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，在突破儲氫限制、降低沼氣提純成本以及實現(xiàn)沼氣CO2負(fù)碳利用方面頗有潛力。前期，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所工業(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。從運行效果來看，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)隊采用生物滴濾床(BTF)來解決氫氣低傳質(zhì)速率對氫烷轉(zhuǎn)化過程的限制，并探討了不同溫度(25℃、37℃和55℃)和填料(陶粒、火山石、活性炭)對轉(zhuǎn)化過程的影響。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)行不同溫度對氫烷轉(zhuǎn)化途徑影響的批次實驗，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℃時也可達(dá)到7.1 L/Lw·d的轉(zhuǎn)化效率，整個產(chǎn)甲烷過程和55℃沒有顯著差異。此外，該團(tuán)隊在滴濾床實驗中對進(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%。相對熒光強(qiáng)度測定驗證了活性炭具有優(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。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和山東省自然科學(xué)基金項目的支持。
 

青島能源所開發(fā)出滴濾塔反應(yīng)器