從甜高梁生產(chǎn)生物燃料：發(fā)酵產(chǎn)氫和殘余生物質(zhì)厭氧消化課件

可再生能源在過(guò)去的幾十年受到國(guó)際社會(huì)很大的注意。生物質(zhì)是最古老和最有前途的能源之一，包括有機(jī)和動(dòng)物垃圾、廢水，能源作物，農(nóng)業(yè)和工業(yè)殘余物，它們都能用來(lái)生產(chǎn)生物燃料?，F(xiàn)在，生物質(zhì)提供全球能量總需求的

14%左右，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)有重要貢獻(xiàn)。有幾種轉(zhuǎn)換技術(shù)可用于生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)，就是：直接燃料（占全球生物能生產(chǎn)的

97%左右），氣化，熱解和生物學(xué)處理。后者同其他技術(shù)相比，有經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上的長(zhǎng)處。生物質(zhì)能用生物學(xué)方法轉(zhuǎn)化為液體和氣體燃料，如乙醇、甲醇、甲烷和氫，后者近來(lái)被稱為未來(lái)的燃料。

氫是一種清潔的和對(duì)環(huán)境友善的燃料，當(dāng)燃燒時(shí)它產(chǎn)生水而不是溫室氣體。它可從可再生原料（如有機(jī)垃圾）生產(chǎn)，具有高能量產(chǎn)出（122kJ/g），因?yàn)樗亓枯p。另外，氫能通過(guò)燃料電池用來(lái)直接產(chǎn)生電。使用氫的短處之一是難壓成簿餅，輾成粉末。然后把亂七八糟的你一鍋煮了喂豬安全儲(chǔ)存，特別是在汽車(chē)上。但是，這問(wèn)題能通過(guò)使用金屬的氫化物和碳納米管克服，它可逆地在室溫和低壓吸附氫。這些技術(shù)仍在在顯著的技術(shù)障礙，而克服它們是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。

生物學(xué)氫生產(chǎn)是幾種生產(chǎn)氫的方法的一種，在過(guò)去十年受到特別注意。生物氫能由青色細(xì)菌和藻通過(guò)光分解水而產(chǎn)生，或由光合作用和化學(xué)合成發(fā)酵菌產(chǎn)生。厭氧發(fā)酵細(xì)菌產(chǎn)生氫無(wú)需光壓成簿餅，輾成粉末。然后把亂七八糟的你一鍋煮了喂豬丁酸的產(chǎn)生有利氫產(chǎn)生，而低氫產(chǎn)出是同還原性的代謝產(chǎn)物如丙酸、乳酸和乙醇有關(guān)聯(lián)的。

但是，混合酸發(fā)酵工藝在葡萄糖被梳狀芽孢桿菌降解時(shí)，產(chǎn)生的丁酸鹽比乙酸鹽多。這種菌用丙酮酸鹽鐵霉素氧化還原酶和產(chǎn)氫酶的活動(dòng)來(lái)產(chǎn)生氫。孢子形成梳狀芽孢干菌是通過(guò)熱處理從自然環(huán)境挑選的。煮沸的經(jīng)過(guò)厭氧消化的污泥顯示，能成功地起動(dòng)輸入葡萄糖的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的連續(xù)式生物學(xué)反應(yīng)器。由發(fā)酵細(xì)菌產(chǎn)生氫，高度取決于工藝過(guò)程的狀況，如

pH

值，液體滯留期和氣體分壓，它們影響著微生物代謝平衡，因而影響發(fā)酵最終產(chǎn)物。一般地說(shuō)，產(chǎn)酸培養(yǎng)基中主導(dǎo)的代謝作用強(qiáng)烈地取決于微生物培養(yǎng)基的

pH值，氫的產(chǎn)生受低和高

ph

值兩方面的壓抑。有報(bào)告稱，最大氫產(chǎn)出在培養(yǎng)基介質(zhì)的

pH

值在

5到

6

之間獲得。另有研究者稱，最佳氫產(chǎn)生在

pH值小于

5

的情況下出現(xiàn)。因此，為了維持滿意的壓成簿餅，輾成粉末。然后把亂七八糟的你一鍋煮了喂豬氫生產(chǎn)，控制

pH

值是很重要的。

發(fā)酵性氫生產(chǎn)（產(chǎn)酸)工藝，并不顯著減小輸入原料的有機(jī)物含量。通常在產(chǎn)氫過(guò)程中，

COD去除率低于

20%，這對(duì)應(yīng)于

2.5

克分子量（氫）/克分子量（葡萄糖）的平均氫產(chǎn)量。COD

可在隨后的厭氧消化步驟中被去除，而有機(jī)物含量則轉(zhuǎn)化為甲烷。報(bào)告發(fā)表在《BioresourceTechnology》的一個(gè)研究，探究怎樣把甜高梁生物質(zhì)作為氫的來(lái)源，并從氫反應(yīng)器排出物生產(chǎn)甲烷，同時(shí)使有機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定化。一般而言，來(lái)自能源作物（如甜高梁）的生物質(zhì)，能用來(lái)做生產(chǎn)氫的原料。甜高梁是一種一年生

C4植物，具有高光合作用效率的特點(diǎn)。它是一種高生物質(zhì)產(chǎn)出并富含碳水化合物的作物。它的稈主要由蔗糖和葡萄糖構(gòu)成，前者的量達(dá)到干物質(zhì)的55%，后者則達(dá)到干物質(zhì)的

3.2%。它還含有纖維素（12.4%）和半纖維素（10.2%）。甜高梁富有

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，最高氫生產(chǎn)率（2550mL/d）在

6

小時(shí)的液體滯留期下獲得，而每公斤甜高梁的氫最高產(chǎn)出（10.4LH2/kg

甜高梁）在

12

小時(shí)的液體滯留期下獲得。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，產(chǎn)氫反應(yīng)器的排出物是生產(chǎn)甲烷的理想基質(zhì)，產(chǎn)出約為29LCH4/kg

甜高梁。甜高梁榨取