關(guān)嘉棟,趙晗.外源菌群煤生物氣化初步研究:菌群結(jié)構(gòu)、煤種及煤孔(裂)隙J. 煤炭學(xué)報(bào),v.39;No.24009:1797-1801.20

30、林海,隋夢(mèng)琪,汪 涵.微生物增產(chǎn)煤層氣菌種馴化J.煤炭學(xué)報(bào),37(8):1360-136321王愛(ài)寬,秦 勇,林玉成,等.褐煤中天然產(chǎn)甲烷菌富集培養(yǎng)與生物氣產(chǎn)出模擬J.高校地質(zhì)學(xué)報(bào)，16(1):80-8522王愛(ài)寬.褐煤根源菌生氣特征及其作用機(jī)理D.徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué),23周德慶.微生物學(xué)教程M.北京:高等教育出版社,.24Hosseini S E,Wahid M A.Feasibility study of biogas production and utilization as a source of renewable energy in MalaysiaJ.Renew Sust.Energ.Rev.,19:454-462 25Lenhart K,Bunge M,Ratering S,et al Evidence for methane productio