生物轉化技術
煤的生物轉化屬於生物加工的範疇,是指煤中的大分子在微生物的參與下解聚,稱為生物降解或溶解。真菌、細菌、放線菌等微生物的轉化主要用於實現煤的溶解、液化和氣化,使其轉化為水溶性物質或烴類氣體,從中提取具有特殊價值的化學品,制備清潔燃料、工業添加劑和農業植物生長促進劑,最終實現煤的溶解、液化和氣化。例如,溶解的煤產品被轉化為具有高附加值的單壹低分子量芳烴和可替代石油作為清潔燃料的甲烷、甲醇和乙醇。微生物將纖維素轉化為酒精,將纖維素轉化為沼氣、氫氣和壹氧化碳的煤氣甲烷化技術基本成熟,可以在常溫常壓下進行。微生物降解石油和木質素的研究進展迅速。煤與石油和木質素同源,尤其是年輕的低階煤中含有大量的木質素類物質,已被證明可被微生物降解。
降解和轉化煤的微生物
能降解和轉化煤的微生物來源是基於它們的代謝產物,如分泌的酶和螯合劑,它們能攻擊煤或與煤相似的有機化合物中的某些成分和結構,可以從現有的各種微生物中篩選。比如木質素的結構與低階煤相似,因此可以選擇能降解木質素的微生物如黃孢原毛平革菌來研究微生物煤溶解,並取得了壹定的成果。再比如煤中存在芳香環結構,所以可以選擇能夠降解芳香環的細菌,比如假單胞菌,進行煤溶解研究。此外,可以從暴露於自然的煤上生長的微生物中分離菌株。不同微生物與不同煤樣之間存在壹定的匹配關系,因此從不同煤種中篩選出能夠溶解和降解煤的微生物非常重要。我國煤的種類繁多,低階煤的儲量很大,篩選菌煤匹配具有重要的現實意義。
煤的生物降解和轉化類型
有風化褐煤,褐煤,甚至年輕的煙煤,已經測試。煤的溶解程度似乎與煤的類型有更大的關系,其次是微生物種類,而大多數未處理的褐煤和年輕煙煤不能被測試的真菌降解。壹般來說,煤的溶解程度從大到小的順序是:風化煤、暴露在空氣中的煤、新開采的不暴露在空氣中的煤。
實驗表明,低價煤經過預處理後更容易被細菌降解轉化。為此,人們嘗試了各種氧化預處理方法,如硝酸浸泡氧化處理、微波輻射處理、煤的高溫空氣氧化(150℃)、過氧化氫和臭氧(或組合)氧化預處理等,褐煤的生物溶解性大大增強。
中國大連理工大學韓偉和楊海波用硝酸氧化平莊和紮賚諾爾褐煤,並利用雲芝進行生物作用。煤的失重和收集的產物分析表明,溶解達到30%-60%。安徽理工大學已故王教授利用白腐真菌降解轉化硝酸處理義馬褐煤和淮南次煙煤。實驗結果還表明,酸處理有助於煤的生物降解和轉化。