晉煤集團(tuán)有一個煤與煤層氣共采國家重點實驗室，這里有一個科研團(tuán)隊正在進(jìn)行一項世界級科研項目“煤地質(zhì)微生物降解流態(tài)化開采研究”。科技日報記者近日走進(jìn)這所實驗室，親身感受了這個微觀世界的奇妙與神秘。

與地球同齡的遠(yuǎn)古微生物

走進(jìn)寬敞明亮的實驗室，實驗臺上擺滿了各類器皿，技術(shù)人員都在神情專注地觀察、記錄，一絲不茍地操作。青年工程師劉健和陳林勇正在默契配合做實驗，他倆的實驗臺上有一個細(xì)菌培養(yǎng)瓶，黑色的煤粒浸泡在營養(yǎng)液中。劉健說：“這就是正在‘吃’煤產(chǎn)氣的實驗。”只見瓶口上的管子里“嘟嘟嘟”地連續(xù)冒著氣泡，把氣泡收集到另一個瓶子里，在瓶口一劃火柴，氣體即可點燃。

“這個氣體就是甲烷氣，也就是俗稱的‘瓦斯’”，陳林勇介紹，“營養(yǎng)液里有我們篩選培育的‘產(chǎn)甲烷菌群’，這種菌群可以消化煤而產(chǎn)出氣。”陳林勇說，產(chǎn)甲烷菌是一種遠(yuǎn)古微生物，可以說它的年齡幾乎與地球一般大小。劉健和陳林勇介紹，他們從原始煤層中提取出這樣的菌群，然后進(jìn)行不斷的篩選，今年前半年已經(jīng)選出6株真菌、1株細(xì)菌。

他們研究的目標(biāo)就是，篩選出最優(yōu)化的微生物菌群，讓他們更多更快地“吃”煤“吐”氣。陳林勇說：“這些菌群是一個分工協(xié)作的群體，他們在代謝過程中各司其職，把煤炭這個大分子，變成小分子，再變成氣體分子。”

破解機理需要多學(xué)科交叉協(xié)同

劉健介紹，研究認(rèn)為煤層氣有2個成因，一是地球溫度壓力“熱成因說”，另一個就是“生物成因說”。不同的礦區(qū)，這兩種成因的煤層氣比例不同。現(xiàn)代技術(shù)可以具體測出煤層氣的兩種成因成分和比例數(shù)據(jù)。

陳林勇說：“由于環(huán)境特殊，煤的微生物生命活力和代謝能力比較緩慢，因而，微生物作用下由煤變氣的過程極其漫長和復(fù)雜，我們的科研就是分析尋找這個過程的機理。破解這個機理是世界級難題，許多發(fā)達(dá)國家都在進(jìn)行相關(guān)研究。”

劉健說，如果取得科研突破，通過向煤層注入優(yōu)選的微生物菌群，或者能激活和促進(jìn)煤層中菌群代謝的營養(yǎng)液，就可以源源不斷地產(chǎn)出煤層氣。這樣的結(jié)果：一是采煤完全變成了采氣；二是可以讓許多枯竭的煤層氣井重新產(chǎn)氣；三是從根本上實現(xiàn)黑色煤炭綠色利用。

近年來，他們已經(jīng)先后在幾家煤礦進(jìn)行了營養(yǎng)液注入實驗。“但都沒取得預(yù)期效果。”劉健說，“人類篩選培育微生物菌群，在富集優(yōu)化的過程中，同時也會‘傷害、丟失’一部分菌群，由此就可能影響到煤的降解，影響到產(chǎn)氣。”

在山西省煤層氣聯(lián)合基金的資助下，實驗團(tuán)隊已經(jīng)建立一整套煤炭生物氣化外源菌群的馴化方法，并提出了好氧微生物預(yù)處理—厭氧微生物氣化的兩步法，以提高煤炭微生物氣化效率。

劉健介紹，煤變氣的科研，需要煤化工、地質(zhì)工程、生物學(xué)、營養(yǎng)學(xué)等多學(xué)科交叉協(xié)同，形成多專業(yè)各類人才的協(xié)作團(tuán)隊，才能形成攻關(guān)合力。目前他們實驗室的科研基本上與國外站在同一水平，但在基礎(chǔ)理論研究方面，尤其是微生物與煤的作用機理等方面還有差距。(王海濱)