变废为宝——从废料中获取能源

《变废为宝——从废料中获取能源》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、变废为宝——从废料中获取能源吕吉尔/编译自从鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）的花生油发动机在1900年世界博览会上亮相后，作为能源的大麻油、动物油脂和玉米油便纷纷登场。但随着1940年代化石燃料价格的下跌，生物柴油——一种通过分离菜油中甘油和甲基酯而获得的可再生燃料——就逐渐淡出了人们的视线，从石油中提炼出的柴油便成为了常规燃油。变废为宝由于以化石燃料驱动的经济致使社会压力不断增长，再加上油价的持续攀高，因此说生物柴油生产正处于一个为期10年的增长期或许就不足为奇了。去年4月在佛罗里达州清水湾海滩举行的第32届燃料和化学品生物技术研讨会上，生物柴油再次得到了高度关注——即把那些粘糊糊

2、的生物柴油衍生品转变成有价值的商品。通常，每生产100公斤生物柴油就会留下10公斤糖浆色粘性物质，被业界称之为丙三醇的粗甘油。赖斯大学生物工程师拉蒙·冈萨雷斯（RamonGonzalez）指出，当挖掘这些作为副产品的废料的商业潜力时，就能发挥出额外的能量以用作燃料。通过利用大肠杆菌，冈萨雷斯将废料发酵成乙醇，而乙醇可添加到生物柴油或汽油中用作燃料（另有人正在试验用细菌把丙三醇分解成丁醇——另一种燃料添加剂）。冈萨雷斯说：“通过从废料中提取乙醇，我们可以从生产生物柴油的过程中提取更多的生物燃料。”这一设想对于生物柴油业而言无疑是个福音。随着全球资金的紧缩，再加之生产生物柴油原料的大豆和玉米价格上

3、涨，该行业经过数年的惊人增长后于去年首次遭受减产，生物柴油产量下降了15%，比2008年记录的25亿升减少了3.5亿升。生物柴油行业希望通过提高废品的利用率来提高利润。总部设在密苏里州杰斐森城的全美生物柴油委员会的杰西卡·罗宾森（JessicaRobinson）说：“生产商不应该把丙三醇看作是废料，它是生产过程中衍生出的一种副产品，它或许有其自身的市场价值。”冈萨雷斯于2007年首次通过未变性的大肠杆菌将丙三醇发酵成乙醇，这在当时成为了一大新闻。就大肠杆菌而言，它们喜欢富氧的环境，通常在缺氧发酵反应中表现不佳。但冈萨雷斯在改变其生长介质和pH值之后，成功诱导野生大肠杆菌促使丙三醇发酵，结果从每

4、6公斤丙三醇中产出大约4升乙醇。冈萨雷斯说：“只要你让大肠杆菌感到‘高兴’，它们就能适应缺氧的环境。”再生能源冈萨雷斯于2007年创建了GlycosBio公司，计划出售从丙三醇发酵制得的乙醇和其他产品。这年冬天，冈萨雷斯重复了早期的实验室试验，但规模比以前大得多并获得了类似的结果，这意味着该工艺在生产规模上是可行的。GlycosBio公司计划于2012年在马来西亚开办首家实体工厂，工厂建在距多家生物柴油生产商附近，以便购买他们的废料丙三醇。从发酵反应中产生的乙醇可作为燃料出售，或作为工业用化学品出售给制药公司。同时，乙醇也可直接添加到生物柴油中作为混合燃料。最终，生物柴油生产商将会在自己的公司

5、内部生产乙醇，把原本作为废料的丙三醇变为其创收产品。丙三醇发酵的同时还能提供额外的能量来源，可用于氢能发电，有利于工厂的运行和减少水电费的支出。通过嗜极细菌分解丙三醇的过程中，明尼苏达大学的杰夫·格拉尔尼克（JeffGralnick）教授在实验中也发出了微量电能：通过在石墨板——用于接收细菌倾倒的电子并传导由此产生的电流——上培养细菌，不仅能产生电能，还能生产乙醇。包括在纽约州北部缺氧的欧奈达湖深处首次发现的希瓦氏菌（该菌有一种应对分解食物过程中产生的废电子的手段），尽管大多数其他有机体用电子制造酸和水，但希瓦氏菌却通过特殊的细胞膜把酸和水直接从细胞里面搬运出来。产自发酵反应的能量可用蓄电池储

6、存起来，或许可用来为小型的装置提供动力。格拉尔尼克指出，预言这种细菌的潜力尚为时过早，但他希望产生的电能抵消加工成本。他说：由此产生的电能“不大可能足以为整幢建筑物提供电力，但我们有可能从中得到一些益处。”冈萨雷斯的大肠杆菌在用来给丙三醇发酵时也可作为一种额外的生物能源，但大肠杆菌产生的是氢气，而不是电流。当细菌将丙三醇发酵成乙醇的时候会产生废料分子（甲酸），而当细菌对它进行分解的时候，氢气和二氧化碳却被释放出来。氢气可以直接从大肠杆菌生长的发酵桶里收集用于氢燃料电池，后者在将氢和氧转变成水的过程中产生电能。同时，逃逸的氢气可以被燃烧以产生能量。废品＝产品索诺马州立大学的微生物学家迈克·科恩（

7、MikeCohen）指出，沼气池——存有分解材料的封闭池子或槽罐——是另一种收集废甘油能量的方式。在大多数沼气池中，牛粪或酒糟被自然产生的细菌分解后，其释放出的甲烷可用来给发电机提供燃料，而将粗甘油添加到牛粪或酒糟的混合物中，似乎能使同体积的沼气池产出更多的甲烷。科恩——他正在测试不同基质的效能——说：“每天一加仑丙三醇就能提供足够的沼气来满足一位索诺马县居民的天然气需求。”在发酵反应过程中除了获