厌氧发酵生物制氢以秸秆为原料杨晓红n我国是一个农业大国，其中农作物的耕种面积 居世界第一，而秸秆则是农作物生产系统中一 项重要的生物质资源。据统计我国每年产生的 秸秆大约有10亿吨，且随着农村经济的发展和 科技的进步，农作物秸秆产量将随着粮食产量 的增加而逐年递增。表1是我国主要农作物秸 秆的资源量情况：n表一 2003年中国主要农作物秸秆资源量n近年来，我国农作物秸秆的利用率呈下降趋势 ，大量的秸秆因无法很好的利用而越来越多的 被露天燃烧，这严重的污染环境并带来了一些 社会问题。露天燃烧秸秆会导致大量温室气体 -CO2的排放，污染空气，加重了气候变暖，还 可能因为焚烧不当而引起火灾。并且秸秆弃置 堆放也会破坏农村的生活居住环境。二、秸秆厌氧发酵处理的可行性n秸秆是众多有机物中的一种，通过厌氧发酵处理后可产生 生物气体，既被充分利用又避免了对环境产生污染，充分 发挥了秸秆的资源作用。厌氧发酵具有以下优点:n发酵过程中产生了清洁的能源气体，如氢气等;n废弃物经厌氧发酵后剩余残渣中的有机物含量减少了， 有利于土壤中的微生物对其进行分解;n在厌氧发酵过程中一些病原微生物会被消灭，而同时含 有的N、P、K等成分几乎能被保留;n一部分有机氮被水解成氨态氮，使肥分中的速效氮增加 ;n厌氧发酵过程不会产生其他的副产物，并且秸秆的成分 可以为厌氧细菌提供生存的营养物质;三、秸秆厌氧发酵处理的反应过程n厌氧发酵制氢是在厌氧条件下利用产氢微生物 代谢有机物产生氢气的过程。产氢微生物也能 够利用多种底物产生氢气，如葡萄糖、蔗糖、 淀粉、乳酸、纤维素二糖、秸秆以及各种短链 脂肪酸等，在固氮酶或氢酶的作用下将底物分 解产生氢气。与光合制氢相比，发酵制氢过程 不受光照时间限制，产氢速度快，工艺简单， 更容易在短期内实现工业化应用。因此，厌氧 发酵制氢更具有发展潜力。3.1厌氧发酵生物制氢菌种 3.2发酵产氢的机理3.3厌氧发酵反应主要经过两个阶段:产 酸阶段和产气阶段 产酸阶段产酸菌产酸菌 有机酸类有机酸类( (如乙酸、丙酸等如乙酸、丙酸等) ) 醇类醇类( (如乙醇如乙醇) ) 大量的氢游离出来大量的氢游离出来 高分子有机物 低分子的中间产物 有机物分解 的过程中 n产气阶段分解产物氨的增加分解产物氨的增加 pH值也随之缓慢回升CH4、CO2、NH3 酸性发酵阶段的后期 有机酸得到部分中和第一阶段产生的 中间产物继续分解 三、实验室研究n1实验装置2实验运行与操作