白蟻腸內微生物的神奇妙用,可直接將煤炭轉換成甲烷

作者 | 發布日期 2019 年 01 月 14 日 8:45 | 分類 生物科技 , 能源科技 follow us in feedly

白蟻雖然是造成木製品受損的害蟲,但在生質能領域中,或可扮演重要角色。美國德拉瓦大學團隊研究指出,白蟻腸內的微生物可將煤炭直接轉換成天然氣主要成分甲烷與有機肥,有望為煤炭開闢新綠色出路。




運用蛀木生物腸內的微生物來發展生質能並不是稀奇的事,畢竟這些生物體內藏著快速消化木質素、纖維素的方法,就如同現在英國約克大學正研究蛀木水蝨的消化系統,都想要一探生物體內的消化謎團,只不過想用微生物來分解煤炭,就比較少見了。

德拉瓦大學團隊指出,煤炭基本上就是燃燒 300 萬年的木頭,而這項研究或許可讓煤炭稍微「綠色」一點。其中煤炭為常見的化石燃料,主要燃燒用於發電、熱能或是用來精煉金屬、化工等工業用途。帶給人們大量電力與便利生活之餘,煤炭製程也排放許多溫室氣體,加劇全球暖化與氣候變遷。

目前全球有超過 3,000 種白蟻以木頭為食,每隻白蟻的體內都生存著幾千隻微生物,微生物體內的酶則能分解煤炭,最終釋放甲烷並產生有機肥生腐殖質。團隊指出,過去一直無法將技術商業化的原因在於:微生物的分工合作特性與消化過程太複雜,科學家難以破解這項機制。

以電腦模型分析微生物消化系統

因此為解開白蟻體內微生物的消化謎團,德拉瓦大學與美國 ARCTECH 公司攜手合作,一同研發微生物運作電腦模型,透過集總動力數學模型及反應連接模型,分析微生物的生化反應。科學家可先透過動力模型模擬出微生物 100 個消化步驟,把每個步驟分段後就可整合到數學模型,進一步辨識步驟之間的銜接點與如何啟動這些反應。

(Source:德拉瓦大學)

研究團隊發現,微生物首先會將煤炭分解成多環芳香烴,之後再降解為長鏈脂肪酸、中鏈脂肪酸、有機酸,最後生成甲烷。

而新型模型能讓科學家了解生物代謝與生物轉化之間的關係,並監測與控制甲烷的製造過程,且除了可模擬微生物的消化過程,還能採用煤礦模式、模擬微生物分解煤礦的情形。德拉瓦大學化學與生物分子教授 Prasad Dhurjati 表示,團隊開發的電腦模型有望順利設計與控制甲烷製造流程,最終可直接用微生物將煤炭轉化成甲烷與有機肥。

目前德拉瓦大學團隊已經將新技術應用至消化槽,也同時期望合作企業可在煤礦場實際測試。Dhurjati 指出,利用白蟻腸內的微生物消化煤、產生甲烷,這種技術或許能讓煤碳相關產業更乾淨。論文已發表在《Energy & Fuels》。

(首圖來源:pixabay

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