机电学院姚义清教授在煤厌氧生物制氢领域取得重要研究进展

近期，机电学院姚义清教授课题组在煤厌氧生物制氢研究领域取得重要进展。研究成果以“Hydrogen production via anaerobic digestion of coal modified by white-rot fungi and its application benefits analysis”为题发表在《Renewable & Sustainable Energy Reviews》。机电学院博士研究生张怀文为第一作者，姚义清教授为通讯作者。

目前全球已探明煤炭储量达1.07万亿吨，在未来世界能源体系中依然占据主导地位。煤炭属于高碳化石能源，大规模开发利用带来的气候变化、环境污染、生态扰动等问题日益凸显。据国际能源署（International Energy Agency，IEA）统计，直燃发电作为当前煤炭能源化利用的主要途径，每年向大气排放的CO₂达10亿吨，是碳排放的主要来源。同时，燃煤产生的大量SO₂、可吸入颗粒物和有机污染物排放到大气中，严重威胁人居生态。煤生物制氢技术具有能耗低、转化条件温和、环境友好等优点，在煤炭的清洁化利用和氢能制备研究与工业化领域极具前景，并在碳中和路径中塑造未来能源结构方面发挥重要作用。

煤的白腐真菌改性及厌氧生物制氢研究路径

该研究以直燃热效率低、污染物和碳排放量大的低阶烟煤为原料，采用白腐真菌改性这一由植物遗体长期演化而来的具有类木质素结构的高分子聚合物，采集同源煤层的厌氧微生物作为接种物，研究了煤中温（37 ^°C）厌氧生物制氢的潜力及机制。结果表明，白腐真菌改性处理显著提高了煤的生物制氢效率。改性处理使煤释放出更多的正十二烷、正十六烷等烷烃类化合物，微生物摄入进细胞后，通过末端氧化、直接脱氢等方式将链烃转化成醇、酸、醛、酯等含氧衍生物，进而为产氢细菌的代谢活动提供充足的营养物质；反应体系中浓度相对稳定的类胡敏酸保证了微生物胞外电子传递的高效运行；改性处理对发酵系统微生物代谢途径具有显著的调控作用，避免了醇和乳酸的生成及其与产氢功能菌形成竞争，同时强化了细胞周期调控、细胞分裂、染色体分割、氨基酸和核苷酸转运与代谢等功能。通过环境和经济效益评估。该方法能显著降低燃煤烟气中的碳氧化物含量，碳减排效果突出，同时经济效益也得到提高，为煤的低碳化和高值化利用提供了新思路。

煤的白腐真菌改性及厌氧生物制氢技术现场应用场景

该研究得到国家、陕西省、国家重点实验室有关项目的资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032122000211

编辑：王学锋

终审：徐海