如何从牛屁中提取天然气?
牛屁里包含二氧化碳和甲烷,一头550公斤的牛每天能排出800到1000升的气体,其中的甲烷含量可达300升。如果通风不畅,可能会引发爆炸。2014年,德国的一家农场就因通风不良造成90头奶牛的尾气过量,累计发生爆炸事故。
天然气和煤炭、石油一样,也是一种化石能源。当3亿年前的一群浮游生物沉入海底,它们的尸体在微生物的作用下分解腐烂,被淤泥和沙石层层覆盖,在几百万年的时间里越陷越深,极高的压强和温度摧毁了碳基生物的最后一丝倔强,生命遗迹里长长地碳链被击碎,形成更短的碳链,直到他们的镜头只有一个碳原子的甲烷。
这些甲烷被封印在煤矿和岩层的空腔或缝隙里,经过开采和一系列加工手段,最终输送到你的使用终端厨房。当你每次打开燃气灶,煮上一包泡面,都是史前生物横亘3亿年的沧海桑田。而这份温度牛也很可以给你,牛的消化系统包含瘤胃、网胃、瓣胃和皱胃,都可以拿来做菜。当牛囫囵吞下一筐草,草料会先进入瘤胃保存,等到时间充裕时再倒嚼回来,细细咀嚼,进入蜂窝状的网胃时,粗大的食物和杂质被过滤,细碎的食物得以进入半未经过挤压吸收水分后,高浓度的时将进入皱胃,这是唯一分泌胃酸的部位,与人的为相对应。
而甲烷产生的主要部位是瘤胃,容积可达100升,相当于一辆SUV的油箱。这里寄生着大量微生物,可以消化草料中的纤维素,这是人类只能艳羡的功能。其中的产甲烷菌在分解食物的同时产生大量甲烷,经由打嗝或放屁排出体外。根据一份2014年的专利文件,牛皮可以经由一种吸附在牛屁股上的装置收集,经由一个气体流量阀存于上方的气囊中,中间贴心的留了牛尾巴的出口,底部收集的牛粪可以制作沼气。如此物尽其用,牛知道了也难免感动。
存屁虽好,但这个装置还是有缺陷,他收集不了牛的嗝儿。一头牛排放的气体中有95%是通过打嗝的方式排出体外。用这个装置收集甲烷无异于丢了西瓜捡芝麻。怎么办?方法还是有的,可以从问题的源头直接下手,需要先在牛身上开一个洞,将软管的一头直接接入流胃,你甚至可以从外部直接看到胃里的样子,数百升的甲烷每天从这里源源不断地产生。管道的另一头接入牛背上的气囊,接口处需要使用单向阀门,防止牛屁倒灌进入瘤胃。气囊形似背包,因此这套装置也被称为牛屁背包。这样大小的背包在两到三个小时内就可以被填满,只有简单的过滤后就可以直接被点燃,用作烹饪牛肉或制作奶酪的能量来源。
当牛驮着这样一个背包吃草的时候,心情不言而喻。虽然这是一个难以规模化量产的方案,它目前的研究价值超过实用价值,远不能作为我们获取天然气的主要来源,但它的存在却意外地填补了牛这种牲畜被人类所利用的最后一环。牛可能是唯一一种从内到外、从头到尾、从皮到脚都在为人类创造价值的动物,甚至他的名字本身也被赋予了多层次的文化内涵。即使是牛粪也是一种宝贵的可再生能源牛尿在印度甚至被做成饮品,唯独牛屁没有被充分利用,牛屁背包让我们和牛的关系又多了一种可能。
真的。一头550公斤的牛,一天能够放出大量的屁,而这些屁中就含有800到1000升的甲烷,科学家们喜出望外,牛屁居然有这样的能源效果,如果这些能够用来做全新的能源那是妥妥的棒,而且这种可再生能源,
它甚至可以让一部小轿车连续开8000公里左右,如果是混合动力车,甚至是更远。
其实甲烷的应用还有更多,而且甲烷高温分解可得炭黑,用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等;氯仿和CCl4都是重要的溶剂。甲烷在自然界分布很广,是天然气、沼气、坑气的主要成分之一。
人们不仅厌恶臭屁,而且还很瞧不起屁。要形容什么都不知道,人们会说“知道个屁”, 要形容一件事无足轻重,会说“屁大的事儿”……不过,当人们这么说时,还真不见得就知道屁是什么东西。如果他们真的了解屁,或许就不会觉得那些跟“屁”有关的事儿是“屁事儿”了。
威力惊人的“臭屁”
提起屁,人们会习惯性称它“臭屁”——这么说无可厚非,因为屁的确很臭。
屁之所以沾上“臭”名,完全“仰仗”它复杂的成分中所包含的氨气、硫化氢、臭粪素等气体。这些气体的总量仅占屁总量的1% 左右,但气味相当浓烈,当氨气刺鼻的尿骚臭、硫化氢散发出的臭鸡蛋的恶臭、臭粪素和其他几种微量气体散发的令人恶心的气味混合在一起时,屁的恶臭程度就大大晋级,变得令人忍无可忍。
不过,如果你认为“臭屁”仅是臭而已, 那就大错特错了。“臭”,只是一个信号,它警示人们远离这些臭气,因为它们具有毒性。
氨气不仅刺鼻难闻,而且会刺激人的皮肤、眼睛、鼻子和呼吸道黏膜,使眼睛流泪、喉咙发炎、皮肤被腐蚀,长期吸入还可能引发昏迷;硫化氢是急性剧毒物质,在一定浓度时可以致人在短时间内丧命;臭粪素也不是好惹的,它会攻击肺部的一种细胞,导致肺水肿。幸好这些“毒气”所占比例甚微,否则恐怕一个人呆在密闭空间时会一次次被自己的屁臭晕。
不过,就算臭屁具有如此威力,毕竟屁中“毒气”含量极低,而且屁一放到空中就很快稀释了,因此,日常生活中闻到滚滚而来的臭屁时不必惊慌,那点微乎其微的“毒气”是不会对人体造成任何伤害的。
潜藏身边的“无形火药”
屁的成分除了氨气、硫化氢、臭粪素,还有氮气、氢气、甲烷、二氧化碳和氧气。氮气无色无味,是屁的主要成分,大约占屁总量的60%。氮气并不可怕,如果你知道空气中大约78% 的成分都是氮气,就可以大大放心了。
问题在于氢。
氢是屁的第二大成分,含量高达20%以上,最高时甚至能达到47%。氢之所以危险,是因为它具有可燃性,在一定浓度下遇到明火还会引发爆炸。这不是危言耸听,国外一位外科医生在给一位患者进行肠道手术时就遇到过这类事情—— 他的电手术刀因故冒出的火花点燃了患者肠道中的氢气,结果引发爆炸烧伤了患者的肠子。
鉴于氢气可以燃烧,所以“屁事儿”对在太空工作的宇航员来说就是一件性命攸关的大事儿。由于太空作业的空间都是密闭的,一旦因放屁释放出的氢气含量达到一定浓度而发生火灾, 他们将根本无处可逃。因此,为了避免引发意外,宇航员们非常注重饮食的挑选,尽量避免大量进食红薯、土豆、豆子等容易产气的食物, 以尽可能减少放屁。
产气食物
有“屁”就放,千万别忍着
“臭屁”令人讨厌,偶然还会制造一点小麻烦,但放屁是十分正常的生理现象。
人们在呼吸、进食的过程中会吸入大量气体,寄生在肠道的菌群在帮忙消化时也会产生气体。此外,细胞在新陈代谢中产生的废气也会随血液循环排入肠道——这就是屁的来源。
当这些气体混合一处,随肠道蠕动下行运动,最后随肛门括约肌打开,“噗噗”或“嘭”的一声,屁就放出来了。
人人都要放屁。一个身体健康的成年人每天会产生数百毫升的屁。屁在体内运动时会促进肠道蠕动,排出人体时会带走许多有毒、有害的气体,放屁对健康非常有益。如果不把屁放掉,那么不仅肠胃会又鼓又胀,非常难受, 而且各种有害气体会侵入血液,对身体健康构成巨大威胁。
让放屁更优雅一点
尽管放屁对健康有利,但要人们喜欢它, 几乎做不到。试想,在拥挤的公交车里, 在大快朵颐的宴席上,突然有人发出“噗噗”“嘭嘭”的声响,接着一阵阵浓郁的恶臭滚滚而来,谁会不皱起眉头、捏上鼻子呢?看到人们纷纷避之不及,此情此景下,想必放屁者也会心里不大好受,尴尬和难为情总是免不了的。
鉴于此,英国一家叫Shreddies 的内衣公司专门发明了一款“防臭屁内裤”,方法是在内裤里缝制一个用高吸收力碳纤维面料做的过滤垫,据说此垫可过滤比普通屁强200倍的臭气, 这简直就是好放屁者的福音。据说这款产品在美国十分畅销。自从有了“防臭屁内裤”,好面子的高雅人士们终于可以卸下心头包袱了。
“屁”正成为一种新能源
与牛爱放屁的程度相比,人简直“小巫见大巫”,不值一提。虽不敢断言牛是世上放屁最厉害的动物,但至少也在“之一”行列。
牛不仅爱放屁,而且牛屁十分厉害。据科学家统计,全球大气中的甲烷,这种暖化地球的速度比二氧化碳还快20倍的气体,有三分之一来自牛屁,而另一种有刺激性恶臭的气体——氨,则有三分之二来自牛屁。
毫不夸张地说,牛屁已成为污染全球空气的一大元凶。
当然,牛也不想总放屁,可牛有四胃,吃下的草料在胃里反刍,酝酿出大量甲烷,甲烷在牛体内荡气回肠、来回折腾之后,不“嘭嘭嘭”通过放屁或打嗝排出体外,难道还有别的出路?
不过话说回来,牛屁并非一无是处。拿甲烷来说,一头体重约半吨的牛平均每天所放牛屁中所含甲烷达800~1000 升——这么多甲烷,足以让一辆汽车连续行使三天三夜!
为不让这么好的资源白白浪费,阿根廷科学家巴勃罗发明了一个“牛屁包”,即牛屁收集器, 由一个可装在牛背上的红色塑料箱和一根插入牛胃的导管组成,这样,牛胃中的甲烷便可统统被导入“牛屁包”中。
目前,“牛屁包”仍处在试验阶段。这种看似有些恶搞的有趣发明一旦被推广使用,不仅可减少大气中的甲烷含量,解决全球变暖问题,还可为家用汽车供应燃料,减少汽油燃烧,环保又经济。
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牛屁其实就是甲烷,属于造成温室效应的气体之一,确实对全球变暖有一定的影响,但按照现在的科技来看却不是最大的影响。在过去工业以及科技并不发达的日子里面,牛确实被很多人认为是全球变暖的元凶之一,毕竟它排放的屁竟然释放的是甲烷!曾经有一段时间很多人是建议全球不吃牛的愚蠢想法,可现在的牛屁却不是全球暖化的重大影响了。
一、由于牛释放的屁是甲烷,在科技不发达的时候确实一定程度影响了温室效应
牛屁到底有什么神奇的地方可以让全球变暖?是因为它释放的是大量的甲烷!由于牛是草食动物经常消化不良,他们每天排放的甲烷数量真的很大,导致了在工业发展不大的时候也一定程度影响了空气,导致出现了轻微的温室效应;很多人对于牛是很抗拒的,认为他们释放了甲烷以及二氧化碳,是让温室效应加剧的元凶,但牛并非是最重要的,最严重污染的其实是人类本身。
二、科技发展的现今,牛屁早就得到了缓解,而造成温室效应的更多是人类
随着牛屁被重视后,其实很多地方都对牛屁进行了相关的处理,不再是以前那边放养。为什么控制了牛屁还是各种全球暖化?工业污染、空调、汽车等排放其实也是导致全球暖化的重要因素,当我们还在享受现在生活的时候,其实也在默默地污染了空气;特别是在某段时间出现的严重工业污染,真的让科学家都头疼的,现在工业污染得到了控制但也无法缓解太多全暖暖化的力度,只能说每一天都在影响了全球的发展。
富含甲烷的牛屁对全球暖化确实有影响,当然,并非是最大的影响。
1.1)个人的:个人减少全球变暖的主要产生者是拥有私家车的人,要少开车或不开车;不使用含有氟里昂的电器(如空调、冰箱、冰柜以及靠氟制冷的压缩机产品);关心环保,杜绝白色垃圾污染,坚持垃圾分类处理,爱护植物;养成节约用水的习惯,尽量减少各种化学产品的使用量;坚持计划生育(这个就不用解释了);最重要的是把上述方法告诉转告给你能够告诉的任何人。
2)全体的:主要还是要靠政府,政府要做的事情很多,既要保证经济发展还要维护环境问题,这是一个难题,但是还是能够做一些很重要的、折中的事情,如:增强全民环保教育,通过媒体和宣传机构将全球温室效应的前因后果以及防止办法通俗易懂的教育给人民,甚至还可以将环境保护作为一项必修的课程纳入义务教育大纲中;不能盲目的追求GDP,对工厂建设的审批应当尽量遵守ISO14000标准进行;成立由专业人员组成的环保机构并给予一定的处理权利,同时健全听证机制解决由环保问题;合理加强城市公共交通建设,从而减少汽车的使用频率;大力支持环保类产品的推广;推行鼓励政策,加大人们造林护林的积极性;加强世界各国的交流,取长补短等等等等......
最重要的还是教育,各级官员的环保教育,建议在党校和各类进修、培训机构中增加环保课程,在公务员考核中增加环保课程,把环境保护建设纳入官员的政绩考核中,对于造成“功在当代,遗祸千秋”的重大危害环境建设的官员严厉惩处。政府要做的其实就是教育和管理,对人民重在教育,只要讲明白了,老百姓还是支持的,对官员重在管理,一级一级的管理,中国这么庞大的官员队伍,要是都成了支持环保人士,那中国就没有环保忧虑了。
2.原因:除二氧化碳以外,对产生温室效应有重要作用的气体还有甲烷、臭氧、氯氟烃以及水气等,全球变暖产生的原因当然就是有大量产生上述物质的事物存在。19世纪以来,人类的生产力突飞猛进的发展,在100年的时间超过了过去几十万年的发展,这样的发展已经超过了地球的承受能力,人类强加给自然界的负荷,又被自然界毫无保留的反馈回来,温室效应只是其中的一部分。所以,如果不进行挽救,则“发展越快,灭亡越快”。
3.能源的开发:可能最了不起的新能源就要属核能的开发了,核能是迄今为止最强大、最节省的能源了(相对于自然资源)而且十分环保,但是正是因为它的强大才会给世界埋下了一个灭亡的祸根,利用的好是造福,利用不好就是灾难。
其实自然能源还是有很多可以利用的,比如水利能源、风力能源、气体能源、太阳能,这些能源都足够管保并能够被大量的反复使用,但是对它们的开发需要投入巨大的付出,所以,还是石油、煤炭来得实惠些。
我个人认为,只要随着人类环保的意识不断增强,一定会开发出更加环保、更加节约的新型能源,到时候人类依靠最先进的发明生存在最良好的自然环境中才是人和自然的双赢。
以上的回答也算是本人对环保的一点希望吧。
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(2)这项发明能有效的收集甲烷气体并利用,能减少甲烷气体等对空气造成污染,有利于防止温室效应;
故答案为:(1)有机物;CH4+2O2
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(2)能减少甲烷气体等对空气造成污染,有利于防止温室效应(其他合理答案均可给分)
牛屁中的甲烷占全球总量1/3
人虽然脱离了动物的行列,但是在一些行为上还是不会有所改变的。就拿放屁来说,人会放屁,动物肯定也会。其他的动物倒没听到过,但是牛放屁可是很惊人的。据联合国粮农组织报告《牲畜的巨大阴影:环境问题与选择》:粮农组织研究了其他牲畜,如羊、鸡、猪等造成的环境污染程度,并指出全球10.5亿头牛排放的废气,是导致全球变暖的最大元凶。
可见,牛屁对环境造成了多大的危害。除此之外,喂养牛群时需要燃烧燃料制造肥料,在此过程中也会释放出二氧化碳,这也加重了环境污染。
虽然牛屁罪大恶疾,但是也并非一无是处。据统计,牛群在消化过程中产生大量的甲烷排放量占全球总量1/3,而甲烷是天然气和煤气的主要原料 ,同时它也可以作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂,所以说牛屁中所释放的甲烷,如果不充分利用,那简直是暴殄天物啊。
但是,科学家对牛屁的研究并没有停止,可能在某一天,牛屁中的甲烷也可以被收集起来,成为一种新能源。
危险!有屁!
屁虽然是一种正常行为,但没有谁遇到屁时不退避三舍,也没有几个人会在大庭广众下放屁,但这并不代表这种危险不存在。
危险因素一、臭
屁之所以臭,全是因为氨气。至于屁为什么臭,就跟肠胃、食物有关,如果发现自己的屁特别臭,就要从自身找原因。
另外,这种臭味还有毒。氨气会刺激人的皮肤、眼睛、鼻子和呼吸道黏膜,使眼睛流泪、喉咙发炎、皮肤被腐蚀,长期吸入还可能引发昏迷;硫化氢是急性剧毒物质,在一 定浓度时可以致人在短时间内丧命;臭粪素也不是好惹的,它会攻击肺部的一种细胞,导致肺水肿。幸好这些“毒气”所占比例甚微,否则恐怕一个人呆在密闭空间时会一次次被自己的屁臭晕。
危险因素二、易燃
构成屁的物质足有400种以上,其中最主要的成分有氨气、硫化氢、臭粪素、氮气、氢气、甲烷、二氧化碳、氧气。其他的都没什么问题,但是屁中的氢竟占到了21%。氢的危险性可想而知,在一定浓度下遇到明火就会引发爆炸。
人一天正常的放屁次数是6-20个,有时自己都未必能察觉,但是如果发现自己有段时间放屁过多或过少,那可能跟健康有关,一定要引起重视。
可以。
屁是具有可燃性的,屁中包含59%的氮、21%的氢、9%的二氧化碳、7%的甲烷、4%的氧气,和只有不到1%的硫化氢及硫醇(屁的臭味来自硫化物),其中氢气和甲烷都是可燃气体,但进入空气的屁又会很快被稀释,所以如果不是特意要去点燃屁,一般不会有什么生命危险。
实质上,如果屁中的氢气和甲烷达到一定浓度时,甚至会发生爆炸。而一般的情况下,屁会在放出后就会马上被空气稀释,所以浓度不会很高。
另外一种类型动物排放的气体,可能就会造成更大的危害。
反刍家畜(牛,羊)排放气体中含有的甲烷能量占其摄入食物能量4-10%,牛的瘤胃里产生甲烷的浓度可高达25%,如果把二氧化碳隔离出来,是可以完全燃烧起来。
然则甲烷的危害不在于其燃烧,而在于其温室效应,它的温室效果是二氧化碳23倍,并且一旦排放到空气中就很难消除了,甲烷也成为第二大温室气体。
因肉类的需求,全球饲养的反刍家畜排放甲烷的占农业生产中排放的甲烷66%,所以各国都研究怎么减少动物排放气体,即研究“牛屁”的排放问题。
随着全球温室效应日益严重,世界各国的科学家们都在呼吁降低二氧化碳排放量,并将矛头指向人类活动。然而,一份联合国粮农组织最新发表的报告显示,全球10.5亿头牛才是温室效应的“最大元凶”,其排放出的二氧化碳占了全球温室气体总量的18%。
报告称,全球10.5亿头牛排放的二氧化碳量甚至超过了人类交通工具,如汽车、飞机等的二氧化碳排放量。而饲养牛群时需要燃烧燃料制造肥料,种植和运输牧草,在此过程中所释放的二氧化碳就占了9%。
尼罗河三角洲报告也研究其他牲畜,如羊、鸡、猪等造成的环境污染程度,结论是,数量迅速增加的牛群对环境的影响最大。这是因为牛的屁和其他排泄物会产出100多种污染气体,其中氨的排放量就占全球总量的2/3,而氨正是导致酸雨的原因。此外,牛群排放的甲烷量占全球总量1/3,这种气体暖化地球的速度比二氧化碳快20倍。更严重的是,牛群还消耗大量的淡水,牛分泌l公升牛奶要先消耗990公升的淡水。
另外,联合国气候变迁研究小组即将出版的报告也指出,预计在未来100年,全球平均温度将上升4.5℃。该报告中呼吁,不管二氧化碳是来自牛群还是来自人类,如果再不控制温室效应气体的排放,地球的自然生态环境将受到严重的破坏。
21世纪末30%
物种恐灭绝IPCC即将发表2007年全球气候评估报告第二部分——气候变化对环境和人类的影响。据参与起草报告的科学家表示,全球变暖已经造成至少70种生物灭绝,而继这些生物之后,下一个受威胁的物种就将是人类本身。
报告中,气候专家们更肯定地认为,全球变暖给地球环境和人类带来的影响将是空前的,如到2080年时,全世界缺水人口将达到11亿~32亿,2亿~6亿人面临饥荒威胁,海岸线将被侵蚀,洪水将加重泛滥,鸟类的迁徙和季节的变化都将被打乱。生物学家称,人类将进入一个地球80万年来都未曾经历的时期。
科学家预言,随着温度升高,热带疾病将会更流行。未来25年里,由灾荒导致的饥饿人口和饮用不洁水导致的腹泻死亡人口将在发展中国家大规模增加,尤其是那些缺水的国家。
到21世纪末,海水变暖将毁掉更多的珊瑚礁和生活在其中的鱼类,甚至导致生物链中的贝类大规模死亡。规模较小的岛屿可能遭受灭顶之灾,上千万生活在沿海城市和河流盆地的人将面临海水倒灌和大洪水的威胁。
保守估计,如果21世纪末时全球气温升高1.5~2.5℃,那么20%~30%的物种就将面临灭绝的威胁。如果气温升高4℃的话,能适应这种变化的生态系统将所剩无几。
IPCC报告认为,气候变暖带来的后果将更多地由实际上排放温室气体最少的贫穷国家承受。如生活在亚非两洲数十个河流三角洲地区的人最容易受到海平面上升和洪水泛滥的威胁,这些地区包括埃及的尼罗河三角洲、越南的红河三角洲以及孟加拉国的恒河——雅鲁藏布江三角洲等。
更具讽刺意味的是,如果全球气温21世纪末升高1.5~2℃的话,北欧和北美的一些地区反而会因此受益,那里的谷物收成将会提高,冬季将变得温暖,森林植被将会增加。如斯堪的纳维亚半岛将生产出甜度更高的苹果和草莓,俄罗斯和加拿大将迎来更温暖的冬天和更好的收成。