Feナノ粒子を用いたメタノジェニック・コミュニティの混合によるCOとH原料ガスからのCH生産とエネルギー変換の改善

Improving CH production and energy conversion from CO and H feedstock gases with mixed methanogenic community over Fe nanoparticles.

• Jun Cheng
• Haiquan Dong
• Haihua Zhang
• Luyun Yuan
• Hui Li
• Liangchen Yue
• Junjie Hua
• Junhu Zhou

抄録

メタン原性群集の最適化を達成し、COからCHへの変換効率を向上させるために、Feナノ粒子を用いてメタン原性群集のMethanothermobacterの豊富さを促進し、COとH原料ガスからCH生成物への変換効率を大幅に向上させました。16S rRNA遺伝子配列解析の結果、Feナノ粒子の濃度を0～1.5g/L（バイオリアクターの使用量）に増加させると、メタノサーモバクターが7％から16％に増加することが明らかになった。このため、CH収率は 0.105 から 0.186 L/L と大幅に向上した。しかし、Feナノ粒子濃度をさらに2g/Lまで増加させると、毒性の影響でメタン生成が抑制された。また、嫌気性汚泥の電子移動定数kは、Feナノ粒子濃度を0から1.5g/Lに増加させると、5.77×10秒と32.8倍に増加し、炭素転換効率は52.9%から92.9%に、エネルギー転換効率は46.3%から76.9%に、それぞれ大幅に向上した。

To achieve methanogenic community optimization and improve the conversion efficiency of CO to CH, Fe nanoparticles were used to promote the Methanothermobacter abundance in methanogens, which significantly increased the conversion efficiency of CO and H feedstock gases to CH product. High-throughput 16S rRNA gene sequencing analysis revealed that Methanothermobacter abundance markedly increased from 7 to 16% when the Fe nanoparticles concentration increased from 0 to 1.5 g/L (the working volume in the bioreactor). Therefore, the CH yield significantly promoted from 0.105 to 0.186 L/L. However, when the Fe nanoparticles concentration was further increased to 2 g/L, methanogenesis was inhibited due to toxic effects. The electron transfer constant k of anaerobic sludge increased by 32.8-fold to 5.77 × 10 s when the Fe nanoparticles concentration increased from 0 to 1.5 g/L, which significantly promoted carbon conversion efficiency from 52.9 to 92.9% and energy conversion efficiency from 46.3 to 76.9%.

Copyright © 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved.