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甲烷细菌
圖片來自优酷

甲烷细菌是微生物学领域内某一类特殊细菌的统称,这类细菌的主要特点是可以通过新陈代谢释放出甲烷气体。

简介

甲烷细菌,英文名:methane bacteria,是一类能够经过发酵产生可燃性气体甲烷的厌氧性细菌。已知产甲烷细菌约有10多种,主要有产甲烷杆菌、甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌瘤胃甲烷杆菌等。这类细菌常见于沼泽、池溏污泥中,在食草动物盲肠瘤胃中也有大量的产甲烷细菌,常随粪便排出,所以在沼气池中可用塘泥和牲畜粪便接种。我国农村不少地区已建起了许多小型沼气池,利用沼气做饭、照明,既解决了燃料困难,又减少了环境污染。 因为甲烷细菌要求严格厌氧条件,一般培养方法很难达到厌氧,培养分离往往失败。又因为甲烷细菌和伴生菌生活在一起,菌体大小形态都十分相似,在一般光学显微镜下不好判明。美国著名微生物学家——Hungate 50年代培养分离甲烷细菌获得成功。以后世界上有很多研究者对甲烷细菌进行了培养分离工作,并对Hungate分离方法进行了改良,能很容易地把甲烷细菌培养分离出来。

评价

甲烷细菌在自然界中分布极为广泛,在与氧气隔绝的环境都有甲烷细菌生长,海底沉积物,河湖淤泥沼泽地,水稻田以及人和动物的肠道反刍动物瘤胃,甚至在植物体内都有甲烷细菌存在。 沼气发酵液中甲烷细菌的数量可用MPN法计数,测定接种的试管中有无甲烷存在,作为计数的数量指标。甲烷细菌数量与甲烷含量成正比,发酵装置运行越好,甲烷细菌数量越多。1991年计数了东北制药总厂UASB上流式厌氧污泥床)处理制药废水消化液中甲烷细菌数量为4.2×105个·ml-1。 另一方面产甲烷细菌利用乙酸、氢和二氧化碳合成甲烷,也消耗了酸和二氧化碳,甲烷细菌及其伴生菌共同作用使pH稳定在一个适宜范围内,不会使发酵液中的pH出现对沼气发酵不利的情况。但当发酵条件控制不好,如温度,进料负荷,原料中的C:N、pH等可能会出现酸化或液料过碱;前者较为多见,这样会严重影响甲烷细菌的活动,甚至使发酵中断。 自然界中的甲烷细菌在同物质的交换过程中可以保存电荷。在微弱电流的影响下,细菌释放出甲烷小气泡,在这些气泡中含有一定数量的电子。布鲁斯和他的同事们发现,如果把细菌的一层接到负极上,就会产生弱小电压,否则他们就被小甲烷气泡所遮掩住。 随着甲烷细菌的不断进化,它学会了依靠甲烷内的其他物质来储存电能。而且用这种方式储存的电能在放电时能效很高,一般能达到80%。与之相比,人类发明的所有电力储存装置都相形见绌,因为在人类制造的装置中,大部分能量或被用于克服阻力,或被消耗于燃烧次生电子的化学反应中(甲烷细菌能抑制电能的生物燃烧)。 甲烷细菌储电使人类已经走向了电能储存的新道路。虽然比起碳捕获[1] 与封存技术,这项技术不能算作一种与温室效应抗争的好方法,但它能很好地利用甲烷气体的排放,对保护环境也有一定的好处。更重要的是,它能够大量储存太阳能,风能,水能等可再生能源。 然而,这项技术还不够成熟,为了将新技术运用到商业目的,专家们还需要详细研究甲烷燃烧时二氧化碳排放的过程,因为这直接影响了细菌蓄电的能力,同时还需要了解二氧化碳转化为电能的换算方法,和最终能以甲烷细菌形式储存电能的细菌数量。只有对细菌有了足够的了解,才能研发出减少耗能的蓄电装置。

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一分钟了解产甲烷菌

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参考文献