能源与微生物技术

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1、生物技术与能源微生物技术与石油开采能源是人类赖于生存的物质基础之一，是地球演化及万物进化的动力，它与社会经济的发展和人类的进步及生存息息相关。如何合理地利用现有的能源资源，始终贯穿于社会文明发展的整个过程。能源分为不可再生能源和可再生能源。不可再生能源是指地球上现有的三大库存的化石原料，即煤、天然气和石油(包括核能)。可再生能源是指太阳能、风能、地热能、生物能、海洋能和水能。据有关专家预测，如按现有开采不可再生能源的技术和连续不断地日夜消耗这些化石燃料的速率来推算，煤、天然气和石油的可使用有效年限分别为100～120年、30～50年和

2、18～30年。显然，21世纪所面临的最大难题及困境可能不是战争及食品，而是能源。因为目前整个人类发展和工农业生产，几乎都是依赖于这些很有限的化石能源。随着地球上化石能源的不断耗尽，寻找、改善及提高可再生能源利用率和发明创造新技术以最大限度地开采不可再生能源的做法很可能是今后几十年内人类从地球上获取能源的有效举措。从目前市场能源消耗的品种及速率分析，利用生物技术提高不可再生能源的开采率将是本世纪产能的有效技术之一。因而生物技术与能源的研究及开发已日益倍增地受到各国的重视。微生物勘探石油石油中的甲烷、乙烷和丙烷组成了石油中的气相成分。在石

3、油蕴藏地区，这些气体可以冒到地表，并能为专一的烃利用细菌的生长提供营养。所以，当一些地方发现有这类细菌大量生长时，就提示着这些地区附近可能有石油沉积。但甲烷分解细菌并不是一个良好的指示菌，因为在生物学的许多代谢过程中，均能产生甲烷，故甲烷的存在并不提示着一定有石油存在。而乙烷由于生物学上并不大量产生，因此，乙烷的出现就指示着有石油蕴藏在附近地区。所以乙烷分解细菌常作为探明石油矿藏的一个指标。近十几年来，虽然随着计算机应用的普及和先进的分析技术不断地涌现，勘探石油的技术也随之日益更新且准确率不断地提高，但利用微生物勘探石油这一顶生物工程

4、技术仍是一项行之有效的辅助性并具有科学性的技术。我国于2000年开始引进德国的油气微生物勘探技术(MPOG)，取得了较好的应用效果2001年在华北油田洪特试验区、塔南试验区、廊东试验区以及西柳试验区等地区进行了油气微生物勘探先导试验研究，获得了较好的验证效果，并预测出一些含油气有利区。微生物二次采油基本原理：微生物采油的目的是利用微生物发酵工程技术进一步获得更多的石油开采量，其开采的基本要点是：利用微生物能在油层中发酵并产生大量的酸性物质及H2、CO2及CH4等气体的生理特点。微生物产气可增加地层压力，提高采油率。而且微生物产生的酸性

5、物质可溶于原油中，降低原油的黏度，使原油能从岩层缝隙中流出而聚集，便于开采。此外，微生物还可产生表面活性剂，降低油水的表面张力，把高分子碳氢化合物分解成短链化合物，使之更加容易流动，避免堵住油井输油通道。在石油开采过程中，钻油井并建立一个开放性的油田是开采石油的首选采油技术。石油通过油层的压力自发地沿着油井的管道向上流出、喷出或被抽出。但是这种以靠油层的自身的压力来采油，其采油量仅仅占油田石油总储存量的1/3左右，其余石油就需要借助其他采油技术才行。强化注水是二次采油广泛应用的有效增产措施，注水的主要目的是进一步提高油层的压力。多年来

6、现场开采的增产的实例已证实了用注水法能使采油量由原来占油田储存油气量的30％提高到40％～50％左右。此外，利用微生物采油也是二次采油的重要技术之一。例如，磺弧菌属和梭状芽胞杆菌属中的许多微生物能在油层上生长繁殖，它能代谢产生一定量的酸及H2、C02等气体，改善油层的黏度及增加气压，从而使油田中剩余的油继续向上喷。试验结果表明，微生物技术处理后的采油量可提高20％～25％，有时甚至高达30％～34％。美国德克萨斯州一口40年井龄的油井中，加入蜜糖和微生物混合物，然后封闭，经细菌发酵后，井内压力增加，出油量提高近5倍。澳大利亚联邦科学研

7、究院和工业研究所组织的地学勘探部也曾利用细菌发酵工艺使油井产量提高近50％，并使增产率保持了一年。英国某公司也曾在英格兰南部的石油开发区中用细菌发酵技术使产油率提高近20％。微生物三次采油石油经过一次采油和二次采油只能开采出地下油藏的30％～40％。如何提高石油的采收率一直是世界许多国家研究的课题。基本原理：主要是利用微生物分子生物学技术，来构建能产生大量CO2和甲烷等气体的基因工程菌株或选育能提高产气量的高活性菌株，把这些菌体连同它们所需的培养基一起注入到油层中，目的是让这些工程菌能在油层中不仅产生气体增加井压，而且还能分泌高聚物，

8、糖酯等表面活性剂，降低油层表面张力，使原油从岩石中、沙土中松开，黏度减低，从而提高采油量。此外，利用微生物发酵产物作为稠化水驱油的目的是进一步降低石油与水之间的黏度差，减轻由注人的水不均匀推进所产生的死油块现象，让注入水