[发明专利]一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境生物技术领域，具体涉及一种利用微生物将秸秆转化为甲烷的方法。

背景技术

我国生物质资源非常丰富、每年可产生各种农作物秸秆6亿多吨，开发潜力巨大。目前我国秸秆资源的利用和处理主要包括将秸秆用作造纸工业原料、饲料、燃料、直接还田等，但是利用率仅占总量的50％，有一半的秸秆被焚烧和弃置乱堆，其中每年焚烧秸秆产生的热值相当于燃烧5亿吨标准煤，不但白白浪费了秸秆资源，还对环境造成了严重危害。对秸秆资源进行合理有效、环境友好、多途径的利用，直接关系到我国农业和生态环境的可持续发展。通过微生物代谢将秸秆中的碳水化合物转化为醇类、可燃气体等物质是近年来国内外进行秸秆利用的热门途径。然而，目前报道的转化途径一般都需要进行物理或化学预处理，需要消耗能源及产生化学试剂的二次污染。

本发明涉及的生物转化途径，不需要对秸秆进行物理或化学的预处理，采用纯生物的方法进行转化，更加节能环保。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用微生物将秸秆转化为甲烷的方法。

一种微生物法转化秸秆为甲烷的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

(1)选取成熟前、成熟期和收获后的水稻秸秆，粉碎成稻草粉；

(2)向培养液中加入稻草粉，混匀，调节pH值为5.0，灭菌，接入易脆毛霉菌菌丝，放入摇床培养，摇床转速为120rpm，温度为28℃，培养2-3天，得到含丙三醇的发酵液；

(3)将含丙三醇的发酵液接到含有活性污泥的培养基中，装入玻璃瓶，在摇床上培养，玻璃瓶的另一端用输液器连接史式发酵管，所有的管口都用胶密封，摇床转速140rpm，温度35℃，培养2h后注意观察液面变化，通过观察计算史式发酵管中液面的变化计算出产生的甲烷的体积。

所述培养液的组分为KH₂PO₄ 3g/L、(NH₄)₂SO₄ 0.1％、MgSO₄ 3.1g/L、酒石酸铵5g/L、NaCl 1g/L、FeSO₄ 0.1g/L、CoCl₂ 0.1g/L、ZnSO₄ 0.1g/L、CuCl₂0.1g/L、AlK(SO4)₂ 10mg/L、H₃BO₄ 10mg/L、Na₂MO₄ 10mg/L。

所述含有活性污泥的培养基组分为发酵基质、微量元素溶液、产甲烷活性污泥。

所述微量元素溶液的组分为CO(NH₂)₂ 0.44g/L、KH₂PO₄ 0.2g/L、NaCl4mg/L、Na₂MO₄ 4mg/L、FeCl₂ 1.1mg/L、MnSO₄ 1.2mg/L、MgSO₄ 0.4g/L、CaCl₂4mg/L。

本发明的有益效果：本发明通过微生物代谢将秸秆中的碳水化合物转化为甲烷，实现了对秸秆资源进行合理有效、环境友好、多途径的利用，有利于农业和生态环境的可持续发展。本发明的方法对设备要求低，操作简单，具有工业化应用前景。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明做进一步说明：

实施例1易脆毛霉对水稻秸秆的液态发酵

选取成熟前、成熟期和收获后的水稻秸秆，粉碎成稻草粉；配制培养液，组分为KH₂PO₄ 3g/L、(NH₄)₂SO₄ 0.1％、MgSO₄ 3.1g/L、酒石酸铵5g/L、NaCl1g/L、FeSO₄ 0.1g/L、CoCl₂ 0.1g/L、ZnSO₄ 0.1g/L、CuCl₂ 0.1g/L、AlK(SO₄)₂10mg/L、H₃BO₄ 10mg/L、Na₂MO₄ 10mg/L；向培养液中加入稻草粉5g/L，调节pH 5.0，在121℃、0.1MPa下灭菌20min，制成液态培养基。