生物氫氣ppt課件-資料下載頁
2025-05-01 13:35本頁面
【正文】 圖 光合細菌產(chǎn)氫的機理和途徑 光合細菌所固有的只有一個光合作用中心的特殊簡單結(jié)構(gòu)，決定了它所固有的相對較高的光轉(zhuǎn)化效率，以及提高光轉(zhuǎn)化效率的巨大潛力。 由于固氮酶的表達及活性受銨抑制調(diào)控，因此，光發(fā)酵產(chǎn)氫也同樣受銨離子濃度的影響。在光發(fā)酵產(chǎn)氫的過程中同時伴隨著吸氫現(xiàn)象，在發(fā)酵過程中，吸氫活性增加，固氮酶活性較弱，產(chǎn)氫量減少。 對各類微生物的產(chǎn)氫機理的解析，將對優(yōu)化生物產(chǎn)氫工藝條件，包括光能、溫度、 pH、氣相組成和培養(yǎng)基營養(yǎng)組成等具有很好的指導作用，也將為通過代謝工程提高微生物的產(chǎn)氫效率奠定基礎。 藍細菌和微藻的光解水產(chǎn)氫以水作為唯一的質(zhì)子與電子的供體。盡管與其他生物產(chǎn)氫途徑相比，目前生物裂解水制氫技術(shù)在效率上仍處于劣勢，但其以水為制氫底物，在原料成本上具有優(yōu)勢，因此，光解水產(chǎn)氫技術(shù)一直是人類希望實現(xiàn)的目標。 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫與光合細菌發(fā)酵產(chǎn)氫都需要有機物作為產(chǎn)氫原料。許多暗發(fā)酵產(chǎn)氫微生物都能利用葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉產(chǎn)氫，有的暗發(fā)酵微生物還能利用五碳糖、木聚糖產(chǎn)氫，還有些微生物能利用纖維素產(chǎn)氫。 研究表明不同微生物利用同一種原料，或者同一種微生物利用不同的原料，其產(chǎn)氫效率或產(chǎn)氫速度也會有差異。 一些厭氧發(fā)酵微生物也可以利用纖維素類物質(zhì)產(chǎn)氫。 生物制氫原料 雖然許多光合細菌也能利用單糖產(chǎn)氫進行還有些微生物能利用纖維素產(chǎn)氫。 研究表明不同微生物利用同一種原料，或者同一種微生物利用不同的原料，其產(chǎn)氫效率或產(chǎn)氫速度也會有差異。 一些厭氧發(fā)酵微生物也可以利用纖維素類物質(zhì)產(chǎn)氫。 雖然許多光合細菌也能利用單糖產(chǎn)氫進行光發(fā)酵產(chǎn)氫，有的還可以利用蔗糖、果糖產(chǎn)氫，但利用糖類的產(chǎn)氫效率一般低于以有機酸為底物的產(chǎn)氫效率。所以，各種有機酸，特別是三羧酸循環(huán)中的各種有機酸，是大多數(shù)光合細菌進行光發(fā)酵產(chǎn)氫的最佳原料。但許多微生物只能利用上面所描述底物中的一部分進行產(chǎn)氫， 所以，通過馴化或選育來增加產(chǎn)氫微生物的底物范圍，也是目前生物產(chǎn)氫技術(shù)研究中的方向之一。 為了降低制氫成本，也為了生物制氫技術(shù)同時能治理環(huán)境，近年來許多研究者都在嘗試利用各種廢棄生物質(zhì)，包括農(nóng)業(yè)廢棄物、生活垃圾或者有機廢水進行生物產(chǎn)氫。已經(jīng)嘗試過用于厭氧暗發(fā)酵生物制氫的廢棄原料有：各種作物秸稈（纖維素）、食品加工廢水、橄欖油加工廢水、牛奶加工廢水、釀酒廢水、檸檬酸生產(chǎn)廢水、糖蜜廢水、櫥余垃圾以及城市固體廢棄物或者污泥處理廠的污泥等。 光合細菌的光發(fā)酵產(chǎn)氫底物也可以來源于各種廢水。如果將光發(fā)酵產(chǎn)氫與暗發(fā)酵產(chǎn)氫進行偶聯(lián)，那么可以更有效地利用各種組成復雜的有機廢水產(chǎn)氫。 由此可見，光合細菌既可以將工業(yè)有機酸廢水和工業(yè)發(fā)酵廢水直接轉(zhuǎn)化為清潔能源，同時又可以降低廢水中 COD，具有減少環(huán)境污染和產(chǎn)生氫能的雙重作用，這將是很有前景的研究方向。 生物制氫工藝（自學） 生物制氫實踐 目前有關生物制氫技術(shù)的研究多處于實驗室研究階段，而且，目前生物制氫的產(chǎn)氫成本尚無法與工業(yè)廢氣回收制氫競爭。利用暗發(fā)酵速度較快，產(chǎn)量較多，能廣泛利用廢棄生物質(zhì)和工業(yè)有機廢水發(fā)酵產(chǎn)氫。 如 “ 生物制氫 產(chǎn)甲烷發(fā)酵 交叉流好氧 ” 為主體的高濃度有機廢水生物制氫和廢水處理綜合工藝系統(tǒng)。 預處理廢棄物 暗發(fā)酵 氣體分離 氫氣 二氧化碳 暗發(fā)酵液再次發(fā)酵 再次產(chǎn)氫或產(chǎn)甲烷 圖 4. 生物產(chǎn)氫中試主要工業(yè)流程 生物制氫將廢棄物資源化、能源化和環(huán)保化融為一體，具有環(huán)節(jié)國家能源緊張同時減少環(huán)境污染的雙重作用，是非常有發(fā)展前途的生物技術(shù)。但是，生物制氫技術(shù)從實驗室研究走向大規(guī)模應用還有許多基礎理論問題和工程技術(shù)問題需要解決。今后的研究重點應主要集中在： ? 繼續(xù)篩選自然界中具有高效發(fā)酵產(chǎn)氫活性的微生物； ? 尋找最佳的產(chǎn)氫條件，提高固氮酶、雙向氫酶和其他負責調(diào)控產(chǎn)氫效率的重要功能酶的催化活性及抗逆性； ? 利用定點突變、基因敲除、代謝途徑的改變等分子生物學和遺傳學技術(shù)手段，得到高效率產(chǎn)氫的工程菌株。 作業(yè)： 、途徑。 ？
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1