微生物与能源1.ppt

;能源危机 ;生物能源;;1.基本原理;1.2 微生物可改变原油的组成, 使其变成低黏度的原油;1.3微生物代谢产物可改变驱油环境;(2) 生物气。 绝大多数微生物在代谢过程中都会产生气体, 如二氧化碳、氢气、甲烷等, 这些气体都能够使油层部分增压并降低原油黏度, 提高原油流动能力。溶解岩石中的碳酸盐, 增加渗透率, 使石油膨胀、体积增大, 有利于驱出原油, 增加产量。;(3) 酸和有机溶剂。 微生物产生的酸主要是相对低分子量的有机酸(甲酸、丙酸) , 也有部分无机酸(硫酸) , 它们能溶解碳酸盐, 一方面增加孔隙度, 提高渗透率; 另一方面, 释放二氧化碳, 提高油层压力,降低原油黏度, 提高原油流动能力。 产生的醇、有机酯等有机溶剂, 可以改变岩石表面性质和原油物理性质, 使吸附在孔隙岩石表面的原油被释放出来, 并易于采出地面。 ;(4) 生物聚合物 微生物在油藏高渗透区的生长、繁殖及产生聚合物, 使其能够有选择地堵塞大孔道,降低水油比。在水驱中增加水的黏度, 降低水相的流动性, 减少过早的水淹, 增大扫油效率。 在地层中产生的生物聚合物, 能在高渗透地带控制流度比, 调整注水油层的吸水剖面, 增大扫油面积, 提高采收率。 微生物注入水驱油层后, 生长繁殖的菌体和代谢产物与重金属形成沉淀物, 具有高效堵水作用, 封堵率可达到99% (纯菌体的封堵效果只能达到25% )，提高原油产量和采收率, 由于封堵了高渗透条带, 还有助于减少注水量。;微生物生产乙醇;乙醇用作燃料，具有许多优点，主要是： ①产能效率高。 ②污染程度轻，在燃烧期间?不产生有毒的CO。 ③可通过微生物发酵大量生产，成本相对较低。 ④用作发酵的原料较多，而且可以废物利用，如农作物秸秆、玉米芯、稻草、纤维素、蔗渣、树叶和杂草等。? ;;1.乙醇糖发酵原理;2.木质纤维素的预处理;;3.木质纤维素的糖化;4.发酵生产乙醇;4.2半纤维素发酵生产乙醇;4.3发酵方式;4.3.2间接发酵法;4.3.3同步糖化发酵法; 微生物产甲烷;沼气的主要成分是甲烷。 沼气由50％～80％甲烷、20％～40％二氧化碳、0％～5％氮气、小于1％的氢气、小于0．4％的氧气与0．1％～3％硫化氢等气体组成 。由于沼气含有少量硫化氢，所以略带臭味。 其特性与天然气相似。空气中如含有8.6～20.8％（按体积计）的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。;甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。 每立方米纯甲烷的发热最为 34000焦耳，每立方米沼气的发热量约为20800－23600焦耳。即1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。 ;;沼气（biogas） (甲烷，methane) 甲烷发酵属于厌氧消化(anaerobic digestion)处理，是有机物厌氧分解过程中的主要过程。利用厌氧菌将工厂废水、下水污泥中所含有的有机物进行分解，不用对培养基进行灭菌和纯种培养和接种操作。它可以作为好氧处理的前阶段处理。 　　 　;　　 一、 甲烷发酵机理 　 甲烷发酵是厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质等复杂的有机物最终分解成甲烷和CO2，甲烷发酵不是由单一的甲烷产生菌所能完成的，甲烷发酵至少由三个阶段组成： 第一个阶段是有机聚合物水解生成单体化合物，进而分解成各种脂肪酸、CO2和H2； 第二阶段是各类脂肪酸进行分解，生成乙酸、 CO2和H2； 第三个阶段是由乙酸和CO2及H2反应生成甲烷； 前两个阶段也可统称为产酸阶段，产酸阶段也叫液化阶段，参与这一阶段反应的微生物大部分是兼性厌氧细菌，只有少数的原生动物、霉菌和酵母参与这一反应。发酵液中这一类非甲烷产生菌的数量大体上与甲烷产生菌相等。 　　;沼气发酵的三个阶段 沼气：混合可燃气体—甲烷、H2、N2、CO2;　　　　 二、　甲烷发酵的微生物 　　产酸阶段也叫液化阶段，参与的微生物大部分是兼性厌氧菌，只有少量的原生动物、霉菌和酵母参与这一反应。 　　产酸阶段的细菌有：梭菌属（Clostridium）；芽孢杆菌（Bacillus）；葡萄球菌属（Staphlococccus）；变形杆菌属（Froteis）；杆菌属(Bacterium)。 　　甲烷产生阶段主要是甲烷产生菌参与。甲烷菌是严格厌氧菌，不产孢子。 采用新的厌气培养技术，可以分离得到20种以上的甲烷产生菌。 　　　;　　 产甲烷杆菌（ Methanobacterium ）； 甲烷短杆菌（Methanobrevibacterium ）；