巴塞尔大学（UNIVERSITY OF BASEL ）2021年5月2日
储存湖可能适合于提取甲烷以生产能源。（格拉鲁斯州的加里奇蒂水库。照片：W *** / Flickr | CC BY-NC 2.0）
湖泊可能适合提取甲烷以生产能源。
湖泊储存大量的甲烷。在一项新研究中，巴塞尔大学的环境科学家提出了有关如何将其提取并用作甲醇形式的能源的建议。
关于当前气候危机的讨论通常集中在二氧化碳（CO 2）上。温室气体甲烷虽然鲜为人知，但尽管它在大气中稀少得多，但其全球变暖潜能却是每单位大80到100倍。
人类活动造成的甲烷中，有一半以上来自石油生产和农业肥料。但是气体也是由微生物自然分解生物质产生的，例如在湖泊中。巴塞尔大学环境科学系博士后Maciej Bartosiewicz和生物地球化学研究小组负责人Moritz Lehmann教授在最近的出版物中概述了利用湖泊和其他淡水体中的甲烷用于甲烷的潜力和理论可能性。可持续能源生产。
来自湖泊和水库的甲烷约占全球天然甲烷排放量的20％。“从理论上讲，这足以满足世界的能源需求，”巴托西维奇说。湖泊通过浮游植物的生长不断从大气中吸收CO 2。微生物在处理生物质时将通过光合作用固定的碳转化为甲烷。这样，结合在甲烷中的碳在燃烧过程中仍保留在自然循环中。化石燃料可以被“天然”可再生甲烷部分替代。甲烷气已经在燃气发电厂中燃烧，用于发电，并以液态甲醇的形式用作燃料。
瑞士湖泊是巨大的能源储备
章中所描述的想法并不是全新的：自2016年以来，卢旺达与刚果民主共和国之间的基伍湖中的甲烷已从260米深处提取，清洁并直接通过发电机用于能源供应。Bartosiewicz解释说：“甲烷在该湖床上大量大量存在。” “甲烷浓度比普通湖泊高约100倍。” 低浓度使得从常规湖泊中提取甲烷在技术上似乎太困难了，直到几年前。但是现在，由聚合物材料制成的新型微孔膜使气体与水的分离效率更高。
研究人员在这方面提出了第一个具体建议：使用疏水性气液膜接触器（GLMC），可以从水中分离出含甲烷的气体混合物，并浓缩甲烷。沸石矿物特别适合于富集，因为疏水性结晶物质可以吸附和释放气体。
“瑞士实际上是用来从湖泊中提取甲烷的，”巴托西维奇说。原因是该国拥有大量的水库：“我们最近了解到，它们还产生大量甲烷并将其排放到大气中。” 此外，苏黎世联邦理工学院的非均相催化主席也参与了这项研究，他在使用沸石的吸附过程方面拥有广泛的专业知识。
对生态系统的潜在积极影响
“以我们的想法，我们希望就这种技术的潜力，可行性和风险展开广泛的讨论，” Bartosiewicz说。“直到现在，还没有研究解决甲烷去除对湖泊生态系统功能的影响，但是根据我们目前的理解，尚不能预见到直接的负面影响。” 但是，去除过量的碳甚至可以帮助抑制浮游植物过度开花的形成，并减少湖泊中的天然温室气体排放。Bartosiewicz说，在对这一初始理论思想进行任何实际实施之前，还需要做更多的工作。但他坚信：“这一概念有一天可能对实现我们的气候目标做出重要贡献。”
参考：Maciej Bartosiewicz，Przemyslaw Rzepka和Moritz F. Lehmann撰写的“挖掘甲烷和能源的淡水”，环境科学与技术，2021年3月5日。
DOI：10.1021 / acs.est.0c06210
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