2022年1月5日整理发布：美国的工业来源正在排放数量惊人的甲烷，在目前的应用中捕获和使用这些甲烷是不经济的，”该研究的主要作者 Sahar El Abbadi 说，他作为土木和环境工程研究生进行了这项研究。
“我们的目标是颠覆这种范式，利用生物技术创造高价值产品，”El Abbadi 补充道，他现在是斯坦福大学公民、自由和全球教育项目的讲师。
两个问题，一个解决方案
尽管大气中的二氧化碳含量更高，但甲烷的全球变暖潜力在 20 年期间大约是其 85 倍，在其释放一个世纪后至少是其 25 倍。甲烷还通过增加对流层臭氧的浓度来威胁空气质量，估计全球每年有 100 万人因呼吸系统疾病而过早死亡。自工业革命开始以来，甲烷的相对浓度增长速度是二氧化碳的两倍多，这在很大程度上是由于人为排放造成的。
一个潜在的解决方案在于称为甲烷氧化菌的消耗甲烷的细菌。这些细菌可以在充满压力的甲烷、氧气和营养物质(如氮、磷和痕量金属)的冷却、充满水的生物反应器中生长。产生的富含蛋白质的生物质可用作水产养殖饲料中的鱼粉，抵消对需要土地、水和肥料的小鱼或植物性饲料制成的鱼粉的需求。
“虽然一些公司已经使用管道天然气作为原料，但更可取的原料是大型垃圾填埋场、废水处理厂和石油和天然气设施排放的甲烷，”该研究的合著者、土木与环境学教授 Craig Criddle 说。在斯坦福工程学院攻读工程学。“这将带来多重好处。包括降低大气中强效温室气体的含量、更稳定的生态系统和积极的财务成果。”
海产品是全球蛋白质和微量营养素的重要来源，自 1960 年以来，其消费量增加了四倍多。因此，野生鱼类资源严重枯竭，现在养鱼场提供了我们食用的所有动物源海产品的一半左右。根据斯坦福大学和其他机构的研究人员领导的对该行业的全面审查，到 2050 年，全球对水生动物、植物和藻类的需求可能会翻一番，因此这一挑战只会越来越大。
虽然甲烷喂养的甲烷氧化菌可以为养殖鱼类提供饲料，但该方法的经济性尚不清楚，即使自 2000 年以来常规鱼粉的实际价格几乎翻了三倍。为了阐明该方法在盈利方面满足需求的潜力，斯坦福大学的研究人员建模甲烷来自相对较大的废水处理厂、垃圾填埋场、石油和天然气设施以及从商业天然气网购买的天然气的情景。他们的分析考察了一系列变量，包括电力成本和劳动力可用性。
扭亏为盈
在涉及从垃圾填埋场和石油和天然气设施中捕获的甲烷的情景中，分析发现甲烷营养鱼粉的生产成本——分别为每吨 1,546 美元和 1,531 美元——低于 10 年平均市场价格 1,600 美元。对于从污水处理厂捕获甲烷的情景，生产成本略高于鱼粉的平均市场价格——每吨 1,645 美元。由于购买天然气的成本，从商业电网购买甲烷的情况导致了最昂贵的鱼粉生产成本——每吨 1,783 美元。
在每种情况下，电力都是最大的支出，平均占总成本的 45% 以上。在密西西比州和德克萨斯州等电价较低的州，生产成本下降了 20% 以上，这使得用甲烷生产鱼粉成为可能，每吨 1,214 美元，比传统鱼粉生产每吨低 386 美元。研究人员表示，通过设计能更好地传递热量以减少冷却需求的反应堆，并将电力应用切换到由所谓的滞留气体驱动的应用，否则电力成本可以进一步降低，否则会被浪费或未使用，这也可以减少偏远地区依赖电网供电。在涉及废水处理厂甲烷的场景中，废水本身可用于提供氮和磷，以及冷却。