煤生物轉化的模型預測
2019/02/14 @國際
摘要
煤礦在不同的微生物作用下進行生物轉化的過程，透過煤轉化為多環芳烴，再降解為中鏈脂肪酸，然後變成有機酸，最終產生甲烷的生化反應，目前已完成小型試驗，若地下煤礦試驗成功，此法可有效減少污染物排放。
示意圖
煤(Coal)是一種具可燃性的黑褐色岩石，是人類所需的重要能源之一，通過燃燒煤能夠提供巨大能量於製造、建設和民生需求。煤礦來源為埋藏於地層中的陸地植物，後受地熱與高壓影響而碳化的天然產物，主體為碳，伴隨著氫、氧，及少量硫、氮與無機礦物質等其他成分，燃燒過後所形成的碳微粒、氮氧化物、硫氧化物等污染物對人體有害，若能直接在現地就將煤轉化成乾淨的甲烷再燃燒，就能有效減少污染物排放，將微生物注入煤層進行生物轉化或許是可行的方式。
但是煤礦轉化的過程複雜，不易使用單一微生物直接轉化，而白蟻以枯死的植物細胞壁為食，是一種可幫助植物分解的昆蟲，其腸道所帶的微生物種類豐富，這些微生物可分泌分解木質纖維的酵素，可為生物轉化所用。
美國德拉瓦大學(University of Delaware)和ArcTech公司合作開發一種新型模組，用以模擬分析煤礦在不同的微生物作用下進行生物轉化的過程。研究團隊使用既有文獻資訊了解中間產物和代謝途徑，並將其併入動力學模型C2M (Coal to Methane)，其中囊括了煤轉化為多環芳烴，再降解為中鏈脂肪酸，然後變成有機酸，最終產生甲烷的生化反應。【延伸閱讀】研究指出個人保健與衛生藥品污染已逐漸影響水域環境並對其生態系造成危害
這樣的模型可與ArcTech公司提供的實驗數據進行比對，相關參數能協助理解代謝瓶頸對生物轉化過程的影響，並且可用於監測或控制生物甲烷的產生流程。現在團隊已完成地上的小型測試，目前正在尋找合作對象以針對地下煤礦進行測試，相關研究發表於<Energy and Fuels>。
此類研究可作為的生物轉化案例應用前的預測，幫助開發商在投入成本前先模擬可能發生的代謝瓶頸，以便及早進行突破。
資料來源
- The Week
- Modeling Framework for Biogenic Methane Formation from Coal
- 國立中央大學應用地質學研究所 臺灣主要的礦物與岩石 煤coal
- 台北市病媒防治商業同業公會 白蟻的生態習性 王正雄
文章摘譯
