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有一种细菌 可以“吃”煤“吐”气

2018-12-06 09:26来源:科技日报

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  走近自然

  晋煤集团有一个煤与煤层气共采国家重点实验室,这里有一个科研团队正在进行一项世界级科研项目“煤地质微生物降解流态化开采研究”。科技日报记者近日走进这所实验室,亲身感受了这个微观世界的奇妙与神秘。

  与地球同龄的远古微生物

  走进宽敞明亮的实验室,实验台上摆满了各类器皿,技术人员都在神情专注地观察、记录,一丝不苟地操作。青年工程师刘健和陈林勇正在默契配合做实验,他俩的实验台上有一个细菌培养瓶,黑色的煤粒浸泡在营养液中。刘健说:“这就是正在‘吃’煤产气的实验。”只见瓶口上的管子里“嘟嘟嘟”地连续冒着气泡,把气泡收集到另一个瓶子里,在瓶口一划火柴,气体即可点燃。

  “这个气体就是甲烷气,也就是俗称的‘瓦斯’”,陈林勇介绍,“营养液里有我们筛选培育的‘产甲烷菌群’,这种菌群可以消化煤而产出气。”陈林勇说,产甲烷菌是一种远古微生物,可以说它的年龄几乎与地球一般大小。刘健和陈林勇介绍,他们从原始煤层中提取出这样的菌群,然后进行不断的筛选,今年前半年已经选出6株真菌、1株细菌。

  他们研究的目标就是,筛选出最优化的微生物菌群,让他们更多更快地“吃”煤“吐”气。陈林勇说:“这些菌群是一个分工协作的群体,他们在代谢过程中各司其职,把煤炭这个大分子,变成小分子,再变成气体分子。”

  破解机理需要多学科交叉协同

  刘健介绍,研究认为煤层气有2个成因,一是地球温度压力“热成因说”,另一个就是“生物成因说”。不同的矿区,这两种成因的煤层气比例不同。现代技术可以具体测出煤层气的两种成因成分和比例数据。

  陈林勇说:“由于环境特殊,煤的微生物生命活力和代谢能力比较缓慢,因而,微生物作用下由煤变气的过程极其漫长和复杂,我们的科研就是分析寻找这个过程的机理。破解这个机理是世界级难题,许多发达国家都在进行相关研究。”

  刘健说,如果取得科研突破,通过向煤层注入优选的微生物菌群,或者能激活和促进煤层中菌群代谢的营养液,就可以源源不断地产出煤层气。这样的结果:一是采煤完全变成了采气;二是可以让许多枯竭的煤层气井重新产气;三是从根本上实现黑色煤炭绿色利用。

  近年来,他们已经先后在几家煤矿进行了营养液注入实验。“但都没取得预期效果。”刘健说,“人类筛选培育微生物菌群,在富集优化的过程中,同时也会‘伤害、丢失’一部分菌群,由此就可能影响到煤的降解,影响到产气。”

  在山西省煤层气联合基金的资助下,实验团队已经建立一整套煤炭生物气化外源菌群的驯化方法,并提出了好氧微生物预处理—厌氧微生物气化的两步法,以提高煤炭微生物气化效率。

  刘健介绍,煤变气的科研,需要煤化工、地质工程、生物学、营养学等多学科交叉协同,形成多专业各类人才的协作团队,才能形成攻关合力。目前他们实验室的科研基本上与国外站在同一水平,但在基础理论研究方面,尤其是微生物与煤的作用机理等方面还有差距。王海滨

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