油藏地质封存中CO 2 生物转化CH 4 的资源化利用技术研究现状
发布时间：2021-08-10 20:56
详细介绍了通过产甲烷菌实现油藏地质封存中的CO2生物转化为CH4的技术背景、菌群基础和代谢路径;讨论了菌群结构、环境条件和营养物配比等影响因素;回顾了本源/外源微生物相关试验;探讨了其技术可行性,为该技术未来发展及潜在应用提供参考思路。
【文章来源】：现代化工. 2020,40(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
厌氧环境下的烃代谢产CH4过程(椭圆中为主要微生物类群)
产甲烷代谢是产甲烷菌获得能量的唯一方式，在此代谢过程中C1携带者如甲烷呋喃(MFR)、四氢甲烷蝶呤(H4MPT)、四氢八叠甲烷蝶呤(H4SPT)、辅酶M(HS-CoM)，电子供体如铁氧化还原蛋白(Fd)、H2、辅酶F420、细胞色素等发挥着重要作用。CO2/H2营养型、甲基营养型和乙酸营养型的代谢途径如图2所示[10,12]。绝大多数产甲烷菌都能以H2为电子供体将CO2转化为CH4，在此过程中CO2先后与甲烷呋喃(MFR)、四氢甲烷蝶呤和辅酶M(CoM)作用，依次经历甲酰基、次甲基、亚甲基和甲基复合物的还原过程。之后在甲基四氢甲烷蝶呤、CoM甲基转移酶(Mtr)的作用下，甲基被转移到C1载体巯基辅酶M(HS-CoM)上并由甲基辅酶M还原酶(Mcr)将甲基还原为CH4。目前已发现的能利用甲基化合物产甲烷的产甲烷菌包括甲烷八叠球菌目和甲烷球形菌，其通过一种同源类咕啉蛋白来传递甲基。乙酸营养型的产甲烷菌则通过分解乙酸，将羧基部分氧化为CO2，甲基部分还原为CH4[13]。2.2 产甲烷过程影响因素
油藏可视为一个大型的厌氧地质生物反应器，在其中微生物通过自身多步厌氧代谢过程可降解本源烃类等有机物产生CH4，亦可利用外来的CO2作为底物产生CH4。而对于二氧化碳驱油后利用微生物实现的二氧化碳甲烷化技术而言，向油藏中注入矿物营养基以激活产甲烷菌进行二氧化碳甲烷化的操作相较于其他技术有着成本低、处理量大、二氧化碳封存与转化同步进行等优点。此外，油藏现场的注入设备及CO2驱油积累的现场经验和操作参数也将大大降低这一技术的难度。如图3所示，油气田开发、二氧化碳地质封存以及甲烷生产可有机结合。综上所述，利用微生物处理油藏环境中封存的CO2，并将其转化为具有高附加值的CH4，是一项具有理论支撑和现场应用前景的新兴技术。4 相关试验
【参考文献】：
期刊论文
[1]pH对高温厌氧耗氢产甲烷及微生物群落的影响[J]. 陈露蕊,杜诗云,谢丽. 化工进展. 2019(08)
[2]UASB反应器中产甲烷菌对温度胁迫的响应[J]. 张立国,班巧英,李建政. 中国环境科学. 2016(04)
[3]产甲烷古菌研究进展[J]. 承磊,郑珍珍,王聪,张辉. 微生物学通报. 2016(05)
[4]产甲烷生化代谢途径研究进展[J]. 方晓瑜,李家宝,芮俊鹏,李香真. 应用与环境生物学报. 2015(01)
[5]产甲烷微生物研究概况[J]. 李煜珊,李耀明,欧阳志云. 环境科学. 2014(05)
[6]微量元素对沼气厌氧发酵的影响[J]. 张万钦,吴树彪,郎乾乾,董仁杰. 农业工程学报. 2013(10)
[7]石油厌氧降解促进CO2的CH4转化[J]. 蔡曼,池昌桥,关越,汤岳琴,吴晓磊,李国英. 应用与环境生物学报. 2012(05)
[8]油气藏埋存二氧化碳生物转化甲烷的机理和应用研究进展[J]. 魏小芳,罗一菁,刘可禹,帅燕华. 地球科学进展. 2011(05)
[9]石油烃的厌氧生物降解对油藏残余油气化开采的启示[J]. 王立影,Mbadinga Serge Maurice,李辉,刘金峰,杨世忠,牟伯中. 微生物学通报. 2010(01)
[10]产甲烷菌研究进展[J]. 单丽伟,冯贵颖,范三红. 微生物学杂志. 2003(06)
本文编号：3334768
【文章来源】：现代化工. 2020,40(09)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
厌氧环境下的烃代谢产CH4过程(椭圆中为主要微生物类群)
产甲烷代谢是产甲烷菌获得能量的唯一方式，在此代谢过程中C1携带者如甲烷呋喃(MFR)、四氢甲烷蝶呤(H4MPT)、四氢八叠甲烷蝶呤(H4SPT)、辅酶M(HS-CoM)，电子供体如铁氧化还原蛋白(Fd)、H2、辅酶F420、细胞色素等发挥着重要作用。CO2/H2营养型、甲基营养型和乙酸营养型的代谢途径如图2所示[10,12]。绝大多数产甲烷菌都能以H2为电子供体将CO2转化为CH4，在此过程中CO2先后与甲烷呋喃(MFR)、四氢甲烷蝶呤和辅酶M(CoM)作用，依次经历甲酰基、次甲基、亚甲基和甲基复合物的还原过程。之后在甲基四氢甲烷蝶呤、CoM甲基转移酶(Mtr)的作用下，甲基被转移到C1载体巯基辅酶M(HS-CoM)上并由甲基辅酶M还原酶(Mcr)将甲基还原为CH4。目前已发现的能利用甲基化合物产甲烷的产甲烷菌包括甲烷八叠球菌目和甲烷球形菌，其通过一种同源类咕啉蛋白来传递甲基。乙酸营养型的产甲烷菌则通过分解乙酸，将羧基部分氧化为CO2，甲基部分还原为CH4[13]。2.2 产甲烷过程影响因素
油藏可视为一个大型的厌氧地质生物反应器，在其中微生物通过自身多步厌氧代谢过程可降解本源烃类等有机物产生CH4，亦可利用外来的CO2作为底物产生CH4。而对于二氧化碳驱油后利用微生物实现的二氧化碳甲烷化技术而言，向油藏中注入矿物营养基以激活产甲烷菌进行二氧化碳甲烷化的操作相较于其他技术有着成本低、处理量大、二氧化碳封存与转化同步进行等优点。此外，油藏现场的注入设备及CO2驱油积累的现场经验和操作参数也将大大降低这一技术的难度。如图3所示，油气田开发、二氧化碳地质封存以及甲烷生产可有机结合。综上所述，利用微生物处理油藏环境中封存的CO2，并将其转化为具有高附加值的CH4，是一项具有理论支撑和现场应用前景的新兴技术。4 相关试验
【参考文献】：
期刊论文
[1]pH对高温厌氧耗氢产甲烷及微生物群落的影响[J]. 陈露蕊,杜诗云,谢丽. 化工进展. 2019(08)
[2]UASB反应器中产甲烷菌对温度胁迫的响应[J]. 张立国,班巧英,李建政. 中国环境科学. 2016(04)
[3]产甲烷古菌研究进展[J]. 承磊,郑珍珍,王聪,张辉. 微生物学通报. 2016(05)
[4]产甲烷生化代谢途径研究进展[J]. 方晓瑜,李家宝,芮俊鹏,李香真. 应用与环境生物学报. 2015(01)
[5]产甲烷微生物研究概况[J]. 李煜珊,李耀明,欧阳志云. 环境科学. 2014(05)
[6]微量元素对沼气厌氧发酵的影响[J]. 张万钦,吴树彪,郎乾乾,董仁杰. 农业工程学报. 2013(10)
[7]石油厌氧降解促进CO2的CH4转化[J]. 蔡曼,池昌桥,关越,汤岳琴,吴晓磊,李国英. 应用与环境生物学报. 2012(05)
[8]油气藏埋存二氧化碳生物转化甲烷的机理和应用研究进展[J]. 魏小芳,罗一菁,刘可禹,帅燕华. 地球科学进展. 2011(05)
[9]石油烃的厌氧生物降解对油藏残余油气化开采的启示[J]. 王立影,Mbadinga Serge Maurice,李辉,刘金峰,杨世忠,牟伯中. 微生物学通报. 2010(01)
[10]产甲烷菌研究进展[J]. 单丽伟,冯贵颖,范三红. 微生物学杂志. 2003(06)
本文编号：3334768
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