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走近自然 晉煤集團有一個煤與煤層氣共采國家重點實驗室，這里有一個科研團隊正在進行一項世界級科研項目“煤地質微生物降解流態化開采研究”。科技日報記者近日走進這所實驗室，親身感受了這個微觀世界的奇妙與神秘。 與地球同齡的遠古微生物 走進寬敞明亮的實驗室，實驗臺上擺滿了各類器皿，技術人員都在神情專注地觀察、記錄，一絲不茍地操作。青年工程師劉健和陳林勇正在默契配合做實驗，他倆的實驗臺上有一個細菌培養瓶，黑色的煤粒浸泡在營養液中。劉健說：“這就是正在‘吃’煤產氣的實驗。”只見瓶口上的管子里“嘟嘟嘟”地連續冒著氣泡，把氣泡收集到另一個瓶子里，在瓶口一劃火柴，氣體即可點燃。 “這個氣體就是甲烷氣，也就是俗稱的‘瓦斯’”，陳林勇介紹，“營養液里有我們篩選培育的‘產甲烷菌群’，這種菌群可以消化煤而產出氣。”陳林勇說，產甲烷菌是一種遠古微生物，可以說它的年齡幾乎與地球一般大小。劉健和陳林勇介紹，他們從原始煤層中提取出這樣的菌群，然后進行不斷的篩選，今年前半年已經選出6株真菌、1株細菌。 他們研究的目標就是，篩選出最優化的微生物菌群，讓他們更多更快地“吃”煤“吐”氣。陳林勇說：“這些菌群是一個分工協作的群體，他們在代謝過程中各司其職，把煤炭這個大分子，變成小分子，再變成氣體分子。” 破解機理需要多學科交叉協同 劉健介紹，研究認為煤層氣有2個成因，一是地球溫度壓力“熱成因說”，另一個就是“生物成因說”。不同的礦區，這兩種成因的煤層氣比例不同。現代技術可以具體測出煤層氣的兩種成因成分和比例數據。 陳林勇說：“由于環境特殊，煤的微生物生命活力和代謝能力比較緩慢，因而，微生物作用下由煤變氣的過程極其漫長和復雜，我們的科研就是分析尋找這個過程的機理。破解這個機理是世界級難題，許多發達國家都在進行相關研究。” 劉健說，如果取得科研突破，通過向煤層注入優選的微生物菌群，或者能激活和促進煤層中菌群代謝的營養液，就可以源源不斷地產出煤層氣。這樣的結果：一是采煤完全變成了采氣；二是可以讓許多枯竭的煤層氣井重新產氣；三是從根本上實現黑色煤炭綠色利用。 近年來，他們已經先后在幾家煤礦進行了營養液注入實驗。“但都沒取得預期效果。”劉健說，“人類篩選培育微生物菌群，在富集優化的過程中，同時也會‘傷害、丟失’一部分菌群，由此就可能影響到煤的降解，影響到產氣。” 在山西省煤層氣聯合基金的資助下，實驗團隊已經建立一整套煤炭生物氣化外源菌群的馴化方法，并提出了好氧微生物預處理—厭氧微生物氣化的兩步法，以提高煤炭微生物氣化效率。 劉健介紹，煤變氣的科研，需要煤化工、地質工程、生物學、營養學等多學科交叉協同，形成多專業各類人才的協作團隊，才能形成攻關合力。目前他們實驗室的科研基本上與國外站在同一水平，但在基礎理論研究方面，尤其是微生物與煤的作用機理等方面還有差距。 |
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