Question

甲烷细菌的主要功能

Answer 1

甲烷细菌在自然界中分布极为广泛，在与氧气隔绝的环境都有甲烷细菌生长，海底沉积物，河湖淤泥，沼泽地，水稻田以及人和动物的肠道，反刍动物瘤胃，甚至在植物体内都有甲烷细菌存在。
沼气发酵液中甲烷细菌的数量可用MPN法计数，测定接种的试管中有无甲烷存在，作为计数的数量指标。甲烷细菌数量与甲烷含量成正比，发酵装置运行越好，甲烷细菌数量越多。1991年计数了东北制药总厂用UASB（上流式厌氧污泥床）处理制药废水消化液中甲烷细菌数量为4.2×105个·ml-1。
另一方面产甲烷细菌利用乙酸、氢和二氧化碳合成甲烷，也消耗了酸和二氧化碳，甲烷细菌及其伴生菌共同作用使pH稳定在一个适宜范围内，不会使发酵液中的pH出现对沼气发酵不利的情况。但当发酵条件控制不好，如温度，进料负荷，原料中的C：N、pH等可能会出现酸化或液料过碱；前者较为多见，这样会严重影响甲烷细菌的活动，甚至使发酵中断。
自然界中的甲烷细菌在同物质的交换过程中可以保存电荷。在微弱电流的影响下，细菌释放出甲烷小气泡，在这些气泡中含有一定数量的电子。布鲁斯和他的同事们发现，如果把细菌的一层接到负极上，就会产生弱小电压，否则他们就被小甲烷气泡所遮掩住。
随着甲烷细菌的不断进化，它学会了依靠甲烷内的其他物质来储存电能。而且用这种方式储存的电能在放电时能效很高，一般能达到80%。与之相比，人类发明的所有电力储存装置都相形见绌，因为在人类制造的装置中，大部分能量或被用于克服阻力，或被消耗于燃烧次生电子的化学反应中（甲烷细菌能抑制电能的生物燃烧）。
甲烷细菌储电引领人类已经走向了电能储存的新道路。虽然比起碳捕获与封存技术，这项技术不能算作一种与温室效应抗争的好方法，但它能很好地利用甲烷气体的排放，对保护环境也有一定的好处。更重要的是，它能够大量储存太阳能，风能，水能等可再生能源。
然而，这项技术还不够成熟，为了将新技术运用到商业目的，专家们还需要详细研究甲烷燃烧时二氧化碳排放的过程，因为这直接影响了细菌蓄电的能力，同时还需要了解二氧化碳转化为电能的换算方法，和最终能以甲烷细菌形式储存电能的细菌数量。只有对细菌有了足够的了解，才能研发出减少耗能的蓄电装置。