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煤生物轉化的模型預測

2019/02/14 @國際

煤生物轉化的模型預測

  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。
  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。

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