[发明专利]一种沼气生物资源化利用的方法

说明书

本发明公开一种沼气生物资源化利用的方法，采用本方法可以将沼气作为发酵底物，通过连续通气高密度培养好氧性甲烷菌好氧性甲烷菌合成生物质和其他终端产品。本发明可应用于好氧性甲烷菌及其活性物质的大规模高效率生产。通过优化好氧性甲烷菌培养条件和培养基成分，提高沼气的生物利用效率，从而使沼气生物合成得到的菌体干重浓度20‑40g/L、菌体干重产率10‑20g/L/天、产物浓度2‑10g/L。为沼气的生物利用提供一种高效资源化利用的方法。

技术领域

本发明涉及一种通过生物法资源化利用沼气的方法，属于生物化工领域。

背景技术

近年来，沼气排放量的大幅增加导致了环境的改变，为人类和其他物种带来了巨大的危害。研究表明，人口和经济的增长加大了对能源的消耗，预计到本世纪中叶，消耗量将至少是目前的两倍。当前，已有大量研究成果表明化石能源消耗、沼气排放与全球环境变化之间的关系，相关结果同时指出环境变化对社会和经济等各个方面造成的影响不容忽视。

沼气主要包括以碳一气体为主的二氧化碳和甲烷。研究表明，致使全球变暖的沼气中，甲烷的比重达到了20％，而以20年期计算，甲烷的全球变暖潜值是二氧化碳的86倍。甲烷的来源广泛，主要以沼气的形式存在于垃圾填埋厂、污水处理厂、畜牧场等可进行微生物厌氧降解发酵场所。

近年来我国对沼气资源十分重视，随着其生产技术不断完善，沼气已成为一种廉价、充足的碳源。但目前我国大量沼气利用仍以低品位热利用为主，主要通过热电联产燃烧沼气中的甲烷产生热能和电能。然而这种低效利用沼气的方法，不但大大降低了沼气的价值，而且燃烧甲烷产生的二氧化碳造成了二次污染。因此随着沼气产量的不断增加，沼气的高端利用途径急需不断扩展和补充。

好氧性甲烷菌是一种可以将甲烷作为唯一碳源和能量源的微生物，其体内特有的生物酶可将沼气生物转化为包括微生物油脂、长链脂肪酸，糖原、聚-β-羟丁酸,胞外聚合物,四氢嘧啶,环氧衍生物,虾青素,甲醇，菌体蛋白等在内的多种高价值活性物质。因此，目前好氧性甲烷菌在食品，医药，饲料，环保和生物能源等诸多方面具有广泛的应用。

但好氧性甲烷菌对培养条件要求极为苛刻。未被优化的生长条件和培养条件很难实现好氧性甲烷菌高效转化沼气中的甲烷产生高附加值产品的目的。相比较于利用糖类为碳源底物的微生物，好氧性甲烷菌的唯一碳源和能量源为沼气。气体碳源相对于糖类，有着不易被控制且转化效率低的特点。如不进行培养条件的优化无法实现高效利用沼气实现高密度发酵的目的，从而失去了工业化生产的前景。

发明内容

本发明针对目前沼气资源化利用不充分以及生物转化甲烷过程中存在的技术和条件不成熟的问题，通过优化好氧性甲烷菌培养条件和培养基成分，提高沼气的利用效率。

采用连续通气的培养方式进行培养好氧性甲烷菌，在培养过程中连续通入沼气并排除部分菌液，同时补加相应体积的优化培养基进行后续技术培养。