生物氫氣ppt課件(參考版)
2025-05-04 13:35本頁(yè)面
【正文】 ？ 。今后的研究重點(diǎn)應(yīng)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(fù)責(zé)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(diǎn)突變、基因敲除、代謝途徑的改變等分子生物學(xué)和遺傳學(xué)技術(shù)手段，得到高效率產(chǎn)氫的工程菌株。 預(yù)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)?；跒橐惑w，具有環(huán)節(jié)國(guó)家能源緊張同時(shí)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)。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(jī)廢水發(fā)酵產(chǎn)氫。 由此可見(jiàn)，光合細(xì)菌既可以將工業(yè)有機(jī)酸廢水和工業(yè)發(fā)酵廢水直接轉(zhuǎn)化為清潔能源，同時(shí)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。 光合細(xì)菌的光發(fā)酵產(chǎn)氫底物也可以來(lái)源于各種廢水。 為了降低制氫成本，也為了生物制氫技術(shù)同時(shí)能治理環(huán)境，近年來(lái)許多研究者都在嘗試?yán)酶鞣N廢棄生物質(zhì)，包括農(nóng)業(yè)廢棄物、生活垃圾或者有機(jī)廢水進(jìn)行生物產(chǎn)氫。所以，各種有機(jī)酸，特別是三羧酸循環(huán)中的各種有機(jī)酸，是大多數(shù)光合細(xì)菌進(jìn)行光發(fā)酵產(chǎn)氫的最佳原料。 一些厭氧發(fā)酵微生物也可以利用纖維素類(lèi)物質(zhì)產(chǎn)氫。 生物制氫原料 雖然許多光合細(xì)菌也能利用單糖產(chǎn)氫進(jìn)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(huì)有差異。 厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫與光合細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)氫都需要有機(jī)物作為產(chǎn)氫原料。 藍(lán)細(xì)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。在光發(fā)酵產(chǎn)氫的過(guò)程中同時(shí)伴隨著吸氫現(xiàn)象，在發(fā)酵過(guò)程中，吸氫活性增加，固氮酶活性較弱，產(chǎn)氫量減少。光合細(xì)菌產(chǎn)氫的機(jī)理和途徑見(jiàn)圖 . 光收集系統(tǒng) 和光反應(yīng)中心 鐵醌 泛琨 e e 鐵氧化蛋白 鐵還原蛋白 細(xì)胞色素 c 細(xì)胞色素 b e e e ATP ADP+Pi 碳源代謝系統(tǒng) （ EMP， TCA等） 底物 電子供體 e H++CO2 ATP ADP+Pi 固氮酶 氫酶 H2 e 圖 光合細(xì)菌產(chǎn)氫的機(jī)理和途徑 光合細(xì)菌所固有的只有一個(gè)光合作用中心的特殊簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，決定了它所固有的相對(duì)較高的光轉(zhuǎn)化效率，以及提高光轉(zhuǎn)化效率的巨大潛力。高能態(tài)的電子一部分離開(kāi)電子傳遞鏈被傳遞給鐵氧還蛋白，鐵氧還蛋白則又將電子傳給固氮酶；另一部分的電子則在電子傳遞中傳遞，通過(guò)光合磷酸化途徑并生成 ATP。 葡萄糖 丙酮酸 NADH NAD 乙酰 CoA 丁縮醛 CoA Fdox Fdred NADH NAD H2 HSCoA CO2 乙酰磷酸 乙酸 丁酸 圖 丁酸型發(fā)酵途徑 乙醇型產(chǎn)氫途徑與傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵不同，傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵沒(méi)有氫氣產(chǎn)生，而乙醇型產(chǎn)氫途徑產(chǎn)生乙醇和乙酸的同時(shí)有氫氣產(chǎn)生，主要末端發(fā)酵產(chǎn)物為乙醇、乙酸、 H CO2和少量丁酸，如圖 。 一些糖類(lèi)在發(fā)酵過(guò)程中，經(jīng) EMP途徑產(chǎn)生的 NADH+H+通過(guò)與一定比例的丙酸、丁酸、乙醇和乳酸等發(fā)酵過(guò)程相偶聯(lián)而氧化為 NAD+，來(lái)保證代謝過(guò)程中的 NADH/ NAD+的平衡。 其中，梭狀芽孢桿菌屬主要為丁酸型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑；腸桿菌主要為混合型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑；丙酮 丁醇梭菌和拜氏梭菌主要為丁醇型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑；梭菌屬中部分細(xì)菌、瘤胃球菌屬、 擬桿菌屬等主要為乙醇型發(fā)酵產(chǎn)氫途徑。丙酮酸經(jīng)發(fā)酵后轉(zhuǎn)化為乙酸、丙酸、丁酸、乙醇和乳酸等。也正是因?yàn)榇罅康挠袡C(jī)酸或醇類(lèi)產(chǎn)生，使得單糖轉(zhuǎn)化成氫氣的理論值也較低。 NADH+H+產(chǎn)氫途徑的產(chǎn)氫能力取決于 NADH+H+的剩余量和轉(zhuǎn)化率。 暗發(fā)酵產(chǎn)氫 產(chǎn)氫微生物能夠根據(jù)自身的生理代謝特征，通過(guò)發(fā)酵作用，在逐步分解有機(jī)底物的過(guò)程中產(chǎn)生分子氫。 藍(lán)細(xì)菌和微藻均
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1