近日，美國(guó)懷俄明大學(xué)和太原科技大學(xué)的一個(gè)聯(lián)合研究項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)，煤礦中的礦床微生物可以食用植物，并把植物碳水化合物轉(zhuǎn)換成天然氣。這意味著，人類很有可能實(shí)現(xiàn)天然氣的低碳生產(chǎn)，把這種廣泛使用的燃料變成一種可再生能源。這項(xiàng)研究是由懷俄明大學(xué)的中國(guó)學(xué)者黃再興博士所領(lǐng)導(dǎo)的，發(fā)表在 9月 18日的《自然·通訊》上。

在過去的 100多年里，人類從煤礦中開采的不僅有煤，還有煤層氣這種非常規(guī)天然氣。而我們也一直以為煤層氣是數(shù)百萬年前，與煤同一時(shí)間所形成的。但是近幾年，科學(xué)家們突然發(fā)現(xiàn)，煤層氣竟然來自于煤礦中的礦床微生物：這些微生物以煤中的烴（碳?xì)浠衔铮槭?，將其轉(zhuǎn)化成天然氣。

不過可惜的是，在煤層氣被抽出去之后，其補(bǔ)充的速度十分緩慢，甚至在幾年之內(nèi)就會(huì)完全消失掉。研究顯示，這種情況發(fā)生的原因是煤礦中可以被微生物接觸到的烴大量減少，導(dǎo)致微生物被“餓死”了。雖然研究人員曾試圖向微生物提供其他養(yǎng)分來刺激它們生產(chǎn)天然氣，但是最終他們還是需要烴才能繼續(xù)生產(chǎn)天然氣。

黃再興博士的目的則是：嘗試能否令煤礦微生物在食用煤的同時(shí)也食用植物碳水化合物。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給這些微生物提供來自紫花苜蓿，柳枝稷，芒草，以及甜菜的碳水化合物時(shí)，它們天然氣的產(chǎn)量獲得了提高。這是人類首次發(fā)現(xiàn)煤礦微生物將煤之外的東西轉(zhuǎn)換成天然氣。

圖 |在煤層中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌群落，其中一些用來從煤和植物來源的化合物中生產(chǎn)天然氣。

這種新的天然氣生物轉(zhuǎn)化方式不但有可能提高煤礦天然氣的產(chǎn)量，還可以因此實(shí)現(xiàn)碳中和，甚至實(shí)現(xiàn)碳排量為負(fù)。

簡(jiǎn)單來說，當(dāng)微生物以煤為食生產(chǎn)天然氣時(shí)，這些天然氣的碳排量是正的，因?yàn)槊褐械奶际菙?shù)百萬年前存入其中的。但是如果這些微生物是以植物為食，那么這些天然氣的碳排量則是中和的，因?yàn)橹参镏械奶际墙谕ㄟ^光合作用從大氣中吸取的。

此外，注入煤礦中的碳會(huì)有大量的二氧化碳。由于煤表面多孔，它很善于吸收氣體。因此，煤床可以被視為一種碳捕捉存儲(chǔ)設(shè)施。當(dāng)微生物以煤礦中最近吸收的碳為食物的一部分時(shí)，這整個(gè)過程的碳排量也會(huì)因此變成負(fù)的。

總體來說，用植物生產(chǎn)烴來代替煤，再用微生物把這些烴轉(zhuǎn)換成天然氣，很有可能給我們提供一種“干凈”的化石能源（起碼比煤和地下挖出來的天然氣干凈）。未來，研究人員計(jì)劃在全球各地建立測(cè)試地點(diǎn)，展示此技術(shù)的普遍性。

“我們下一步將著重實(shí)地展示項(xiàng)目，來評(píng)估此技術(shù)在煤床中的可用性”，黃教授說道，“我們的終極目標(biāo)是發(fā)展出一個(gè)通用技術(shù)。我希望此技術(shù)可以幫助發(fā)展中國(guó)家獲得煤層氣這種廉價(jià)和干凈的可再生能源。許多測(cè)試地點(diǎn)已經(jīng)選好，并已經(jīng)開始進(jìn)行初步試驗(yàn)和實(shí)地特征記錄?！?