微生物製氫技術 - 生態環境討論

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有關微生物製氫流程, 簡單的來說, 可以分成兩類:

第一類是包括綠藻、藍細菌和厭氧光合細菌在內的光合生物; 利用這些微生物的光合機能
, 將水分解製取氫!

* 光合菌製氫

這類光合菌製氫的研究, 在1970~80年代就已經有相當的了解, 例如1974年, 貝內曼觀察
到柱孢魚腥藻（Anabaenacylndrica異形胞種類）,可以吸收光能後裂解水, 産生氫氣和氧
氣; 另外, 伽夫羅也發現了珊藻（Scenedesmus）也有能力進行光裂解水産生氫氣.



* 厭氧光合放氫

其中, 值得一提的是, 厭氧光合細菌和藍細菌、綠藻相比, 其光合放氫過程不産氧, 而且
即使在黑暗條件下, 厭氧光合細菌也可以利用葡萄糖和甲酸等有機酸, 醱酵產生氫氣和二
氧化碳.



雖然, 這早在1939年, 蓋斯特就已經發現厭氧光合細菌可利用有機物光合放氫, 日本、美
國、歐洲與中國大陸等國家都進行了大量的研究; 但是因為厭氧光合放氫流程的複雜性和
精密性, 使得目前研究內容仍停留在高活性産氫菌株的優化篩選, 以及環境條件控制方向
, 企圖提高氫氣産量, 達到可商業化量產的實用目標.



另外一類不需要光能,

包括兼性厭氧、嚴格厭氧等醱酵産氫細菌; 這些非光合微生物可以將葡萄糖或蛋白質( 也
可以是纖維素或有機廢水廢棄物等) 作為原料, 來製造氫氣; 由於微生物製氫技術具有常
溫、常壓、能耗低、環保等優勢, 所以成爲國內外重點研究的產氫製程方向.



* 蔗糖醱酵產氫

例如台灣逢甲大學2004年的”蔗糖醱酵產氫發電系統”開發計畫, 就是整合了非光合微生
物製氫、氫純化和燃料電池三個分項系統, 完成了利用糖水暗醱酵 (dark
fermentation) 產氫, 經初步純化後接到氫燃料電池( PEMFC ), 直接讓燈泡發光的微生
物氫能發電系統的發展模型之發電展示.



* 有機廢水廢棄物生産氫

由於有機廢水廢棄物生産氫能, 不但有利於環境整治, 而且對於企業來說, 還可以回收能
源, 降低成本; 以我國台灣來說, 每年的相關產業之有機質廢棄物與廢水總量可達5, 000
萬噸以上; 如果成功利用厭氧醱酵產氫技術, 將這些有機質廢棄物與廢水能源化, 估計每
年氫氣產量, 可相當於43.7 萬公秉油當量/ 年, 產值效益可達每年新台幣百億元!

* 以蔗糖和澱粉爲基質, 通過厭氧醱酵產氣

中國大陸任南琪等科學家, 也成功嘗試以厭氧活性污泥爲菌種來源, 以廢糖蜜爲基質原料
, 產製氫氣; 另外, 樊耀亭等科學家, 則是以牛糞堆肥作爲天然混合産氫菌來源, 以蔗糖
和澱粉爲基質, 通過厭氧醱酵產氣; 由於這種技術採用的是菌種, 使得生產流程更容
易操作和管理, 讓微生物製氫技術商業化的目標, 前進了一大步.



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