生物质能制甲烷-生物甲烷是什么
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1、甲烷如何可以产生？
看到头条问答，突然有这个念头，肚子里甲烷怎么产生的，给你们找点资料看看，呵呵！
肠道甲烷的产生
由于氢与甲烷有关，全世界的人可分为产甲烷者和不产甲烷者。产甲烷者通常呼气浓度可以超过23ppm，非产甲烷者呼气中甲烷浓度低于3ppm或4ppm。有趣的是，从来没有在2岁之前测量到过甲烷。据观察，在24小时内，产甲烷者的甲烷呼气模式相当稳定，因此显然不依赖于外源底物：甲烷是在严格厌氧条件下产生的，产甲烷菌利用二氧化碳和氢产生甲烷，造成肠道中二氧化碳和氢的含量减少。人类主要的产甲烷菌是史密斯甲烷杆菌，但人类肠道中的某些其他微生物，如某些梭状芽孢杆菌和类杆菌，也能够产生甲烷。
肠道内的产甲烷菌把细菌酵解产生的氢气转换为甲烷可以使肠道内气体体积明显减少。检查文件可以把4个摩尔的氢和1个摩尔的二氧化碳代谢，产生1个摩尔的甲烷和2个摩尔水。因此，如果没有产甲烷菌代谢氢，肠道内的气体积累量将大大高于有产甲烷菌的气体生成量。产甲烷菌可以减少肠道气体。肠道内氢有不同的代谢途径，不仅可以通过肠道的产甲烷菌转化成甲烷，还可以通过多种其他途径进行代谢，包括硫酸盐还原（sulphate reduction）和产酸（acetogenesis）。
一项以30名健康受试者为研究对象的研究，采用林特纳淀粉作为5%（w/v）的培养液进行粪便培养。根据粪便硫酸盐还原菌（sulphate reducing bacteria，SRB）产甲烷率和生成的数量，将受试者分为两组：A组的粪便干重小于10的7次方 SRB/g，B组的粪便干重大于10的7次方 SRB/g。A组大多数受试者（n=23）的粪便产甲烷率较高。在这一组中，23名受试者中有21名呼吸中含有甲烷。B组的受试者（n=7）呼出气中没有甲烷，但是粪便中硫酸盐还原率高，硫化物浓度高。只有当硫酸盐还原菌不活跃时，才会产生大量甲烷。研究发现，硫酸盐还原菌使用乳酸作为碳源和能量源，其计数与粪便的硫化氢浓度呈强正相关。因此，硫酸盐还原和产甲烷在结肠中似乎是相互排斥的，这可能与硫酸盐的可用性有关。当硫酸盐可用时，已知硫酸盐还原菌对氢具有较高的底物亲和力，并 产生硫化氢。在硫酸盐利用率较低的条件下，产甲烷细菌和产醋酸细菌才能够将氢与二氧化碳结合，分别形成甲烷和乙酸盐。
Bjorneklett和Jenssen 报道在发酵过程中，产甲烷的受试者，在标准剂量的乳果糖作用下，呼吸中产生的氢明显减少。其次，如果氢没有被进一步代谢，发酵可能是不完全的，而且中间产物，如乳酸、琥珀酸和乙醇很可能积累起来。由结肠细菌产生的D-乳酸，在人类中仅部分代谢，在某些情况下可引起严重的代谢紊乱。这些末端氧化反应的最终产物毒性不同。甲烷是一种无害的气体，很容易被排出，乙酸盐被肌肉等周围组织吸收和代谢，但硫化氢是剧毒的，如果吸收后没有迅速氧化，可能会毒害结肠上皮细胞。有些人有很高的硫化氢生成率，硫酸盐还原菌可能参与了一些肠道和肠外疾病的发病机制。有或无肠道症状的氢和甲烷通路疾病也在一些疾病中被发现，包括内分泌（甲状腺、糖尿病等）、神经（帕金森病等）、自身免疫疾病（牛皮癣等）、传染病和医源性疾病（化疗或手术）。最近的研究表明，肠道细菌在氢代谢途径中起着至关重要的作用。
在肠易激综合征的受试者中，有很高频率的氢呼气实验阳性，这显示了肠道微生物群组成的变化。表明肠易激综合征患者存在小肠细菌过度生长。Shah的荟萃分析显示，与对照组相比，肠易激综合征患者的呼气实验改变更为常见，在检查高质量的老年和性别匹配研究时，呼气实验异常的发生率更为显著。呼气实验结果的异常发酵时间和动力学支持肠易激综合征中异常肠道细菌分布的作用。然而，肠道中的许多细菌利用氢气作为能源，包括产甲烷菌和硫酸盐还原菌。这些细菌的存在会严重影响氢呼气实验的准确性。
肠道气体是肠道微生物群分解代谢不可消化碳水化合物的标志物。碳水化合物分解代谢产生的主要元素是氢气，它可以保持原样并在呼吸中排出，用于生产硫化氢或生产醋酸或甲烷。挥发性脂肪酸是其他重要的分解代谢产物，也由碳水化合物产生。
除了来自大自然，如海洋、永冻层和一些湿地外，人类的活动是其最大的来源。导致甲烷排放的主要人类活动为畜牧业和生质燃烧（在开垦土地或改变土地用途时燃烧土地上的草木）
（一）甲烷的自然形成
1.甲烷来自生物的可能性，不亚于来自地质活动的可能性，就算在泰坦上不是，至少在火星上是如此。这两种可能性以不同的方式解释甲烷的出现，而且都相当合理，这显示我们在宇宙中或许没有那么孤单，不然就是在火星与泰坦的地底下，都有大量的液态水，并且伴随着出乎意料的地球化学活动。如果能够了解这些天体上甲烷的来源与命运，将可以得到至关重要的线索，使我们得以更了解太阳系内甚至太阳系外那些类似地球的天体，包含其形塑过程、演化和生命存在的可能性。
2.火星和泰坦上的甲烷，是像地球一样来自生命？抑或是有其它的解释，例如火山、彗星与陨石的撞击？我们把地球物理、化学与生物作用的相关知识应用在火星上，有助于缩小可能的来源范围，而许多相同的论点应用在泰坦上也相当吻合。
（二）甲烷合成方法
本品为最简单的有机化合物，在自然界中分布很广，是天然气、煤层气、沼气的主要成分，经分离可以取得。
1.从天然气分离
天然气中含甲烷80%～99%（φ），干天然气经甲烷清净后使用湿天然气经清净后，用冷凝法、吸收法、吸附法分离出乙烷以上轻烃后使用。
2.从油田气分离
石油开采时从油井中逸出天然气，其中干气含甲烷80%～85%（φ）；湿气含甲烷10%（φ）。在加压和冷凝的情况下，可以液化用作化工原料。
3.从炼厂气分离
各炼厂石油加工气体中含甲烷20%～50%。用吸收蒸馏法和冷凝蒸馏法从石油加工气体中分离乙烯、丙烯时可副产甲烷、氢或纯甲烷。
4.从焦炉气分离
焦炉气含甲烷约20%～30%，干馏煤气含甲烷约40%～60%。采用深冷法分离焦炉气氢时副产甲烷。
5.利用天然气提氦装置副产品甲烷（含CH498%以上）为原料，经一个或两个低温甲烷精馏塔，脱除氮、氧杂质，再经吸附器脱除C2以上烃类，即得纯度99.99%以上的高纯甲烷产品。或者以乙烯装置尾气为原料气，先经吸附器脱除水、二氧化碳和C2以上烃类杂质，然后导入间歇精馏塔精馏。当塔顶排出气体中总杂质浓度指标达到要求后，停止精馏即可，可以制得纯度为99.995%以上
甲烷在自然界的分布很广,甲烷是最简单的有机物,俗名：天然气,沼气.也是含碳量最小（含氢量最大）的烃,也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分.它可用来作为燃料及制造氢气、碳黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料.
甲烷,化学式CH4,是最简单的烃,由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成,因此甲烷分子的结构为
分子结构图
正四面体结构,四个键的键长相同键角相等.在标准状态下甲烷是一无色无味气体.一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷.从理论上说,甲烷的键线式可以表示为一个点“·”,但实际并没有看到过有这种用法,可能原因是“·”号同时可以表示电子.所以在中学阶段把甲烷视为没有键线式.
甲烷主要是作为燃料,如天然气和煤气,广泛应用于民用和工业中.作为化工原料,可以用来生产乙炔 、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等.
1.从天然气分离 天然气中含甲烷80%～99%（φ），干天然气经甲烷清净后使用湿天然气经清净后，用冷凝法、吸收法、吸附法分离出乙烷以上轻烃后使用。
2.从油田气分离 石油开采时从油井中逸出天然气，其中干气含甲烷80%～85%（φ）；湿气含甲烷10%（φ）。在加压和冷凝的情况下，可以液化用作化工原料。
3.从炼厂气分离 各炼厂石油加工气体中含甲烷20%～50%。用吸收蒸馏法和冷凝蒸馏法从石油加工气体中分离乙烯、丙烯时可副产甲烷、氢或纯甲烷。
4.从焦炉气分离 焦炉气含甲烷约20%～30%，干馏煤气含甲烷约40%～60%。采用深冷法分离焦炉气氢时副产甲烷。
5.利用天然气提氦装置副产品甲烷（含CH498%以上）为原料，经一个或两个低温甲烷精馏塔，脱除氮、氧杂质，再经吸附器脱除C2以上烃类，即得纯度99.99%以上的高纯甲烷产品。或者以乙烯装置尾气为原料气，先经吸附器脱除水、二氧化碳和C2以上烃类杂质，然后导入间歇精馏塔精馏。当塔顶排出气体中总杂质浓度指标达到要求后，停止精馏即可，可以制得纯度为99.995%以上的高纯甲烷。
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