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第一百七十二章 欧文氏菌(加更)

第一百七十二章 欧文氏菌(加更) (第1/2页)

6月29日。
  
  也是江淼抵达漠南分公司后的第二天。
  
  江淼借用了联合矿业设置在家园县县城附近的实验室,这个实验室之前是一家牛羊育种公司投资的小型育种实验室,只不过23年的时候那家公司经营出了问题,四月份被联合矿业盘了下来,作为研究生物采矿技术的实验基地。
  
  该实验室在县城东南方向,面积有240亩,里面的设备虽然不算太好,但至少可以满足一些微生物的研究工作。
  
  对于江淼的借用,本来林永华是打算免费给他用的,但是江淼拒绝了,让他们罗列好一份租用合同,毕竟他不差那几个钱,联合矿业可不是海陆丰公司的全资子公司,这种事情反而要更加注重。
  
  简易的实验室内。
  
  江淼拿到了库存在这里的各种细菌真菌,毕竟这个实验室是要研究生物采矿技术,肯定是有相关的微生物菌种。
  
  昨天晚上,江淼和吴松谈话过程中,获得了一个灵感方向。
  
  吴松提到了养殖基地那边,随着牛羊养殖规模的扩大,牛羊排泄的牛粪羊粪,必须尽快进行处理。
  
  一般来讲,养殖场的牛羊粪通常有四种处理方式。
  
  一种是直接露天堆放,然后风干之后,作为燃料使用。
  
  一种是出售给其他有需要的企业或者个体户。
  
  一种是发酵堆肥,然后将发酵土作为有机肥还田,或者出售有机肥。
  
  一种是先用于发酵生产沼气,再将沼渣沼液二次处理成为有机肥,可以自用和出售。
  
  目前漠南养殖基地是采用了第三种方案,发酵成为有机肥。
  
  至于为什么不采用经济效益更加好的第四种,答案就是气候原因。
  
  漠南东部的气候和东北是差不多的,天气太冷了。
  
  要知道,在沼气发酵中,发酵效率比较好的温度,中温为30~35摄氏度,漠南东部每年白天气温高于30摄氏度的天数,只有30~40天。
  
  就算是采用地窖式发酵场,可以通过地下保暖,那也需要地表气温高于20摄氏度,而漠南东部白天气温高于20摄氏度的天数,也就90~120天。
  
  如果采用人工增温维持发酵温度,那发酵出沼气还有意义吗?
  
  毕竟发酵沼气就是为了作为能源,在低温天气使用人工增温保持发酵罐温度,这会让生产成本大幅度提高,产本比太低了,毫无经济效益。
  
  国内在两千年初,曾经在长江流域大力推广过家庭小型沼气发酵系统,结果到了现在,那些沼气发酵地窖基本被废弃了,原因就是气温一低,发酵效率大幅度下降,产气量锐减。
  
  现在只有桂省的一部分地区,还有村民在使用沼气,就是因为桂省的气候比较热,其每年日气温高于20摄氏度的天数在200~250天左右,特别是桂省南部沿海地区,差不多有250天的气温是高于20摄氏度的,这种环境让沼气发酵系统可以长期高效运行。
  
  因此吴松根本没有想过要在家园县的养殖场附近搞沼气发酵系统,毕竟这种项目费力不讨好。
  
  但是吴松的话,却提醒了江淼。
  
  牛羊粪其实是一种非常复合的资源。
  
  既可以作为有机肥原材料、食用菌栽培基质,也可以直接作为燃料,或者发酵产生沼气。
  
  这是因为牛羊没有办法完全消化吃进去的粗饲料,即无法完全消化牧草,牧草之中的纤维素、木质素会有很大一部分残留下来。
  
  干牛羊粪中,纤维素、半纤维素、木质素占比达到70~80%,剩下的成分是腐殖质、水和无机盐。
  
  这也是牛羊粪在干燥之后,可以作为燃料的根本原因,因为其中富含大量的碳源。
  
  在完全燃烧的情况下,草饲牛羊的1吨干牛羊粪热量,差不多相当于0.75吨动力煤;如果谷饲占比比较高的牛羊粪,则每吨相当于0.7吨动力煤。
  
  这不妥妥的生物煤炭。
  
  至于为什么没有热电厂采用牛粪羊粪作为燃料,原因也是多方面的。
  
  比如原材料获得渠道比较复杂,收集难度大,而且产地分散,这不利于热电厂的稳定生产;各地牛羊粪热值存在一定差异,加大了发电过程中的热量管理难度;牛羊粪如果没有提前干燥,会加大运输难度和成本,而且气味非常不好闻。
  
  同时作为燃料使用的动力煤,价格也才每吨500~800块钱。
  
  因此,才没有热电厂会使用牛羊粪作为燃料。
  
  但是国内的漠南、西域、雪域的一部分牧民会嗮干牛羊粪,作为日常生活中的燃料使用。
  
  江淼倒不是为了这每天几百吨鲜牛羊粪,专门去建一个热电厂。
  
  他是想到了另一个可以利用这些牛羊粪的技术:微生物燃料电池。
  
  所谓的微生物燃料电池技术,就是利用微生物之中的胞外产电菌,在代谢过程中产生的电子迁移,从而实现生物发电的技术。
  
  这个技术的优点是环保。
  
  缺点就是效率太低,每立方米的高碳源培养基,只能发电10~20度电;而直接燃烧发电,可以产生500度左右的电能。
  
  两者没有可比性。
  
  而且所谓的每立方米高碳源培养基发电量,也是在条件非常好的实验室环境下达到的结果。
  
  比如,2024年6月23日发表的一篇论文中,华人科学家段镶锋和黄昱领导的研究团队,开发出一种新型微生物流动燃料电池(mffcs),通过利用人工电子介体在流动介质中高效传递细菌代谢电子,其最高功率密度可达17.6mw/cm(相当于每立方米176瓦特)。
  
  根据江淼调查到的数据,他们这个实验系统只能在实验室环境下,运行90个小时左右,之后效率直线下降。
  
  按照这个数据,转变为立方米之后,稳定发电高峰期,差不多可以发电15.84度,加上后续的低功率发电,最多就是20度的样子。
  
  而非实验室条件下的微生物燃料电池,每立方米的最高功率只有几十瓦特。
  
  当然,在非实验室条件下,由于细菌分解有机物不太迅速的原因,其发电时间会延长到几个月,因此其总发电量还是10~20度左右。
  
  如果每立方米发电功率176瓦特,可以维持1个月时间,那一个月的发电量就是126.72度、两个月就是252度、三个月则来到了378度。
  
  那有没有可能实现高功率条件下,长时间稳定发电?
  
  答案是可以。
  
  目前非实验室条件下,胞外产电细菌的能量转化效率为10~30%,实验室条件下可以达到60~70%。
  
  而且需要特别注意一个情况。
  
  那就是培养基的有机物≠胞外产电细菌消耗的有机物。
  
  胞外产电细菌只能分解消化一小部分有机物。
  
  比如胞外产电细菌之中的铜绿假单胞菌,其食谱只包括:碳水化合物
  
  中的葡萄、木、淀粉;含氮化合物中的氨基酸、尿素;脂肪类物质中的甘油三酯、磷脂;芳香族化合物。
  
  从这里就可以知道,很多胞外产电细菌并不能直接消化牛羊粪中的纤维素、半纤维素和木质素。
  
  如果可以将纤维素、半纤维素、木质素分解成为葡萄、单、芳香族化合物,那就可以被一部分胞外产电细菌直接利用了。
  
  事实上,有一小部分胞外产电细菌也是可以分解纤维素、半纤维素、木质素的,就是分解效率比较低下。
  
  现在江淼要做的事情,就是研发出可以高效分解纤维素、半纤维素、木质素的胞外产电细菌。事实上,欧盟已经有相关的科研团队通过转基因技术,改造大肠杆菌,赋予其代谢发电的功能,同时还让其可以分解一部分半纤维素。
  
  这种有方向的研究,江淼研究起来并不困难。
  
  筛选和培育高效的特化胞外产电细菌,可是江淼的拿手好戏。
  
  他甚至不需要使用转基因技术,直接通过各种人造环境压力,逼迫胞外产电细菌发生变异就可以了,细菌繁殖速度非常快,变异速度也非常快,这非常有利于菌种的特化培育。
  
  

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