【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】生物氫烷轉(zhuǎn)化可以將電轉(zhuǎn)氣技術(shù)與沼氣工程相結(jié)合，在突破儲(chǔ)氫限制、降低沼氣提純成本以及實(shí)現(xiàn)沼氣CO2負(fù)碳利用方面頗有潛力。前期，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所工業(yè)生物燃?xì)庋芯恐行鸟Z化獲得了具有較高轉(zhuǎn)化效率的氫烷轉(zhuǎn)化微生物，并開發(fā)出原位生物氫烷轉(zhuǎn)化和異位生物氫烷轉(zhuǎn)化兩種生產(chǎn)工藝。從運(yùn)行效果來(lái)看，氫氣的氣液傳質(zhì)率低，仍是限制氫烷轉(zhuǎn)化效率的主要原因。
 

　　該團(tuán)隊(duì)采用生物滴濾床(BTF)來(lái)解決氫氣低傳質(zhì)速率對(duì)氫烷轉(zhuǎn)化過(guò)程的限制，并探討了不同溫度(25℃、37℃和55℃)和填料(陶粒、火山石、活性炭)對(duì)轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響。本研究選擇的三種填料均具有環(huán)境友好特性。它們較大的比表面積和孔隙度，利于微生物的生長(zhǎng)附著，可為微生物和氣相之間提供充分接觸，促進(jìn)氣液傳質(zhì)。該研究進(jìn)行不同溫度對(duì)氫烷轉(zhuǎn)化途徑影響的批次實(shí)驗(yàn)，確定了BTF的最適宜溫度。以此為基礎(chǔ)，研究分別探討了三種填料填充BTF的氫烷轉(zhuǎn)化性能，以及在最適宜溫度下進(jìn)氣(H2/CO2)的最佳配比。結(jié)果表明，較高的溫度利于氫烷轉(zhuǎn)化，在55℃時(shí)轉(zhuǎn)化效率最高，達(dá)到8.3 L/Lw·d，古菌群落以Methanothermobacter為主(99.97%)，但37℃時(shí)也可達(dá)到7.1 L/Lw·d的轉(zhuǎn)化效率，整個(gè)產(chǎn)甲烷過(guò)程和55℃沒有顯著差異。此外，該團(tuán)隊(duì)在滴濾床實(shí)驗(yàn)中對(duì)進(jìn)氣(H2/CO2)配比進(jìn)行優(yōu)化，最合適的結(jié)果為2.5：1(H2/CO2，v/v)，低于先前報(bào)道的結(jié)果，這表明本研究獲得了更高的CO2去除效率。三種填料固定的生物膜均可在這一比例下達(dá)到有效的氫烷轉(zhuǎn)化效率，且以活性炭為填料的反應(yīng)器取得了最高的轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到91.9%。相對(duì)熒光強(qiáng)度測(cè)定驗(yàn)證了活性炭具有優(yōu)異的微生物固定化能力。該研究為BTF的沼氣生物氫烷轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了頗有前景的途徑。
 

　　近期，相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》(Chemical Engineering Journal)上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。
 

青島能源所開發(fā)出滴濾塔反應(yīng)器