[發(fā)明專利]一種煤層本源菌群功能重塑的煤炭原位生物制氫方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210612062.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN114856526B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖棟;彭蘇萍;王恩元;黃炳香;諾貝托·丹尼爾·迪亞茲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B43/295
• 分類號(hào): E21B43/295;C12P3/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯(lián)群

一種煤層本源菌群功能重塑的煤炭原位生物制氫方法，屬于煤氣化技術(shù)領(lǐng)域。本源產(chǎn)甲烷菌原位功能重塑生物煤制氫技術(shù)，在地下煤儲(chǔ)層中，以煤層產(chǎn)甲烷菌群為基礎(chǔ)，利用調(diào)控因子誘導(dǎo)，靶向切斷氫產(chǎn)甲烷和氫產(chǎn)有機(jī)酸的生物代謝點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)本源產(chǎn)甲烷菌群代謝功能由煤制甲烷轉(zhuǎn)為煤制氫。專利技術(shù)充分利用本源菌對(duì)煤層的環(huán)境的適應(yīng)性，調(diào)控獲得的產(chǎn)產(chǎn)氫菌群能自主適應(yīng)煤層環(huán)境，并且全技術(shù)流程無需外源菌注入，利用微生物精準(zhǔn)開采實(shí)現(xiàn)煤炭氫采，減少碳排放。優(yōu)點(diǎn)：能夠在煤層溫度下直接實(shí)施，無需加熱等溫控作業(yè)；能同步在大范圍煤田區(qū)域同步實(shí)施，可靠性高操作簡單、制氫成本低廉、污染低、安全性更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤氣化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種煤層本源菌群功能重塑的煤炭原位生物制氫方法。

背景技術(shù)

以熱解技術(shù)和生物技術(shù)為代表的煤炭地下氣化技術(shù)的研究，助推了煤炭清潔化利用的進(jìn)程。煤炭微生物氣化與煤層氣增產(chǎn)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)原位煤轉(zhuǎn)甲烷，以非常規(guī)天然氣形式開采利用、有效減少污染物排放。但是CH₄燃燒釋熱仍然伴隨等摩爾CO₂的生成，因此煤炭微生物氣化解決了煤炭清潔利用問題，但并未從根本上解決碳排放的難題。這就亟待探尋一種創(chuàng)新性的技術(shù)方法，利用微生物精準(zhǔn)選采實(shí)現(xiàn)“煤炭氫采”，助力煤炭產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展新格局。

煤制氫技術(shù)目前主要采用熱解制氫：煤炭在熱解爐內(nèi)加入催化劑后加熱熱解，可生成富氫氣體。該方法需要在特定熱解爐內(nèi)，在500℃以上高溫環(huán)境中完成熱解反應(yīng)。該技術(shù)難以在煤層中原位實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是要提供一種煤層本源菌群功能重塑的煤炭原位生物制氫方法，解決現(xiàn)有的煤制氫技術(shù)難以在煤層中原位實(shí)施的問題；能夠在低溫條件下，大范圍同步實(shí)施煤制氫。

技術(shù)方案：本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：本源產(chǎn)甲烷菌原位功能重塑生物煤制氫技術(shù)，在地下煤儲(chǔ)層中，以煤層產(chǎn)甲烷菌群為基礎(chǔ)，利用調(diào)控因子誘導(dǎo)，靶向切斷氫產(chǎn)甲烷和氫產(chǎn)有機(jī)酸的生物代謝點(diǎn)位，實(shí)現(xiàn)本源產(chǎn)甲烷菌群代謝功能由煤制甲烷轉(zhuǎn)為煤制氫。

具體步驟如下：

步驟1、本源產(chǎn)甲烷菌群獲取與功能菌株分離富集：

待技術(shù)實(shí)施煤層中首先激活、培育出本源產(chǎn)甲烷菌群，分離富集關(guān)鍵煤水解菌、產(chǎn)氫菌、噬氫產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌菌株，每種富集菌株的相對(duì)豐度97.00%；所述的分離富集無需純化；

步驟2、煤炭降解中的關(guān)鍵氫代謝通路與主要產(chǎn)氫功能菌類別：

分析獲取菌群的煤產(chǎn)甲烷代謝通路，厘清煤產(chǎn)甲烷代謝通路中的產(chǎn)氫與噬氫代謝分布，確立典型厭氧產(chǎn)氫途徑在氫代謝通路中的點(diǎn)位分布與分配權(quán)重，甄別出煤層原生產(chǎn)氫功能菌的主要類別；

步驟3、確立噬氫的關(guān)鍵生物學(xué)點(diǎn)位與功能菌種類別：

結(jié)合氫代謝通路與關(guān)鍵產(chǎn)氫菌類型，確立氫產(chǎn)CH₄和氫產(chǎn)乙酸或丁酸的關(guān)鍵生物學(xué)點(diǎn)位，明確產(chǎn)甲烷菌群代謝中主要噬氫點(diǎn)位構(gòu)成菌種類別；

步驟4、主要菌種的生物學(xué)特征分析與群落協(xié)作關(guān)系：

明晰關(guān)鍵煤水解菌、產(chǎn)氫菌、噬氫產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的生物學(xué)特征，揭示圍繞目標(biāo)生物學(xué)點(diǎn)位的產(chǎn)氫 -噬氫菌間共生-協(xié)作拓?fù)潢P(guān)系；

步驟5、煤層地質(zhì)特征與產(chǎn)氫菌的適應(yīng)能力分析：

分析待技術(shù)實(shí)施煤層的煤巖地質(zhì)特征，剖析關(guān)鍵煤水解菌、產(chǎn)氫菌、噬氫產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌對(duì)環(huán)境因子變化的響應(yīng)規(guī)律；

步驟6、噬氫靶向點(diǎn)位阻斷的調(diào)控培養(yǎng)基配置與誘導(dǎo)方法：