煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)概述

煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)概述報(bào)告人：XXX安徽理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院煤炭生物轉(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

引言我國(guó)屬于富煤、貧油、少氣的國(guó)家。目前，煤炭在我國(guó)一次能源的消費(fèi)中占70%左右，以煤炭為主的能源結(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)已探明的能源儲(chǔ)量百分比圖引言煤炭0.6%煤炭作為我國(guó)的主要能源，對(duì)其進(jìn)行生物技術(shù)轉(zhuǎn)化有何價(jià)值？在我國(guó)豐富的煤炭資源中，低階煤資源儲(chǔ)量大、分布廣，占已發(fā)現(xiàn)資源量的58.13%[2]。這些低階煤直接燃燒熱效率較低，容易形成環(huán)境污染，長(zhǎng)期露天堆放，又會(huì)造成資源的浪費(fèi)。由于煤化程度較低，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，減少SOx，NOx，COx和灰渣等污染物的排放。因此，立足于我國(guó)豐富的煤炭資源，發(fā)展煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，合理開(kāi)發(fā)和充分利用低階煤資源，對(duì)保護(hù)環(huán)境及確保油、氣安全供應(yīng)有著重要意義。

引言煤炭液體燃料、化學(xué)品化學(xué)方法高溫高壓條件煤炭清潔經(jīng)濟(jì)有效的能源物質(zhì)酶或微生物大分子的氧化作用高附加值產(chǎn)品生物和化學(xué)手段煤的生物轉(zhuǎn)化與物理、化學(xué)方法相比，采用微生物轉(zhuǎn)化煤炭，作用條件溫和、方法簡(jiǎn)單、設(shè)備低廉，更重要的是對(duì)環(huán)境友好，是一條實(shí)現(xiàn)煤炭高效、清潔利用的新途徑[6,7]。煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)引言

煤炭生物轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展煤炭生物轉(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)的細(xì)菌[8]。

Galle1910發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌在褐煤氧化過(guò)程中起到了催化劑的作用[7]

Potter1908報(bào)道了能在不同煤中生長(zhǎng)的真菌[8]。

Fuchs19271980s發(fā)現(xiàn)煤炭可以為某些微生物提供生長(zhǎng)所需的物質(zhì)基礎(chǔ)，并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(kāi)了煤炭生物降解轉(zhuǎn)化研究的序幕。德國(guó)的Fakoussa[9]和美國(guó)的Cohen、Gabriele[10]煤炭生物轉(zhuǎn)化研究歷程國(guó)外煤炭生物轉(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)Fakoussa1982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菌株的基因組和cDNA克隆Boer等第一個(gè)解釋煤炭溶解的機(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篩選菌種的鑒定Maka等199113C固體NMR的應(yīng)用Fakoussa證明螯合劑不能單獨(dú)起作用提出煤炭轉(zhuǎn)化的ABC機(jī)理1992提出液化評(píng)價(jià)效果的兩個(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)褐煤溶解的影響H?lker等1996體外系統(tǒng)證明沒(méi)有漆酶調(diào)節(jié)下優(yōu)先聚合腐植酸FrostLiP同工酶H8的cDNA的表達(dá)Doyle等1997應(yīng)用分子排阻技術(shù)于褐煤溶解產(chǎn)物分子量的測(cè)試Ralph等研究了MnP對(duì)腐植酸的解聚作用Hofrichter等半知真菌中非特異性酯酶參與煤的溶解H?lker等生物液化精細(xì)化工產(chǎn)品：聚羥烷酸酯（PHA，生物塑料）Steinbüchel1999煤炭液化機(jī)理：ABCDE體系的提出Hofrichter煤炭轉(zhuǎn)化第一個(gè)精細(xì)化工產(chǎn)品－PHASteinbuchel200225L生物反應(yīng)器用于固體基質(zhì)液化H?lker等2003LC/MS技術(shù)應(yīng)用于液化產(chǎn)物的研究Basaran等2006GC/MS技術(shù)應(yīng)用于液化產(chǎn)物的研究Elbeyli等2008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]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，腐殖酸的成分發(fā)生顯著變化，降解后懸浮液施用在盆栽農(nóng)作物上，有明顯效果。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》的研究工作，取得了一定的成果[12]。安徽理工大學(xué)酸預(yù)處理后的義馬褐煤樣可被白腐真菌降解，并發(fā)現(xiàn)是白腐真菌釋放出來(lái)的酶在降解過(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(kāi)始開(kāi)展煤的生物轉(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、安徽理工大學(xué)、大連理工大學(xué)等，取得了一系列成果。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)明煤具有生物氣化的潛力。Scott[14]發(fā)現(xiàn)醋酸是甲烷形成過(guò)程中的一種重要的中間產(chǎn)物，其向甲烷的轉(zhuǎn)化率超過(guò)70%。Glenn等[15]通過(guò)saprotrophic真菌氣化煤炭產(chǎn)生了甲烷。Lenhart等[16]國(guó)內(nèi)采用泥炭與牛糞按比例配合后，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)行了褐煤及瘦煤的甲烷產(chǎn)出實(shí)驗(yàn)研究，并獲得了重要的成果。蘇現(xiàn)波等[18,19]利用沼液經(jīng)逐步馴化得到的外源產(chǎn)甲烷菌群為菌源，在千克級(jí)的水平上，研究了馴化菌源對(duì)不同煤種的氣化效果。王保玉等[20]采用厭氧培養(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)甲烷的厭氧菌群。林海等[21]采用厭氧培養(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(kāi)展了為期60天的生物氣生成模擬實(shí)驗(yàn)。王愛(ài)寬等[22,23]

煤炭轉(zhuǎn)化煤種低階煤主要包括褐煤、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，含有較多的腐植酸，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容易被微生物分解的主要原因。高階煤由于變質(zhì)程度較高，含氧官能團(tuán)及總含氧量的相對(duì)減少，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)，各種煤化程度的煤炭被用于微生物轉(zhuǎn)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，微生物低階煤的轉(zhuǎn)化效果最好。

低階煤

高階煤因此，變質(zhì)程度較低的褐煤和次煙煤更易被微生物降解，所以煤的生物轉(zhuǎn)化報(bào)道多以低階煤作為研究對(duì)象。

煤炭轉(zhuǎn)化微生物3煤炭轉(zhuǎn)化微生物在煤化過(guò)程中，植物原料的原有木質(zhì)素的典型結(jié)構(gòu)仍在煤中得到保存，尤其是煤化程度較低的煤，其結(jié)構(gòu)更接近木質(zhì)素。煤炭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)微生物具有分布廣、種類(lèi)多；體積小、表面積大；生長(zhǎng)繁殖迅速；吸收多、轉(zhuǎn)化快等特性，正因?yàn)檫@些特性，許多微生物具有降解轉(zhuǎn)化煤炭的能力[24]。微生物特點(diǎn)可篩選能降解木質(zhì)素的微生物來(lái)對(duì)煤炭進(jìn)行降解轉(zhuǎn)化[7]。3煤炭轉(zhuǎn)化微生物液化煤炭的微生物假單胞菌（Pseudomonascepacia）、芽孢桿菌（BacillusSp.）等。液化煤炭微生物菌種擔(dān)子真菌、絲狀真菌和類(lèi)似酵母的真菌，擔(dān)子菌研究最多，包括有黃孢原毛平革菌（Phanerochaetechrysosporium）、云芝（Trametesversicolor）、支頂孢菌（AcremoniumSp.）、田頭菇屬（Agrocybe）、未分類(lèi)擔(dān)子菌（unidentifiedBasidiomycete）等，絲狀真菌有土曲霉屬（Aspergillussp.）、霉菌（Cunninghamella）、木霉菌屬（Trichodermaatroviride）等，類(lèi)酵母真菌有假絲酵母（CandidaSp.）等[6]。細(xì)菌

放線菌

真菌3煤炭轉(zhuǎn)化微生物氣化煤炭微生物菌種外源產(chǎn)甲烷菌群煤層天然本源微生物兩種來(lái)源的微生物均可實(shí)現(xiàn)煤的氣化[21,22,23,24]。近年來(lái)，研究人員對(duì)篩選出的煤炭氣化微生物進(jìn)行馴化培養(yǎng)后的進(jìn)行煤炭氣化，取得了顯著的效果[18-21]。氣化煤炭微生物菌源

另外研究發(fā)現(xiàn)，不同煤種和不同種類(lèi)的微生物之間的相互作用存在匹配關(guān)系。因此，對(duì)于不同煤種，要篩選不同的液化微生物[12]。

煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程4煤炭生物轉(zhuǎn)化過(guò)程煤炭生物的液化過(guò)程煤炭預(yù)處理2.熱氧化：在120℃下維持7h。研究表明，煤的氧化程度決定了煤的微生物液化程度。煤被氧化程度越高，受到微生物的降解作用就越大。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)處理目的改善煤的生物轉(zhuǎn)化效果，提高煤的氧化程度[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，也可以松弛煤大分子間的作用力，提高微生物的溶煤降解率[11]。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(lèi)似。但不同的是，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

把配制好并熱溶的固體瓊脂培養(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、緩慢和抑制三個(gè)階段，不同煤種氣化階段存在明顯差異[19]。產(chǎn)氣周期產(chǎn)甲烷菌等厭氧菌以煤中有機(jī)質(zhì)為能量來(lái)源而發(fā)生新陳代謝的產(chǎn)物，產(chǎn)氣量曲線直接反映出培養(yǎng)裝置中產(chǎn)甲烷菌的數(shù)量和活性特征。生物氣由于不同煤種變質(zhì)程度不同，各組分含量不同，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)鏈的多環(huán)芳香結(jié)構(gòu)組成，穩(wěn)定組中主要是類(lèi)脂化合物結(jié)構(gòu)，惰質(zhì)組則幾乎全由高度縮合的芳香稠環(huán)結(jié)構(gòu)組成，即腐殖組相對(duì)穩(wěn)定組和惰質(zhì)組更容易發(fā)生生物降解[31]。因此，腐殖組含量較高的煤產(chǎn)氣更快。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]

煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析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)物的主要官能團(tuán)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析來(lái)判斷溶煤產(chǎn)物的理化性質(zhì)。同時(shí)，微生物的溶煤機(jī)理也可通過(guò)溶煤產(chǎn)物與原煤樣的紅外光譜圖的對(duì)比進(jìn)行推斷。煤炭的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，導(dǎo)致產(chǎn)物的極性和酸性較大。產(chǎn)物的平均分子量多采用凝膠電泳法和質(zhì)譜法等方法來(lái)測(cè)定；分子量分布的測(cè)定多使用凝膠滲透層析或超濾膜法。1產(chǎn)物溶解性和極性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)理的基礎(chǔ)，也是提高產(chǎn)物應(yīng)用效率的基礎(chǔ)。煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)物通常指的是煤炭經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的液體和氣體物質(zhì)，更廣泛地說(shuō)應(yīng)該也包括殘煤。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的氣體產(chǎn)品主要是甲烷，幾乎全由CH4和CO2組成。其中CH4最多，CO2較少，其他氣體組分（包括重?zé)N氣）含量微乎其微。表4主要產(chǎn)出氣體成分及含量表[18]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的氣體產(chǎn)品主要是甲烷，幾乎全由CH4和CO2組成。其中CH4最多，CO2較少，其他氣體組分（包括重?zé)N氣）含量微乎其微。表5產(chǎn)甲烷菌富集培養(yǎng)過(guò)程生物氣產(chǎn)出模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果[21]5煤炭生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物分析煤炭生物轉(zhuǎn)化殘煤分析Gupta[6]等利用PseudomonascepaciaDLC-07處理褐煤后，對(duì)殘煤進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，與原煤相比，液化15d后的殘煤中N元素大約下降了10%，其他元素變化不大。徐敬堯[36]通過(guò)比較，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物和氧化煤的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)微生物作用后煤樣的掃描電鏡觀察可以發(fā)現(xiàn)：①部分微生物可進(jìn)入煤中的一些孔隙；②孔隙占煤體積的比例小。采用紅外光譜法對(duì)煤及其各階段的固態(tài)殘?jiān)M(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：①樣品中存在4種氫鍵形式：羥基-π氫鍵、羥基自締合氫鍵、羥基-醚氫鍵和羥基-N氫鍵，煤中分子間的氫鍵(OH-ben-eze)隨反應(yīng)的進(jìn)行呈逐漸減小趨勢(shì)；②隨著微生物對(duì)煤的降解，煤中脂肪鏈逐漸發(fā)生斷裂，形成短鏈或其他小分子物質(zhì)，脂肪鏈的支鏈化程度和芳環(huán)的縮合程度在反應(yīng)過(guò)程中呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)；③煤中的側(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)減少，同時(shí)脂鏈的斷裂及氫鍵力的減弱也充分說(shuō)明了降解的發(fā)生。

生物氣化殘煤分析對(duì)殘煤的研究一方面有利于從側(cè)面反映煤炭生物氣化產(chǎn)物的特征，另一方面可以研究微生物改性后的煤炭特征，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)各階段的固體產(chǎn)物與原煤進(jìn)行XRD對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：①空間平行定向和方位定向的程度都有所降低；②各階段產(chǎn)物的層片直徑La均有不同程度的減小,即100峰隨反應(yīng)的進(jìn)行逐漸寬化直至完全消失；③衍射峰的位置也逐漸向θ角大的一邊偏移，煤芳構(gòu)化程度降低。

煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理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等在他們的研究論文中都指出，低階煤的生物液化有兩種不同的機(jī)理—溶解和降解。低階煤的溶解是一種非酶作用的溶解過(guò)程，是在偏堿性環(huán)境下發(fā)生的，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，煤的溶解產(chǎn)物的分子量不會(huì)有明顯的降低。低階煤的降解是在低pH（3-6）條件下，在酶的催化作用下使煤大分子化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生低分子量物質(zhì)的過(guò)程[7]。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種機(jī)理的單一作用，目前廣泛接受的低階煤液化機(jī)理是ABCDE液化機(jī)理體系，如圖2所示，圖中的箭頭表示褐煤結(jié)構(gòu)中可能受到微生物產(chǎn)生的物質(zhì)作用的部位[7]。

圖2褐煤微生物液化的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6煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理煤炭生物液化機(jī)理ABCDE機(jī)理發(fā)生在不同的微生物代謝物與不同特性煤種中，如圖3所示。其中，羧基含量高的煤炭易發(fā)生堿性溶解，金屬離子含量高的煤炭易發(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，煤炭中的芳香烴比脂肪烴易被氧化煤氧化降解[7]。圖3不同微生物代謝物對(duì)不同煤炭的溶解作用煤炭生物液化機(jī)理2螯合劑溶解機(jī)理[7,11,12,37]1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）參與煤的轉(zhuǎn)化過(guò)程，這是微生物在高水平氮元素的條件下的典型反應(yīng)。微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中不同微生物產(chǎn)生的堿性物種類(lèi)和數(shù)量并不相同，因而生物降解煤的能力也不同。研究人員發(fā)現(xiàn)，某些真菌會(huì)分泌出螯合劑，可與煤中金屬離子形成金屬螯合物，脫除煤中的金屬，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[6]1988年，Campbell等首次發(fā)現(xiàn)了低階煤的酯酶降解作用。此外，H?lker等在云芝中發(fā)現(xiàn)一種熱敏性和部分可誘導(dǎo)的酯酶，可以促進(jìn)褐煤的液化，并具有水解性。這種酯酶不同于一般的酯酶，它能裂解有空間位阻的酯鍵。生物氧化酶對(duì)煤炭的氧化作用能將煤炭大分子降解成小分子，其他機(jī)理（除水解酶外）從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是溶解作用，是固相到液相的轉(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)理煤炭生物液化機(jī)理5表面活性劑作用機(jī)理[7]6煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理煤炭生物液化機(jī)理Fakoussa發(fā)現(xiàn)，表面活性劑可以降低表面張力，提高煤炭的溶解率。袁紅莉等也通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)真菌P.DecumbensP6分泌的表面活性劑能過(guò)促進(jìn)煤炭的液化。但許多學(xué)者認(rèn)為，微生物產(chǎn)生的表面活性劑對(duì)煤炭的生物轉(zhuǎn)化影響不大。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)微生物氣化泥炭的機(jī)理進(jìn)行了探討，將厭氧菌群氣化泥炭的生物氣化過(guò)程大致分為三個(gè)階段：①胞外酶把纖維素等有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的碳水化合物；②產(chǎn)酸菌將這些碳水化合物變成簡(jiǎn)單脂肪酸；③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)生的，是厭氧菌群的不同分工，在它們合適的生長(zhǎng)條件下各取所需、各盡其能的協(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)物降解的最后一步，生物甲烷主要通過(guò)兩種途徑形成，即醋酸發(fā)酵作用和CO2還原作用。

煤炭生物

轉(zhuǎn)化技術(shù)

展望7煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)展望我國(guó)屬于富煤、貧油、少氣的國(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的重要途徑。而且，煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)物在許多領(lǐng)域都有廣闊的應(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。因此，立足于我國(guó)豐富的煤炭資源，發(fā)展煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，將煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵉娜剂?、原料以及一些有特殊價(jià)值的化學(xué)品是一條簡(jiǎn)便易行而經(jīng)濟(jì)效益又較好的途徑，具有廣闊的發(fā)展前景。煤炭進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化的必要性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)微生物作用底物進(jìn)行深入研究，構(gòu)建出通用的低階煤結(jié)構(gòu)模型。1轉(zhuǎn)化效率低解決方法：①針對(duì)不同煤炭的特點(diǎn)，篩選、馴化更多的煤炭氣化微生物；②深入研究煤炭生物轉(zhuǎn)化機(jī)理；③找到煤炭液化的關(guān)鍵基因，構(gòu)建基因工程菌。4轉(zhuǎn)化機(jī)理仍不清楚①缺乏煤和微生物制劑相互作用的研究；②缺乏產(chǎn)物的形成過(guò)程的研究；③未清楚各種液化因素（堿性溶解、螯合劑溶解、氧化酶催化等）對(duì)液化產(chǎn)物形成的影響；④對(duì)于生物氣化機(jī)理還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一準(zhǔn)確的闡釋。只有將這些方面解決，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物高積累量，提高液化率，促進(jìn)煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展。2液化產(chǎn)物難分離進(jìn)一步提高液化效率、對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行濃縮是產(chǎn)物有效分離的前提，提高分離手段如各種分離柱子的研究與運(yùn)用是關(guān)鍵。只有分離出高附加值的物質(zhì)，才有定向液化的方向。.近年來(lái)，煤炭生物轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展較為緩慢。促進(jìn)煤炭生物氣化技術(shù)的發(fā)展，亟需解決以下幾個(gè)問(wèn)題：亟需解決的問(wèn)題

參考

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