书城童书科普知识百科全书——《能源知识篇》(上)
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第14章 充满希望的“绿色能源”(4)

第二战役产酸,这是发酵的第二阶段。参加这一战役的包括细菌、真菌和原生动物,其“主力军”是产醋酸菌“兵团”,它们的任务就是使第一战役的“战俘”进一步转化为小分子化合物,同时还要产生二氧化碳和氢气。“生力军”是产氢细菌“兵团”,它们的任务就是使那些不能为产甲烷细菌所利用的中间产物进一步转化为乙酸、氢、二氧化碳等物质,以作为产甲烷菌用以生成甲烷的“军需品”,为产甲烷菌提供原料,准备下一阶段的最后战役。

第一战役和第二战役是连续进行的,也统称为“不产甲烷阶段”,实际上这是一个甲烷原料的加工阶段。

第三战役产甲烷,这是发酵的第三阶段。这一战役的“主力军”就是产甲烷菌“兵团”了。产甲烷菌是一类极其古老而又极其特殊的细菌,它们是沼气发酵过程中微生物食物链中最后一个战斗员,按它们的形态分为球菌、杆菌、八叠球菌和螺旋菌。它们分别把“不产甲烷阶段”的战利品——氢、二氧化碳、乙酸(醋酸)、甲酸盐、乙醇等,都统一生成甲烷和二氧化碳。它们的攻击目标——底物,虽不相同,但最终成果却都能改造成甲烷。

整个沼气发酵的“战争”就这样胜利结束了。在这里,立了最后奇功的是产甲烷菌。因此人们把它誉为“核心中的核心”。

目前,沼气的应用范围不断扩展,不仅能烧,还能作为汽车燃料使用。近年来,美国通用电气公司加拿大分公司为加拿大生产了一批名叫“吕米娜”的以沼气为燃料的汽车。用85%的沼气、15%的汽油混合燃料。已交付10辆;1992年再交100辆;另生产2300辆运往美国市场。加拿大是沼气生产大国,产量居世界首位。

我国是世界上应用沼气较早的国家之一,已有60多年历史。

20世纪20年代初,台湾人罗国瑞就首先进行了人工制取沼气的研究。在30年代时,已有10多个省建立了沼气公司,仅上海、江苏就建造了100多个沼气池。有些池子保存完好,至今还可继续使用。目前,我国农村已有家用沼气池500多万个,约使2000万人口用上了沼气,年产沼气10多亿立方米,是世界上建造沼气发酵装置最多的国家。

我国在农村推广的沼气池,多为水压式沼气池。这种形式的沼气池又称“中国式沼气池”,已为第三世界各国采用。在我国南方这样一个池子正常情况下,一般可年产250~300立方米沼气,可提供一家8至10个月炊事燃料。

印度也在积极推广农村沼气池,印度的戈巴沼气装置也是一种典型的农村家用沼气池。它是以牛粪为原料的。已建成80多万个沼池。

我国城镇生活污水净化沼气池的发展也很迅速,主要解决城镇生活污水和粪便问题,已有10多个省市修建了9000多处。还把产能和节能相结合,在一些农牧场、食品厂、酒厂、制药厂修建大中型沼气工程1000多处。年产沼气约25万立方米,既可解决生产补充用能,又能向54万户居民集中供气。

沼气作为生物质能源的一种重要组成部分,发挥着重要作用。

人类的生产活动,从根本上说,就是能量的转换和物质的转换,农业生产实质上就是生物生产。现实生活迫使人们必须要建立以沼气为纽带,促进生物质良性循环,发展庭园经济,建立生态农业,维护生态平衡的大农业意识,要把能源、生态和生活环境纳入农业生产的总系统。在这方面我国农村已开始走出一条适合我国农村发展的生态农业的道路。

“自我开发”——人体生物发电

为开发新能源,一些科学家已把研究课题伸向人类自身的生物能,并已开始投入应用。据专家测算,人一生中所发出的生物能约有50%被浪费掉。对这些能量若能采取适当措施,加以利用,将会起到很大作用。

你大概从来没有想过,一个超级市场是怎样依靠顾客不知不觉的走路时所提供给的能量发电以供使用的。说来也真离奇:人体本身的生物能通过多种形式竟可以转变成电能。比如“重力能”

——一个人坐着或站立时,就会造成持续重力能,采用特制的重力转换器就可以转换成电能。美国桑托斯公司的超级市场,在出入口处安装了旋转门,在地下室安装了一套发条式能量收集器和转换器、发电机、蓄电池等。每天数以万计的顾客进进出出,都要用手推动旋转门,还要在旋转路上停留1~3秒钟。人们发出的生物能就被能收集器收集起来了,经过转换变成了电能。

还有一家公交公司将发电装置埋在行人拥挤的公共场所,上面有一排踏板。当行人踏上时,体重压在板上,使与踏板相连的摇杆从一个方向带动中心轴旋转,从而启动发电机发电。美国还在纽约一条繁华的马路上,铺设了20块金属板,在每块板下再放上一个储蓄循环水的橡皮容器。就利用汽车在金属板上压过时,使金属板将容器内的水高速压出,经地下管道通往路边的发电机房,推动水轮机发电。当汽车过后,橡皮容器又恢复回原状,水又返回容器内,准备再次受压。如此往复循环,就可源源不断地发电。据测量,一辆5吨重的汽车压在金属板上,就可产生7度电。

还有,就是人体生物能的“热能”,也可利用。人体每天都要散发大量的热量,并通过辐射传播出来。据实测,一般一个50公斤重的成年人一昼夜所消耗的热量约为2500千卡左右。这些热量若蓄集起来,可以将50公斤的水,从0℃加热到50℃。利用人体的热能制成温差电池,就可以将人体热能转换成电能。这种温差电池,可以做得很精巧,放在衣服口袋里就可以工作。可用它当电源,给助听器、袖珍电视机、袖珍收音机、微型发报机等供电,自己发电自己使用。这种“自主式”人体热供电的微型发报机只有半个火柴盒大小,输出功率为5微瓦,作用距离可达16公里。美国新泽西州修建的电信电话公司总部大楼,利用全公司2000多名职员的体温供暖,室温可保持在18℃以上,只有当室外气温下降到-9℃以下时,才需要通暖气来取暖。

专家们预言,随着科学技术的不断发展,人类开发利用自身的人体生物能,必将取得更大成果。

“生物冶金”——正在发展中的细菌采矿

今天,在传统的工业将被以新的生物学为基础的生物工程产业逐步取代的趋势下,人类利用生物技术创造了种种奇迹。除上面谈到的绿色植物转化成各种形式的新能源外,在矿业开采过程中,也能应用生物工程技术获取多种多样的资源,同时也能节省许多能源。

在这方面,一些国家摸索出了许多成功经验。比较成熟的生物工程再生能源技术有:

常规的开采工艺对地下油层中60%左右粘滞性强的油束手无策,过去把含有这种油的旧井常常被宣判为“废井”。现在采用生物工程新工艺,实现“微生物三级采油”,就可较彻底地开发这一宝贵资源。

利用两种真菌使煤降解为液体,实现煤液化技术突破。

利用“生物冶金技术”,就是利用微生物的特殊本领提取金属的方法。许多微生物具有吸收和富集重金属元素的能力,经过筛选、改良,就可以把这些微生物用于“采矿”,有的可节能、有的可产能。当前世界上正在大力推广“细菌浸矿”方法,约有30个国家开展了这一研究。至今,人们已发现了20多种回收金属的微生物,已有金、银、锰、锌、钛等21种金属可由微生物提取,其中,在低品位硫化铜矿和铀矿的浸出方面,已取得显著效果。美国用细菌浸矿所得的铜,已占全国铜产量的10%以上。加拿大历年来用细菌浸出的铀已达230吨。世界上20个大矿山每年用细菌浸出的铜约有20万吨之多。据估算1982年全世界用这种办法所得铜量,相当于我国当年铜产量的80%。

利用厌氧细菌提硒技术,是美国于1985年研究出来的,用一种厌氧细菌从铀矿废水中回收硒的技术,已取得明显成效。

我国从1965年以来,已先后进行了铜、铀、锰等金属的细菌浸出实验,并已取得一定成绩。