NIBIO 致力于开发将二氧化碳等温室气体转化为生物甲烷(一种可再生能源)的方法，陆峰博士等研究人员正通过利用微生物薄层即生物膜，将温室气体转化为清洁燃料。

二氧化碳(CO₂)和一氧化碳(CO)等碳基气体常与污染和气候变化相关联，若能将其转化为清洁燃料等有用物质，将意义重大。此次合作旨在开发生产绿色生物甲烷的新方法，使其成为天然气的可持续替代品。

研究人员通过五篇发表在《生物质和生物能源》《环境化学工程杂志》《生物资源技术报告》《生物资源技术》和《生物燃料和生物产品生物技术》上的科学论文，记录了利用基于生物膜的工艺生产纯度超 96%的生物甲烷的方法。

生物膜是生长在物体表面的一层微生物，它们相互协作形成群落，能够处理气体并将其转化为甲烷。冯博士解释，生物膜法与传统的沼气生产不同，它是在无氧条件下，利用薄生物膜内自选微生物捕获和处理气流。生物膜在自然界中广泛存在，研究人员希望通过固定床或移动床反应器改造生物膜，实现针对性转化，为将影响气候的气体转化为宝贵能源开辟新机遇。

此外，研究人员还尝试通过添加选定微生物(生物强化)来提高甲烷产量。冯博士称，向反应堆中引入特定产甲烷微生物，可引导过程更有效地转化二氧化碳。

生物水技术公司生产的生物膜载体，即小型塑料片，广泛应用于水和废水处理系统，为有益细菌生长和发挥作用提供表面。研究人员开发的生物膜提供了稳定高效的过程，有助于保留微生物，改善气液接触，大大增加反应接触面，还能耐受可能干扰气体生产的有害物质。

生物膜尤其有助于应对高浓度氨和硫化氢(H₂S)等挑战，这些物质通常存在于工业气流中，在传统生物反应器中可能造成问题。在一项研究中，测试生物膜反应器处理 H₂S 的效果，结果显示，没有生物膜的系统损失高达 30%的甲烷，而生物膜反应器即使在 H₂S 含量极高的情况下也能保持较高的甲烷质量。

研究人员还研究了氨对甲烷生成的影响，使用 AnMBBR(厌氧移动床生物膜反应器)发现，即使在高氨浓度下，生物膜也能产生甲烷。冯博士表示，用鱼泥、动物粪便或食物垃圾生产沼气时会产生高氨，分析表明生物膜中含有耐受氨的微生物，包括能利用 H₂和 CO₂产生甲烷的甲烷嗜热杆菌。

在另一项研究中，研究人员对合成气(氢气和一氧化碳的混合物)测试了生物膜方法。冯博士称，这能释放利用废物(如塑料废物和木质生物质，正常情况下不会在生物过程中降解)生产生物甲烷的潜力。研究发现，添加额外氢气可增加甲烷产量，但氢气过多会导致过程失衡。

冯博士表示，生物膜反应器潜力巨大，但需精心控制才能在工业规模上发挥最佳功能。基于生物膜的工艺为未来沼气生产提供了强大而灵活的平台，可能对减少有害气体排放并生产可再生能源做出重要贡献。

更多信息：Getachew Birhanu Abera 等人，《硫化氢对生物甲烷化的影响及其潜在的缓解机制》，《生物质与生物能源》(2025)。

Getachew Birhanu Abera 等人，利用厌氧移动床生物膜反应器缓解原位生物甲烷化中的氨抑制，《环境化学工程杂志》 (2025)。

Begüm Bilgiç 等人，基于滴流床反应器的合成气生物甲烷化，高负荷条件下外部加氢的影响，《生物资源技术报告》(2025)。

Lu Feng 等，利用富集的氢营养型产甲烷菌对滴流床反应器进行生物强化，实现 H2/CO2 转化，《生物资源技术》 (2024)。

Getachew Birhanu Abera 等人，《生物膜在厌氧消化中的应用：系统综述及工业规模案例》，《生物燃料和生物制品生物技术》(2024)。