微生物能源
微生物在生长繁殖过程中，分解有机质，把其中贮存的能量转化为再生能源的问题，已日益为人们所重视。利用微生物开发能源，对解决能源危机，增加肥料，改善环境，保护生态平衡，进行物质良性循环有着重要意义。我国目前的生态农业建设无论是辽宁模式（将沼气池、猪舍、蔬菜栽培组装在日光温室中，即所谓“四位一体”的生态农业模式）还是江西赣南模式（猪、沼、果生态农业模式），沼气都是非常重要的一个组成部分。随着石油危机的来临，石油产品的替代产品成为人们关注的对象。作为可再生能源生物乙醇有望成为石油的部分替代产品。在一些发达国家，燃料油中乙醇已经占据了20%的比例，燃料乙醇成为今后能源结构中最有希望的产品。 在一般湖泊和池沼中，常可看见许多气泡从水中冒出来，这种气体由于最先发现于沼泽，所以叫沼气。沼气是有机物（如粪便、作物秸秆、杂草、污泥等）在隔绝氧气条件下，经过多种微生物发酵而产生的一种可燃混合气体。沼气中主要成分是甲烷，占60%-70%，其次是二氧化碳等，占30%-40%。纯甲烷无、无味、化学性质极为稳定，不溶于水，与空气混合燃烧时火焰蔚蓝，燃烧温度可达1400℃，并放出大量的热能。
沼气发酵可以解决农村燃料不足，同时协调了燃料、饲料和肥料的关系，沼渣、沼液是种植作物、种植
果树、种植花卉等的优质肥料，也可养鱼、喂猪；还改善了农村的环境卫生，减少了病原菌和寄生虫卵传播的机会。我国今后一个时期发展沼气的方针是：巩固提高，积极发展，建管并重，讲求实效。
沼气发酵按其生化本质来说，就是由一种产甲烷菌进行的甲烷形成过程。1979年
M.P.Bryant 根据大量科学事实，提出把甲烷的形成过程分成三个阶段；水解发酵阶段—由厌氧和兼性厌氧的水解性细菌或发酵性细菌将纤维素、淀粉等糖类水解成单糖，并进而形成丙酮酸；将蛋白质水解成氨基酸，并进而形成有机酸和氨；将脂类水解成甘油和脂肪酸，并进而形成丙酸、乙酸、丁酸、琥珀酸、乙醇、H2和CO2。产氢产乙酸阶段—由产氢产乙酸细菌利用第一阶段产生的各种有机酸，分解成乙酸、H2和CO2。产甲烷阶段—由严格厌氧的产甲烷菌利用一碳化合物（CO2、甲醇、甲酸、甲基胺和CO）、乙酸和氢气形成甲烷。 目前沼气发酵技术模式多样，较多为农户液体发酵的生态农业模式。随着社会的发展，养殖户的减少，牲畜粪便减少，液体发酵技术受到一定影响，固体发酵作为新型的沼气发酵技术，逐渐推广开来。5口之家，一口8m3的沼气池，主要工艺流程为：
备料：半年400kg稻草或谷壳，1kg菌剂，15kg碳铵。
发泄壶工艺流程：秸秆粉碎—加水预湿—加入碳铵、复合菌剂—混拌均匀—堆沤处理（入池或池外）—接种（池外堆沤的先入池）—产气。
5口之家的人粪便平时能自动进入沼气池，可正常产气1年。
主要问题：菌种价格高（复合菌剂，菌种），沼气池进料、出料、日常管理、沼渣集中收集等工作繁琐。
部分地区由于受到天燃气供应不足或没有天燃气，可专门建立沼气发酵中心供应生活用气。目前，国内已有几千立方米的沼气发酵池，局部地区燃料供应完全可由大型沼气发酵中心供应。沼气从一家一户走向小城镇集中供气，有着广阔的前景。
针式吸盘2、酒精发酵
秸秆降解生产燃料乙醇技术。
问题：燃料乙醇生产主要以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜、甜高粱等作物为原料，经过发酵、蒸馏制得乙醇，进一步处理成为燃料乙醇，消耗大量粮食。秸秆类纤维素资源生产燃料乙醇，即可得到燃料乙醇，也不影响粮食安全。
主要工艺
☆纤维素资源的预处理：降解包裹在纤维素外的木质素、溶解半纤维素或破坏纤维素晶体结构，破坏细胞壁结构，增加纤维素的比表面积，利于纤维素酶的作用。
（1）物理法：粉碎，能耗高，水解率低。
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（2）化学法：用酸、碱或有机溶剂处理。水解效果较好，但处理后的原料在酶解前需用酸或碱中和，产酶时间长。
（3）生物法：褐腐菌、白腐菌、软腐菌等微生物用于降解木质素和半纤维素。能耗低，所需环境条件温和，但水解得率低（生物本身消耗）。
（4）联合法：包括蒸汽爆破（用蒸汽将纤维素加热至200-240℃，维持0.5-20min，高温高压使木质素软化；然后迅速打开阀门减压，造成纤维素晶体和纤维束爆裂，使木质素和纤维素分离。）、氨纤维素爆破（氨在高温（90-95℃）和高压下与纤维素发生反应，维持20-30min，然后减压）和二氧化碳爆破。
☆水解工艺：秸秆预处理后，需对其进行水解，使其转化为可发酵性糖：戊糖和己糖。僧侣鞋
（1）酸水解工艺：稀酸水解：第一步在较低温度下得到半纤维素的水解产物五碳糖，第二步在较高温度下得到纤维素的水解产物葡萄糖，再用生石灰中和多余的酸后进行乙醇发酵，糖的转化率可达50%，此法生产乙醇的理论值为80加仑/吨原料。
（2）酶水解工艺：水解酶的生产和酶解纤维素。生产纤维素水解酶的菌株主要来自木霉、曲霉、青
霉、裂褶菌等，研究最多的是木霉。通过诱变和基因工程改造菌株，可提高酶的产量和活力。水解酶包括内切葡聚糖酶（EG）、外切葡聚糖酶（CBH）、β-葡萄糖苷酶（EC，也称纤维二糖酶CB）。酶解时三者的比例显著影响纤维素的溶解活力。匈牙利Eniko等水解经湿氧化处理的玉米秸秆酶解纤维素转化率高达85%。但酶解成本较高。
☆发酵工艺：葡萄糖和五碳糖（木糖）转化为乙醇。前者易，后者难，后者是决定过程经济性的重要因素。最有应用前景的木糖发酵产乙醇的微生物有管囊酵母、树干荜赤酵母和休哈塔假丝酵母。发酵工艺：
（1）直接发酵：由纤维素分解菌直接发酵纤维素生产乙醇，利用混合菌直接发酵，发酵产率可达70%。
（2）间接发酵法：先水解，再发酵。玩具直升机结构
（3）五碳糖发酵：技术路线木糖—木糖异构酶—木酮糖—乙醇。
（4）同时糖化和发酵工艺：把经过预处理的生物质、纤维素酶和发酵用微生物加入一个发酵罐内，使酶水解和发酵在同一装置内完成。葡萄糖的消耗速度快于纤维素水解速度，污染低。
（5）固定化细胞发酵：具有能使发酵罐内细胞浓度高、细胞可连续使用，使发酵液浓度得以提高。
固定细胞的载体主要有：海藻酸钠、卡拉胶、多孔玻璃等。
事例：2006年河南天冠集团，年产300t乙醇生产线，6t麦秸可变成1t乙醇；2007年4月奠基的白城3万吨秸秆燃料乙醇项目，年消化玉米秸秆23万吨，年产燃料乙醇3万吨，秸秆饲料6万吨，生产蒸汽64万吨，电4800万度，满足项目自身的能源需求，同时增加农民收入2760万元。
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