有機(jī)物質(zhì)是怎樣變成沼氣的？

發(fā)布時間：2012-08-09

來源：中國食用菌商務(wù)網(wǎng)

沼氣是多種氣體的混合物，是有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，具備一定的溫度、濕度和酸堿度，通過微生物發(fā)酵作用，產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w。其主要成分是甲烷。甲烷是一種理想的氣體燃料，無色無味，與適量空氣混合后即可燃燒。沼氣一般含甲烷50%～70%，其余為二氧化碳和少量的氮、氫和硫化氫等，其特性與天然氣相似。空氣中如含有8.6%～20.8%（按體積計）的沼氣時,就會形成爆炸性混合氣體。因沼氣中含有少量硫化氫，所以略帶臭味。

據(jù)統(tǒng)計，每立方米純甲烷的發(fā)熱量為34000千焦，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800～23600千焦。即1立方米沼氣完全燃燒后，能產(chǎn)生相當(dāng)于0.7千克無煙煤提供的熱量。與其它燃?xì)庀啾?，其抗爆性能較好，是一種很好的清潔燃料。

沼氣細(xì)菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生沼氣的過程，叫沼氣發(fā)酵。根據(jù)沼氣發(fā)酵過程中各類細(xì)菌的作用，沼氣細(xì)菌可以分為兩大類。第一類細(xì)菌叫做分解菌，它的作用是將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡單的有機(jī)物和二氧化碳等。它們當(dāng)中有專門分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專門分解蛋白質(zhì)的，叫蛋白分解菌；有專門分解脂肪的，叫脂肪分解菌。第二類細(xì)菌叫含甲烷細(xì)菌，通常叫甲烷菌，它的作用是把簡單的有機(jī)物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。

因此，有機(jī)物變成沼氣的過程，就好比工廠里生產(chǎn)一種產(chǎn)品的兩道工序：首先是分解細(xì)菌將糞便、秸稈、雜草等復(fù)雜的有機(jī)物加工成半成品，即結(jié)構(gòu)簡單的化合物；第二道工序是在甲烷細(xì)菌的作用下，將簡單的化合物加工成產(chǎn)品??即生成甲烷。

發(fā)酵是復(fù)雜的生物化學(xué)變化，有許多微生物參與。反應(yīng)大致分兩個階段：一是微生物把復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)中的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)降解成簡單的物質(zhì)，如低級脂肪酸、醇、醛、二氧化碳、氨、氫氣和硫化氫等。二是由甲烷菌種的作用，使一些簡單的物質(zhì)變成甲烷。

要正常地產(chǎn)生沼氣，必須為微生物創(chuàng)造良好的生存條件，使它能夠生存、繁殖。因此，培養(yǎng)微生物的場地就很重要，也就是存儲有機(jī)物質(zhì)的沼氣池。建設(shè)沼氣池必須要符合多種條件。首先，沼氣池要密閉。有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵成沼氣，是多種厭氧菌活動的結(jié)果，因此要造成一個厭氧菌活動的缺氧環(huán)境。在建造沼氣池時要注意隔絕空氣，不透氣、不滲水。其次，沼氣池里要維持20～40℃，因?yàn)橥ǔＴ谶@種溫度下產(chǎn)氣率最高。第三，沼氣池要有充足的養(yǎng)分。微生物要生存、繁殖，必須從發(fā)酵物質(zhì)中吸取養(yǎng)分。在沼氣池的發(fā)酵原料中，人畜糞便能提供氮元素，農(nóng)作物的秸稈等纖維素能提供碳元素。第四，發(fā)酵原料要含適量水，一般要求沼氣池的發(fā)酵原料中含水80%左右，過多或過少都對產(chǎn)氣不利。第五，沼氣池氫離子濃度指數(shù)一般控制在7%～8.5%。

沼氣除直接燃燒用于炊事、烘干農(nóng)副產(chǎn)品、供暖、照明和氣焊等外，還可作內(nèi)燃機(jī)的燃料以及生產(chǎn)甲醇、福爾馬林、四氯化碳等化工原料。經(jīng)沼氣裝置發(fā)酵后排出的料液和沉渣，含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可用作肥料和飼料。