برنج ها یکی از منابع مهم انسان شناسی متان (CH4) است ، یک گاز گلخانه ای قوی که دارای پتانسیل گرم شدن کره زمین بسیار بالاتر از دی اکسید کربن در یک قاب نسبتاً کوتاه است. به عنوان یک تأمین کننده متان ، درک چگونگی تولید برنج های برنج ، نه تنها برای دانش علمی بلکه برای فرصت های شغلی بالقوه در ضبط و استفاده از متان نیز مهم است.
محیط برنج برنج
برنج به طور معمول در مزارع سیلاب رشد می کند. شرایط سیلاب یک محیط بی هوازی (اکسیژن - رایگان) منحصر به فرد ایجاد می کند. در شرایط طبیعی خاک هوازی ، اکسیژن به راحتی در دسترس است و ماده آلی از طریق یک سری فرآیندهای هوازی تجزیه می شود. با این حال ، هنگامی که خاک سیلاب شد ، لایه آب به عنوان یک مانع عمل می کند و از انتشار اکسیژن به خاک جلوگیری می کند. در نتیجه ، خاک به سرعت بی هوازی می شود و محیطی ایده آل برای متان ایجاد می کند - تولید میکروارگانیسم ها.
ماده آلی موجود در خاک برنج برنج از منابع مختلف تهیه شده است. گیاهان برنج خود از طریق اگزوداتهای ریشه و تجزیه برگها و ساقه های افتاده ، مقدار قابل توجهی از مواد آلی را کمک می کنند. علاوه بر این ، کشاورزان غالباً کودهای ارگانیک مانند کود کود یا محصول زراعی را برای بهبود باروری خاک به مزارع اضافه می کنند. این تأمین فراوان ماده آلی به عنوان سوخت برای فرآیند تولید متان عمل می کند.
متانوژنز در برنج های برنج
تولید متان در برنج برنج یک فرآیند میکروبی چند مرحله ای است که به عنوان متانوژنز شناخته می شود. این کار توسط گروهی از Archaea به نام Methanogens انجام می شود. این میکروارگانیسم ها بی هوازی واجب هستند ، به این معنی که در صورت عدم وجود اکسیژن فقط می توانند زنده بمانند و عملکردی داشته باشند.
اولین قدم در متانوژنز ، تجزیه مواد آلی پیچیده به ترکیبات ساده تر است. این کار توسط یک کنسرسیوم باکتریها از طریق فرآیندی به نام تخمیر انجام می شود. باکتری های تخمیر کننده کربوهیدرات ها ، پروتئین ها و لیپیدها را به مولکولهای کوچکتر مانند اسیدهای چرب فرار (VFA) ، هیدروژن (H2) و دی اکسید کربن (CO2) تجزیه می کنند.
دو مسیر اصلی برای تولید متان در برنج های برنج وجود دارد. اولین مسیر هیدروژنوتروفیک است. در این مسیر ، متانوژن ها از هیدروژن و دی اکسید کربن به عنوان بسترها استفاده می کنند. واکنش را می توان با معادله زیر نشان داد:
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
مسیر دوم مسیر استوکلاستیک است. در اینجا ، متانوژن ها از استات (نوعی VFA) به عنوان بستر استفاده می کنند. واکنش به شرح زیر است:
CH3COOH → CH4+ CO2
اهمیت نسبی این دو مسیر بسته به چندین عامل مانند نوع ماده آلی ، خاصیت خاک و مرحله رشد برنج می تواند متفاوت باشد. به طور کلی ، مسیر استوکلاستیک در مراحل اولیه رشد برنج هنگامی که غلظت زیادی از استات در خاک وجود داشته باشد ، حاکم است ، در حالی که مسیر هیدروژنوتروفیک بعداً مهمتر می شود.
عوامل مؤثر بر تولید متان در برنج های برنج
عوامل مختلفی می توانند بر میزان تولید متان در برنج های برنج تأثیر بگذارند.
درجه حرارت: متانوژن ها نسبت به دما حساس هستند. دمای مطلوب برای متانوژنز در برنج برنج حدود 30 تا 35 درجه سانتیگراد است. با افزایش دما در این محدوده ، فعالیت متابولیک متانوژن ها نیز افزایش می یابد و منجر به تولید متان بالاتر می شود. با این حال ، اگر درجه حرارت خیلی زیاد شود ، می تواند برای متانوژن ها مضر باشد و ممکن است تولید متان کاهش یابد.
مدیریت آب: سطح آب در برنج برنج تأثیر مستقیمی بر تولید متان دارد. سیل مداوم شرایط بی هوازی را تشویق می کند و در نتیجه تولید متان را ترویج می کند. در مقابل ، سیل متناوب یا زهکشی می تواند انتشار متان را کاهش دهد. با تخلیه خاک ، اکسیژن وارد خاک می شود و تجزیه هوازی ماده آلی به پایان می رسد و فعالیت متانوژن ها را کاهش می دهد.
کود کود: نوع و میزان کودهای مورد استفاده در برنج برنج نیز می تواند بر تولید متان تأثیر بگذارد. کودهای ارگانیک ، همانطور که در ابتدا گفته شد ، منبع ارگانیک برای متانوژن ها و افزایش انتشار متان را فراهم می کند. از طرف دیگر کودهای معدنی می توانند اثرات متفاوتی داشته باشند. به عنوان مثال ، کودهای مبتنی بر نیتروژن گاهی اوقات می توانند با تأثیرگذاری بر جامعه میکروبی در خاک ، متانوژنز را مهار کنند.
انواع برنج: انواع مختلف برنج می توانند الگوهای مختلف اگزوداسیون ریشه و ویژگی های رشد را داشته باشند ، که می تواند بر تولید متان تأثیر بگذارد. برخی از گونه های برنج ممکن است از طریق ریشه های خود مواد آلی بیشتری را در خاک آزاد کنند و بستر بیشتری را برای متانوژن ها فراهم کرده و منجر به انتشار متان بالاتر شود.
انتشار متان از برنج برنج و تأثیر جهانی
تخمین زده می شود که برنج حدود 11 ٪ از انتشار متان انسان شناسی جهانی را به شما کمک می کند. با توجه به افزایش تقاضا برای برنج به دلیل افزایش جمعیت جهانی ، میزان انتشار متان از برنج برنج دلیلی برای نگرانی است. متان از پتانسیل گرم شدن کره زمین در حدود 28 تا 36 برابر دی اکسید کربن در طی یک دوره 100 ساله برخوردار است و غلظت آن در جو به طور پیوسته در حال افزایش است.
با این حال ، توجه به این نکته نیز حائز اهمیت است که برنج های برنج فقط منبع انتشار متان نیستند. آنها همچنین برای بخش بزرگی از جمعیت جهان امنیت غذایی را فراهم می کنند. بنابراین ، یافتن راه هایی برای کاهش انتشار متان از برنج برنج بدون قربانی کردن تولید برنج یک چالش مهم است.
ضبط و استفاده از متان
به عنوان یک تأمین کننده متان ، فرصت های بالقوه در ضبط و استفاده از متان تولید شده در برنج های برنج وجود دارد. متان یک منبع انرژی با ارزش است. از آن می توان برای گرمایش ، تولید برق یا به عنوان سوخت حمل و نقل استفاده کرد.
یک رویکرد برای ضبط متان از برنج برنج استفاده از هضم کننده های زیستی است. این دستگاه ها می توانند متان تولید شده در برنج برنج را جمع آوری کرده و آن را به بیوگاز تبدیل کنند که می تواند برای کاربردهای مختلف انرژی مورد استفاده قرار گیرد. گزینه دیگر توسعه مدیریت کارآمدتر آب و شیوه های کشاورزی است که نه تنها می تواند انتشار متان را کاهش دهد بلکه متان تولید شده را نیز ضبط می کند.
اگر علاقه مند به بررسی پتانسیل متان از برنج برنج یا منابع دیگر هستید ، ما محصولات متان با کیفیت بالا را ارائه می دهیم. ما ارائه می دهیمگاز متانبامتان 5nوتگاز ch4که مطابق با استانداردهای با کیفیت دقیق است. این که آیا شما در صنعت انرژی ، زمینه تحقیقاتی یا سایر بخش هایی که به متان نیاز دارند ، هستیم ، ما آماده هستیم تا در مورد نیازهای خاص شما بحث کنیم و راه حل های سفارشی ارائه دهیم. برای شروع بحث تهیه و بررسی امکانات همکاری با ما با ما تماس بگیرید.
منابع
کنراد ، ر. (1999). Archaea متانوژنیک: تفاوت های مربوط به محیط زیست در حفظ انرژی. Naturwissenschaften ، 86 (10) ، 489 - 497.
Cai ، Z. ، Mosier ، AR ، & Wassmann ، R. (1997). انتشار متان از مزارع برنج: تأثیر کودهای نیتروژن. زیست شناسی و باروری خاک ، 24 (4) ، 331 - 337.
Wassmann ، R. ، Pathak ، H. ، & Neue ، HU (2000). انتشار جهانی متان از زمینه های برنج: نمای کلی از یک مدل شبیه سازی و کاربرد آن. دوچرخه سواری مغذی در سیستم های زراعی ، 58 (2) ، 131 - 145.
