[發明專利]在痕量元素濃度受控情況下生產生物氣的方法

無效

• 申請號: 200880023787.6
• 申請日: 2008-05-29
• 公開（公告）號: CN101730743A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: H·厄克斯納;A·萊麥爾;D·拉姆霍爾德;E·馬蒂斯;E·麥爾胡貝爾;D·普萊斯勒
• 申請（專利權）人: IS研究有限公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 殷駿

本發明涉及一種在生物氣反應器(以下也稱為發酵罐)中從有機材料生產生物氣的方法。

通過植物光合作用將太陽能固定于生物材料中是一種最重要的自我可再生的能量來源(Maurer，M.和Winkler，J.-P；Biogas.Theoretische?Grundlagen，Bau?und?Betrieb?von?Anlagen；1982；Springer-Verlag)?；谕ㄟ^光合作用獲得能量時，作為新陳代謝結果，由植物來合成大分子。這些大分子在生物氣設備中厭氧性降解時，能以很高的效率轉化為甲烷和二氧化碳，使得高達82％的貯存于植物中的能量轉入甲烷中。

生產生物氣的方法可以分為四個階段。在第一步驟，即水解中，生物材料的復雜結構分解為其單體(糖、脂肪、蛋白質)。隨后，所述單體降解為短鏈脂肪酸(產酸)。在第三步驟(產乙酸)和第四步驟(產甲烷)中，首先形成乙酸，接著形成甲烷。尤其是二氧化碳和其他氣體作為生物氣工藝中的副產物以低濃度產生。在各步驟中，最佳環境條件部分地明顯不同。(SAHM：Biologie?der?Methanbildung，Chem.-Ing.Tech.53(1981)Nr.11，S.854-863)。

根據現有技術，有機物質的厭氧性降解發生在干物質含量通常低于30％的含水環境中。

生物氣的產生依賴于參與該工藝的微生物，在25至57℃范圍的不同最佳溫度下進行。

對于水解和產酸而言，最佳的碳∶氮∶磷∶硫之比為500∶15∶5∶3，或者對于產乙酸和產甲烷而言，為600∶15∶5∶3。

水解和產酸的最佳pH值在pH?5.2至6.3范圍內，產乙酸和產甲烷的最佳pH值在pH?6.7至7.5范圍內。

固體和液體底物用作發酵底物。來自工業、原材料加工業、農業和家庭的生物廢料以及為生產甲烷之目的栽培的能源作物都用于生物氣設備中。在農業生物氣設備中常常將動物排泄物額外供給至該工藝中，以額外充分利用它們的潛能。通常，在開始生物氣生產的工藝時，將糞料與收獲的能源作物一起供入生物氣反應器中，之后向生物氣反應器中只供給收獲的能源作物。本發明涉及生產生物氣的所有變化方案。

最后的降解步驟，甲烷生成，通過產甲烷的微生物實現，該微生物屬于古菌(古細菌)組。它們與嗜鹽細菌和一些超嗜熱菌發酵細菌一起形成Euryarcheota的分枝(-Schlegel，H.-G.；AllgemeineMikrobiologie；第8版，2007，Georg?Thieme?Verlag)。在所有的生物中，產甲烷生物占據特殊的位置。它們的代謝過程很多都能僅借助在其他微生物的情況下只是很偶然起作用的輔酶來進行。目前7個已知的輔酶之一是輔酶F430，帶有鎳中心離子的輔助因子。另一實例是帶有鉬輔助因子的甲酰基-甲烷(Mehthano)呋喃-脫氫酶(SCHLEGEL，a.a.O.2007)。由于這種獨特的物質代謝過程，產甲烷生物對痕量元素的濃度有特別要求。

已經知道的是，向生物氣設備的發酵罐中供給含有痕量元素的添加劑。EP?1?577?269?A1公開了荷載痕量元素的沸石添加劑，用于補償對于甲烷氣體細菌而言是重要的痕量元素的缺乏。發酵底物例如是豬糞便和玉米青貯料的混合物。當添加含有痕量元素的已知添加劑時，只能暫時地、稍微地或者根本不能改善生物氣生產。

由此出發，本發明的目的在于，提供一種生產生物氣的方法，該方法改善含有痕量元素的微生物的供給。

該目的是通過具有權利要求1的特征的方法而實現的。所述方法有利的方案記載于從屬權利要求中。

用來在生物氣反應器中從生物材料生產生物氣的本發明方法包括以下步驟：

-提供在用于有效生產生物氣的生物氣反應器中至少一種痕量元素的濃度的至少一個標準值，

-在生物氣反應器中從生物材料生產生物氣，

-檢測生物氣反應器中生物材料中的至少一種痕量元素的濃度，和

-在檢測出的痕量元素的濃度低于痕量元素的標準值的情況下，向生物氣反應器中添加該痕量元素。