6月29日。
也是江淼抵达漠南分公司后的第二天。
江淼借用了联合矿业设置在家园县县城附近的实验室，这个实验室之前是一家牛羊育种公司投资的小型育种实验室，只不过23年的时候那家公司经营出了问题，四月份被联合矿业盘了下来，作为研究生物采矿技术的实验基地。
该实验室在县城东南方向，面积有240亩，里面的设备虽然不算太好，但至少可以满足一些微生物的研究工作。
对于江淼的借用，本来林永华是打算免费给他用的，但是江淼拒绝了，让他们罗列好一份租用合同，毕竟他不差那几个钱，联合矿业可不是海陆丰公司的全资子公司，这种事情反而要更加注重。
简易的实验室内。
江淼拿到了库存在这里的各种细菌真菌，毕竟这个实验室是要研究生物采矿技术，肯定是有相关的微生物菌种。
昨天晚上，江淼和吴松谈话过程中，获得了一个灵感方向。
吴松提到了养殖基地那边，随着牛羊养殖规模的扩大，牛羊排泄的牛粪羊粪，必须尽快进行处理。
一般来讲，养殖场的牛羊粪通常有四种处理方式。
一种是直接露天堆放，然后风干之后，作为燃料使用。
一种是出售给其他有需要的企业或者个体户。
一种是发酵堆肥，然后将发酵土作为有机肥还田，或者出售有机肥。
一种是先用于发酵生产沼气，再将沼渣沼液二次处理成为有机肥，可以自用和出售。
目前漠南养殖基地是采用了第三种方案，发酵成为有机肥。
至于为什么不采用经济效益更加好的第四种，答案就是气候原因。
漠南东部的气候和东北是差不多的，天气太冷了。
要知道，在沼气发酵中，发酵效率比较好的温度，中温为30～35摄氏度，漠南东部每年白天气温高于30摄氏度的天数，只有30～40天。
就算是采用地窖式发酵场，可以通过地下保暖，那也需要地表气温高于20摄氏度，而漠南东部白天气温高于20摄氏度的天数，也就90～120天。
如果采用人工增温维持发酵温度，那发酵出沼气还有意义吗？
毕竟发酵沼气就是为了作为能源，在低温天气使用人工增温保持发酵罐温度，这会让生产成本大幅度提高，产本比太低了，毫无经济效益。
国内在两千年初，曾经在长江流域大力推广过家庭小型沼气发酵系统，结果到了现在，那些沼气发酵地窖基本被废弃了，原因就是气温一低，发酵效率大幅度下降，产气量锐减。
现在只有桂省的一部分地区，还有村民在使用沼气，就是因为桂省的气候比较热，其每年日气温高于20摄氏度的天数在200～250天左右，特别是桂省南部沿海地区，差不多有250天的气温是高于20摄氏度的，这种环境让沼气发酵系统可以长期高效运行。
因此吴松根本没有想过要在家园县的养殖场附近搞沼气发酵系统，毕竟这种项目费力不讨好。
但是吴松的话，却提醒了江淼。
牛羊粪其实是一种非常复合的资源。
既可以作为有机肥原材料、食用菌栽培基质，也可以直接作为燃料，或者发酵产生沼气。
这是因为牛羊没有办法完全消化吃进去的粗饲料，即无法完全消化牧草，牧草之中的纤维素、木质素会有很大一部分残留下来。
干牛羊粪中，纤维素、半纤维素、木质素占比达到70～80%，剩下的成分是腐殖质、水和无机盐。
这也是牛羊粪在干燥之后，可以作为燃料的根本原因，因为其中富含大量的碳源。
在完全燃烧的情况下，草饲牛羊的1吨干牛羊粪热量，差不多相当于0.75吨动力煤；如果谷饲占比比较高的牛羊粪，则每吨相当于0.7吨动力煤。
这不妥妥的生物煤炭。
至于为什么没有热电厂采用牛粪羊粪作为燃料，原因也是多方面的。
比如原材料获得渠道比较复杂，收集难度大，而且产地分散，这不利于热电厂的稳定生产；各地牛羊粪热值存在一定差异，加大了发电过程中的热量管理难度；牛羊粪如果没有提前干燥，会加大运输难度和成本，而且气味非常不好闻。
同时作为燃料使用的动力煤，价格也才每吨500～800块钱。
因此，才没有热电厂会使用牛羊粪作为燃料。
但是国内的漠南、西域、雪域的一部分牧民会嗮干牛羊粪，作为日常生活中的燃料使用。
江淼倒不是为了这每天几百吨鲜牛羊粪，专门去建一个热电厂。
他是想到了另一个可以利用这些牛羊粪的技术：微生物燃料电池。
所谓的微生物燃料电池技术，就是利用微生物之中的胞外产电菌，在代谢过程中产生的电子迁移，从而实现生物发电的技术。
这个技术的优点是环保。
缺点就是效率太低，每立方米的高碳源培养基，只能发电10～20度电；而直接燃烧发电，可以产生500度左右的电能。
两者没有可比性。
而且所谓的每立方米高碳源培养基发电量，也是在条件非常好的实验室环境下达到的结果。
比如，2024年6月23日发表的一篇论文中，华人科学家段镶锋和黄昱领导的研究团队，开发出一种新型微生物流动燃料电池（mffcs），通过利用人工电子介体在流动介质中高效传递细菌代谢电子，其最高功率密度可达17.6 mw/cm（相当于每立方米176瓦特）。
根据江淼调查到的数据，他们这个实验系统只能在实验室环境下，运行90个小时左右，之后效率直线下降。
按照这个数据，转变为立方米之后，稳定发电高峰期，差不多可以发电15.84度，加上后续的低功率发电，最多就是20度的样子。
而非实验室条件下的微生物燃料电池，每立方米的最高功率只有几十瓦特。
当然，在非实验室条件下，由于细菌分解有机物不太迅速的原因，其发电时间会延长到几个月，因此其总发电量还是10～20度左右。
如果每立方米发电功率176瓦特，可以维持1个月时间，那一个月的发电量就是126.72度、两个月就是252度、三个月则来到了378度。
那有没有可能实现高功率条件下，长时间稳定发电？
答案是可以。
目前非实验室条件下，胞外产电细菌的能量转化效率为10～30%，实验室条件下可以达到60～70%。
而且需要特别注意一个情况。
那就是培养基的有机物≠胞外产电细菌消耗的有机物。
胞外产电细菌只能分解消化一小部分有机物。
比如胞外产电细菌之中的铜绿假单胞菌，其食谱只包括：碳水化合物
中的葡萄、木、淀粉；含氮化合物中的氨基酸、尿素；脂肪类物质中的甘油三酯、磷脂；芳香族化合物。
从这里就可以知道，很多胞外产电细菌并不能直接消化牛羊粪中的纤维素、半纤维素和木质素。
如果可以将纤维素、半纤维素、木质素分解成为葡萄、单、芳香族化合物，那就可以被一部分胞外产电细菌直接利用了。
事实上，有一小部分胞外产电细菌也是可以分解纤维素、半纤维素、木质素的，就是分解效率比较低下。
现在江淼要做的事情，就是研发出可以高效分解纤维素、半纤维素、木质素的胞外产电细菌。事实上，欧盟已经有相关的科研团队通过转基因技术，改造大肠杆菌，赋予其代谢发电的功能，同时还让其可以分解一部分半纤维素。
这种有方向的研究，江淼研究起来并不困难。
筛选和培育高效的特化胞外产电细菌，可是江淼的拿手好戏。
他甚至不需要使用转基因技术，直接通过各种人造环境压力，逼迫胞外产电细菌发生变异就可以了，细菌繁殖速度非常快，变异速度也非常快，这非常有利于菌种的特化培育。
使用电流、酸碱度、化学物质、冷冻、高温、紫外线等手段，加上各种模拟的培育环境，只用了三天时间，江淼将获得1种特化胞外产电细菌。
这种胞外产电细菌的母株为欧文氏菌属的erwinia billingiae ql-z3菌株，其原始特性中，如果以木质素为唯一碳源时，其木质素降解率可达25.24%。
而经过多次突变和筛选培育之后，该细菌不仅仅可以降解木质素，连纤维素、半纤维素都可以降解，其最高降解率可以达到97%左右。
当然，这个最佳降解率肯定不是那么容易达到的。
准确来讲，这个被江淼命名为“欧文发电菌”的全新细菌，其要达到最佳降解率，需要达到的条件非常苛刻，其条件有四个，分别是：
其一，生存环境的温度要达到20～28摄氏度。
其二，需要和一种专门的革兰氏阴性菌共生，这种革兰氏阴性细菌在生长过程中会分泌一种称为群体感应信号分子的物质，当细菌密度达到一定阈值时，这些信号分子会启动一系列基因表达，促进本身和欧文发电菌的繁殖，两者的代谢产物可以相互促进。
其三，需要加入特定剂量的大豆染料木黄酮（类雌性激素），才可以刺激欧文发电菌进一步繁殖和降解木质素、纤维素、半纤维素。
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其四，需要环境之中的氧气浓度达到32%。
其实江淼在实验过程中，并不是没有发现其他降解条件更加少的突变细菌，但正是条件少，江淼才不敢使用。
因为繁殖条件限制越少，就意味着可以在自然界中广泛扩散的能力越强。
而欧文氏菌可是植物腐生细菌，如果其降解木质素、纤维素、半纤维素的能力如此强大，又没有繁殖的限制条件，那不用几年就可以将全世界的草树木给灭了。
如果上述条件其中一个没有满足，将会导致欧文发电菌的降解效率直线下降。
而且该细菌对于土壤中广泛存在的芽孢杆菌没有抵抗力，特别是其中枯草芽孢杆菌代谢产物，可以直接导致欧文发电菌无法繁殖，从而大面积死亡。
正是这种苛刻的生存条件，才让江淼从亿万突变细菌之中，将它挑选出来。
欧文发电菌在条件达到最佳的情况下，预计只需要143个小时，就可以将含水率80%左右的牛羊粪中，97%的纤维素、半纤维素、木质素降解掉，其最高发电功率为每立方米473瓦特，因此可以发电67度。
但是这个最佳降解条件下，并非最佳发电条件。
欧文发电菌在23摄氏度、特定剂量的大豆染料木黄酮、26.4%的含氧空气中，其发电功率会下降为每立方米320瓦，但是其稳定发电的时间却达到了360个小时，发电量可以达到115度左右。
不过这个情况下，会导致木质素、纤维素、半纤维素降解不完全，会残留20～30%左右。
江淼眼前就是一个简易的牛粪溶液电池。
为了确保电池溶液之中的电子被高效传递，接下来的几天时间里，他尝试了各种阳极阴极材料，试图找出便宜又好用的材料。
一番尝试下来，他发现传递效率最好的材料，是金板负极和不锈钢阳极，电子传递效率可以达到98%左右。
但是不锈钢作为该微生物燃料电池的阳极，有一个致命的问题，那就是在使用过程中，不锈钢会一点点被腐蚀，随着运行时间的推移，不锈钢阳极的电子传递效率会越来越低，预计只能使用500～600个小时，就需要更换不锈钢板。
因此江淼选择了不会被消耗的石墨板作为阳极材料，该材料的电子迁移效率为92%。
至于金板，这东西并不会被消耗，虽然使用黄金作为电池阴极有点奢侈，但这又不是耗材，最多就是时间久了，金板接触电池液的那一层，会出现微量的金元素迁移，不过迁移量非常小，按照江淼从鉴定面板观察的数据，估计需要几百年，才会迁移出十分之一的金元素。
由于欧文发电菌的最佳发电反应条件比较苛刻，加上要使昂贵的金板阴极，因此肯定不能作为移动电源使用。
但是作为固定的发电设备，却没有太大的问题。
五个限制条件在固定环境中，都比较好解决。
温度可以通过中央空调之类的设备调控。
空气氧含量可以通过含氧量传感器，加上空气分离机制造纯氧，然后定量注入电池室内。
不能接触芽孢杆菌，那就对于原材料进行高温消毒。
特定的革兰氏阴性细菌可以大规模培育。
大豆染料木黄酮可以通过豆粕进行提炼，加上其使用量并不多，增加不了多少成本，不过这是一个耗材。
而革兰氏阴性细菌和大豆染料木黄酮也是整个系统，比较关键的原材料，因为这两个东西可以影响欧文发电菌的降解效率，从而影响发电功率，这让这种微生物燃料电池的发电输出功率，变得高度可控起来。
江淼估算了一下，目前漠南分公司的养殖场，每天会产生大约300吨鲜牛羊粪（含水量60～85%），可以直接消毒之后，种入欧文发电菌、特殊革兰氏阴性细菌，再添加定量的大豆染料木黄酮，从而制造出微生物燃料电池300立方米。
300立方米的微生物燃料电池，可以差不多可以生产3.17万度电。
只要建立起循环，每天就可以生产3.17万度电，一年可以生产1141万度电。
当然，要实现循环，就必须准备至少4500立方米容积的电池，考虑到外壳和其他配套设施，发电室内的容积至少要达到3万立方米，就是一个占地面积5000平方米，高度6米左右的厂房。
8亩不到的工业用地，倒不是什么问题。
但是真正让江淼感到棘手的东西，是作为电池阴极的金板。
他调整了好几次，哪怕是将使用量改进到最小，每立方米电池仍然需要0.4公斤黄金。
4500立方米，就需要1800公斤黄金。
当然，不使用黄金，也可以使用铂金，铂金比较便宜一点，每吨2.27亿元左右，咬一咬牙，以海陆丰公司的财力还是用得起的。
江淼思考再三，还是决定放弃使用黄金和铂金作为阴极，改为效率会更加低一些的高纯度一氧化锰板材，这让电子迁移效率下降为86%。
完成了这些实验，江淼已经在漠南呆了近一个月时间。
他将所有实验记录和临时制造的发电装置销毁掉，只留下10份欧文发电菌的菌种。
其中4份被他储存在塔敏查干基地的董事长专用保险箱里。
剩下6份被他吩咐公司的物流司机，分三路运输回汕美本地，而且为了以防万一，他在菌种储存器皿中，设置了一个简易的装置，没有他的鉴定面板辅助，其他人强行打开，就会将里面的储存的盐酸和硝酸混合成为王水，进而将内部储存的欧文发电菌菌种销毁。
那4份储存在塔敏查干基地的菌种储存器皿，也是同样的设置。
当然，就算是可以碰巧安全打开储存容器，里面的菌种也需要特殊的条件进行醒发，不然只能得到一小瓶子无用的菌种粉末。
这一套微生物燃料电池系统的全部技术，已经被记在了江淼的脑海之中。
不过他知道，这种关于微生物的技术，大概率只能交给书雅出面了，包括之前的生物采矿技术也一样。
这个技术其实还有进一步发展的空间。
比如改进阳极负极的材料，从而提升电子迁移效率。
或者继续改进细菌的发电功率，按照目前江淼的进度，欧文发电菌在分解有机物过程中，产生的能量大概为每立方米300度左右，然而只有115度电的能量变成了电能，效率大概是38%左右。
(本章完)
