[科普中国]-沼气的超能力：化腐朽为神奇

沼气是何方“神圣”？

沼气，就是沼泽里的气体，是由意大利物理学家沃尔塔于1776年在沼泽地发现的。沼泽地、污水沟或粪池里，经常冒出一些气泡，我们在这些气泡上划着火柴，就可以把它点燃，这就是自然界的沼气。由于沼气能在空气中燃烧，并且释放大量的热量，因此沼气也是一种能源。

其实，沼气是一种含有多种气体的混合物，主要成分是甲烷，还包括二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等，如果沼气占空气总体积的8 %～20%，就很容易发生爆炸。在适宜的温度和湿度下，农作物的叶茎、杂草、树叶、动物粪便以及生活废弃物等有机物密封在一定的空间里，经过微生物的发酵作用，都会产生沼气，发酵后排出的料液和沉渣，还可以用作肥料和饲料，这种把废物转化为能源的措施令人赞叹，可以说是“化腐朽为神奇”。

沼气作为一种能源，优点多多。广大的农村地区有很多产生沼气的原料，农村居民家庭修建的沼气池产生的沼气用来作为生活能源绰绰有余。例如，修建一个容积为10立方米的沼气池，每天投入相当于四头猪所产粪便的生物残渣，发酵后所产生的沼气就能解决一家人做饭和照明需要的燃料。另一方面，经过发酵的人畜的粪便，以及各种作物秸秆、杂草等既产生了沼气，还可以用作肥料，营养丰富。

简单的沼气使用图

产甲烷菌：隐身的“大功臣”

产生沼气的过程实际上是一个微生物发酵的过程，简单地说是，多种细菌在一定的温湿度、酸碱度和厌氧的环境下，分解有机物，最后产生沼气的过程。在这个过程中，一群隐身的“大功臣”起着重要的作用，它们是各种细菌，我们用肉眼是看不到它们的真实面目的，需要借助电子显微镜。

科学家根据各类细菌在沼气发酵过程中所起的作用，将其分为两大类：第一类细菌叫分解菌，第二类细菌叫产甲烷细菌，通常叫甲烷菌。分解菌的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳（CO2）等，它们中专门分解纤维素的，叫做纤维分解菌，专门分解蛋白质的，叫做蛋白分解菌，专门分解脂肪的，叫做脂肪分解菌；甲烷菌的作用是把简单的有机物和二氧化碳氧化或还原成甲烷。沼气的产生过程，类似工厂里生产一种产品，需要两道工序：首先是分解细菌将秸秆、杂草、粪便等复杂的有机物加工成半成品（结构简单的化合物）；接着在甲烷细菌的作用下，将简单的化合物加工成产品（甲烷）。

产甲烷菌是一种厌氧细菌，广泛存在于水底沉积物和动物消化道等极端厌氧的环境中，只能分解和代谢几种含碳底物，适宜生存在pH值为中性的条件下，并且生长速度缓慢。

显微镜下的产甲烷菌

沼气池的建造特色

利用沼气能源发电，在一定程度上解决了农村生活用电的问题。小型沼气电站优点很多，不仅建设周期短，投资比小型水电站少，还可以进行粮食脱粒和加工、饲料加工和制茶等。沼气工程近年来在农村地区风生水起，那么沼气池的建造有什么特色呢？或者说沼气池的结构要符合哪些规则呢？

1.小。小是指沼气池的容积要小。沼气池越大，不一定产气越多。如果发酵原料不足，管理措施跟不上，池子修得太大，反而造成不必要的浪费。因此国家有关部门推荐了四种容积的沼气池，即4、6、8、10立方米。

2.圆。圆是指沼气池为圆筒形，这种结构施工简便、受力性能好、省材料、省人工，料液在发酵间能充分混合，同时，圆形沼气池的内壁没有直角，这使池子的密封性更好。

3.浅。浅是指沼气池的深度要浅。由于沼气池底部是产气的主要部位，这里发酵原料多，菌种也比较集中。首先，浅的圆池底增大了厌氧微生物与发酵原料的接触面积，有利于提高产气率；其次，浅池的池底压力相对较小，有利于厌氧微生物的活动。因此，修建沼气池时，适当降低其深度，既便于维修管理，提高产气量，又能减轻出料时的劳动量。

软体沼气池

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