高油玉米群体沼气生产性能研究

【摘要】：21世纪全球面临能源消耗不断增加和化石能源供应不断减少的问题,开发新能源和发展新能源生产工艺势在必行。而新能源中生物质能源占有极重要的位置。生物能源就是利用能够通过植物的光合作用产生可储存的能量物质,以这种物质为原料生产可用的气体燃料、液体燃料或固体燃料,这种能源物质的生产过程中不增加温室效应气体的排放,能源具有可再生性,可以实现能源的可持续发展。沼气是最有前途的生物燃料之一,它的底物来源广泛和反应后的残余物可以作为有机肥料使用。适合产沼气底物有:能源作物、有机废弃物等。其中可以作为能源作物的植物主要包括甜高粱、玉米、牧草、苜蓿草、苏丹草和甜菜等。由于玉米种植面积大、单位面积干物质产量高、甲烷产量高等特性,成为近年来最受关注的沼气生产原料。本研究利用的高油玉米一般籽粒油分含量在6%以上,而普通玉米的籽粒含油量一般为3%～5%。由于油分能量较高,因此高油玉米也实际上也是高能玉米。因此,对高油玉米的产气性能进行研究,将有助于能源玉米培育和生物质原料的发展。本研究以长期选择获得的高油玉米群体KYHO不同轮次玉米秸秆和籽粒为基础原料。该群体籽粒油份含量逐轮增加,从基础群体C0的3.53%增加到C10的12.66%。采用本实验室自行设置的厌氧发酵装置,进行批量发酵实验。每个发酵装置中加入试验样品1.0g(对照不加),接种液30 ml,蒸馏水120 ml搅拌充分混合后,总固体含量为8 g/L,接种物比例为20%,用盐酸和氢氧化钠调节发酵料液的pH值。加入微量尿素调节碳氮比。在37℃恒温箱内发酵。每24小时轻微摇晃一次。40天后采用排水集气法收集沼气。结果表明:不同轮次玉米籽粒和秸秆所产沼气中甲烷、二氧化碳百分含量差异不显著(P0.05),甲烷体积百分含量为62.40%～66.41%;玉米秸秆产气以C10产气量最高(甲烷为214.40 NI(kg VS)-1),C0产气量最低(甲烷为192.80 N1(kg VS)-1),但总体上不同轮次玉米秸秆单位产气量差异不显著(P0.05);玉米籽粒单位产气量以C10产气量最高,甲烷产量为388.61 NI(kgVS)-1,C0产气量最低,甲烷产量为239.09NI(kg VS)-1,且其差异达到显著水平(P0.05),相关分析表明,产气量与籽粒油份含量成极显著正相关;利用秸秆和籽粒1:1混合样进行产气试验发现籽粒与秸秆间没有明显的互作,单位产气量接近籽粒与秸秆单位产气量平均值。本研究结果表明,以高油玉米材料为基础进行能源玉米选育具有较大应用价值。 【作者单位】：中国农业大学国家玉米改良中心 中国农业大学生物质工程中心 国家能源非粮生物质原料研发中心
【关键词】：高油玉米 能源玉米 沼气 甲烷 生物
【分类号】：S513
【正文快照】： 高油玉米群体沼气生产性能研究@张帅松$中国农业大学国家玉米改良中心!北京,100194$中国农业大学生物质工程中心!北京,100194 @陈绍江$中国农业大学国家玉米改良中心!北京,100194$中国农业大学生物质工程中心!北京,100194$国家能源非粮生物质原料研发中心!北京,100194 @

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