CN106669411A - 大气圈中co2及co2当量物质平衡的方法 - Google Patents
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Abstract
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法，是通过人为干预使大气圈中CO2及CO2当量物质保持动态平衡，调节温室效应和全球气候变化。其途径是：(1)通过科技创新、设备改造来提高燃料能效、节约能源、减少碳排放；(2)合理利用水体与土壤，促进水体与土壤从“碳源”向“碳汇”转化；(3)通过种植、刈割、加工储存速生碳汇草，增加植物碳汇；(4)采用光合作用的工业化技术，提高大气圈中CO2转变成有机碳化合物的速率；(5)改变碳循环周期，控制光合作用产物分解速度及分解量；(6)增加碳汇产品种类，调整碳汇产品数量；(7)挖掘沙漠碳汇潜力；(8)收集、转化、利用大气圈中CO2当量物质，减少大气圈中温室气体含量。
Description
技术领域
本发明涉及碳源、碳汇、碳产品，属环保领域。
背景技术
岩石风化、火山喷发、植物燃烧、生物呼吸都会产生CO2上升，工业化以来, 化石燃料的大量使用，使大气中的CO2及CO2当量物质含量迅速增加, 导致“温室效应”加剧，严重影响着人类的生存与发展。为了更好的利用CO2及CO2当量物质, 世界各国的学者都在致力于“碳科学”的开发和研究，提出了物理吸收法（包括变压吸附法和变温吸附法）、化学吸收法（包括热钾碱法、苯菲尔法、有机胺吸收法）、膜吸收法（包括气体分离膜技术和气体吸收膜技术）、O2/CO2燃烧法等方法。传统的方法吸收或固定CO2成本高、效率低，公认用绿色植物从空气中吸收CO2，经光合作用转化为葡萄糖，并放出氧气（O2 ）是最安全的方法。
工业革命以来，大气中CO2浓度急剧升高的同时，大气中的CO2当量物质也在急剧增加，IPCC也已提出要减少CO2及CO2当量物质的排放。但地球上的地质变化、生物生长及人类活动都不停地排放CO2及CO2当量物质，国内外目前还没有通过人为干预控制大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法，是通过人为干预使大气圈中CO2及CO2当量物质数量保持动态平衡，调节温室效应和全球气候变化。
自然界中植物通过光合作用，将大气圈中的CO2转化为有机碳固定下来，但由于没有将陆地生态***和海洋生态***中的植物，有效的收集并封存起来，使之成为碳汇封存起来。加上人类活动、化石能源燃烧、土地利用变化大量释放CO2及CO2当量物质，导致碳源排放量大于碳汇固定量，使大气圈中CO2及CO2当量物质浓度不断上涨。
雷学军在2015年《农业工程》第5期中指出：“动碳”指地球大气圈中能***，产生温室效应的含碳物质及CO2当量物质。“静碳”指岩石圈、水圈、生物圈、大气圈中不产生温室效应的含碳物质、CO2当量物质及其前体物质。在一定的条件下，“动碳”和“静碳”可以互相转化。“动碳”转变为“静碳”时，可降低大气温室效应；“静碳”转变为“动碳”时，可增强大气温室效应。
速生草本植物具有生长发育迅速及反复萌发的特性，一年可多次刈割，实现生物质飞跃大增产。加工成型后作为碳产品，用于碳交易，将有限的森林碳汇变为无限的植物碳汇。具体方法包括使用封碳（属暂时静碳）、应用封碳（属暂时静碳）、成型封碳（属长期静碳）和填埋封碳（属永久静碳）。
雷学军在2015年《农业工程》第5期中还指出：植物碳封存，将虚拟的碳排放权“配额指标”交易变成可准确计量的实物碳产品交易，实现“虚拟碳交易”到“实体碳交易”的转变。其意义在于通过植物碳封存，减少大气中CO2，降低和提前CO2排放峰值。
在本申请中，所述的CO2当量物质是指《京都议定书》中规定的除二氧化碳（CO2）以外的甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）等五种温室气体。
在本申请中，所述的植物包括陆地生态***和海洋生态***中，自然生长的植物和人工栽培的植物。
在本申请中，所述的碳产品是指具有碳汇量的产品，包括由植物加工、成型、封存的具有碳汇量的产品或植物填埋形成的具有碳汇量的产品，通过节能减排项目和清洁能源替代形成的具有碳汇量的产品，以及一切吸收大气中CO2及CO2当量物质形成的物质，经加工成可进行碳计量的产品。
在本申请中所述的“碳产品”、“储碳产品”、“植物储碳产品”都是指“碳汇产品”，可互换使用。
本发明是通过人为干预来控制大气圈中CO2及CO2当量物质的浓度，将温室效应维持在地球生命活动的最适状态。其途径是：
（1）通过科技创新、设备改造来提高燃料能效、节约能源、减少碳排放；
（2）合理利用水体与土壤，促进水体与土壤从“碳源”向“碳汇”转化；
（3）通过种植、刈割、加工、储存速生碳汇草，增加植物碳汇；
（4）采用光合作用的工业化技术，提高大气圈中CO2转变成有机碳化合物的速率；
（5）改变碳循环周期，控制光合作用产物分解速度及分解的量；
（6）增加碳汇产品种类，调整碳汇产品数量；
（7）挖掘沙漠碳汇潜力；
（8）收集、转化、利用大气圈中CO2当量物质，减少大气圈中温室气体含量。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（1）中，提高能效、减少碳排放是通过提高燃烧效率，改善热功转换率，减少能源使用量。例如提高内燃机热功转换率和提高燃烧效率，减少能源使用量。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（2）中，合理利用水体与土壤，增加固碳能力，减少碳排放。地球上的水体和土壤体量很大，固定的碳也很多，由于管理和利用的不当，使原本已固定在水体和土壤中的碳及碳当量物质释放出来。如果利用得当，这些水体和土壤还可固定更多的碳。例如调整农田耕作方式和肥水管理措施，增加土壤有机质，土壤便成为“碳汇”，反之土壤就是 “碳源”。水库通过合理的利用和管理，可改变水体内碳的循环期，使其成为一个“碳汇”。
以农田为例，传统的翻耕可增加土壤通气性和微生物活动能力，加速土壤有机碳分解，减少翻耕次数或免耕，可降低土壤有机碳的释放。通过不同种类的植物轮作，能够改变作物残茬（包括根系、枯落物）的数量和种类，增加土壤有机碳含量。有机肥的施用（包括秸秆还田）直接增加了农田的碳汇量。土壤干湿交替也有利于有机碳的保存。通过退耕还林还草和水土保持，也是增加土壤碳汇的一种措施。
以水库为例，在建设期是一个“碳源”，建成后养殖水生植物和动物，水生植物光合作用吸收CO2，一部分水生植物被动物捕食成为新的有机物，一部分沉积在水底形成土壤碳汇。水生动物和水生植物捕捞后，通过利用形成“渔业碳汇”（暂时静碳），减缓了碳的循环速度，延长了碳循环周期。水库的水资源还可用来发电替代燃煤发电，减少碳排放。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（3）中，增加植物碳汇，是利用不适宜农作物耕种的荒山荒坡、边际性土地、抛荒土地来种植速生碳汇草，通过多次刈割获得大量的生物质，加工成碳产品进行储存固碳。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（4）中，光合作用的工业化技术包括工业化生产蓝藻、利用光合细菌生产氢气、光催化还原CO2生产CH4、HCOOH、HCHO、CH3OH。
自然界光合作用的场所是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应与暗反应，利用光合色素将CO2和H2O（对细菌来说是H2S和H2O）转化为有机物，并释放出O2（细菌释放H2）的生化过程。光合作用是生物界赖以生存的基础，也是地球碳-氧平衡的重要媒介。绿色植物光合作用的反式为:
12H2O+6CO2+阳光→C6H12O6+6O2+6H2O
人工光合作用，通过组合自然界存在的酶促生化反应，生成自然界不存在的人工光合作用暗反应途径，使用H2或电再生NADH驱动转化CO2为糖或淀粉。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（5）中，改变碳循环周期，是利用农林副产物生产家具、墙体建筑材料、保温材料，其碳的循环周期从几个月或几年（暂时静碳），延长到几十年或更长时间（长期静碳）；将植物制造成产品进行综合利用，减缓了光合作用产物分解的速度及分解的数量。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（5）中增加碳产品种类，包括植物加工成型、封存的碳汇产品、植物填埋形成的碳汇产品、植物综合利用过程中形成的碳汇产品；形成碳汇产品的植物包括直接从自然界收集的植物和人工种植的植物。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（7）中挖掘沙漠碳汇潜力，是在碱性沙漠（主要是指水源方便的沙漠边缘、绿洲边缘的碱性土壤区域）实施灌溉洗盐工程，通过增加沙漠地下咸水层含量，增加CO2储存量。
大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法途径（8）中减少大气圈中温室气体含量，是通过收集CO2当量物质进行转化利用，减少大气圈CO2当量物质的含量。
本发明的优点：
1)、全球工业化进程的发展与人口的增长，导致排碳量增加。全球经济增长的同时，也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价。特别是温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现人类可持续发展。
2）水体和土壤既是碳源，又是碳汇。合理开发、利用水体、土壤则是巨大的碳汇；过度开发、盲目利用，则水体与土壤是巨大的碳源。
3）自然界中，植物、藻类和某些细菌每年通过光合作用，产生巨大的生物量。绝大部分的植物、藻类、细菌在生长季节，大量的将大气中的CO2转化为有机物；在不适宜生长适宜季节，死亡（或脱落）、分解又释放出碳。通过收集、封存有机质，人为控制有机物分解速度，改变碳循环周期。
4）通过大量栽培植物，扩大光合作用反应途径，增加有机物产量。
5）除国际公认的森林碳汇、海洋碳汇等碳汇种类外，增加植物碳产品封存、植物碳产品使用等新的碳汇途径。
附图说明
图1是工业化生产蓝藻的装置示意图
图2是利用光合细菌生产氢气的装置示意图
图3是光催化还原CO2的装置示意图
图4是甲烷转化装置示意图
附图：
1、14、26—培养池，2、33—灯架，3、29—照明灯，4—培养液，5、13、18—注气管，6—A管，7、40—原料池，8、42—原料，9—B管，10—C管，11、54—培养泵、12—D管，15—E管，16—储气罐，17—F管，19—G管，20—H管，21—空气压缩机，22—I管，23—藻液，24—藻液池，25—J管，27、37、43—培养槽， 28—U型接头，30—CO2储存罐，31—K管，32、39、45—培养管，34—L管，35—料斗，36—M管，38—N管，41—搅拌器，44—P管，46—Q管，47—液料收集塔，48—R管，49—S管，50—氢气回收塔，51—T管，52—通风装置，53—V管，55—W管，56—X管，57—Y管，58—甲烷回收罐，59—Z管，60—气体储存罐，61—反应管，62—搅拌电机，63—a管，64、66—气体泵，65—b管，67—d管，68—e管，69—搅拌杆，70—风扇，71—检测孔，72—搅拌叶片，73—反光板，74—高温灯，75—支架，76—旋转架，77—反光板底座，78—碱液储存罐，79—f管，80—料液回收罐，81—料液泵，82—g管，83—h管，84—碱液泵，85—j管，86—i管，87—n管，88—集气泵，89—m管，90—活性炭吸附塔，91—干燥塔，92—p管，93—增压泵，94—q管，95—分子吸附塔，96—r管，97—固定床反应器，98—t管，99—u管，100—v管，101—精馏塔，102—x管，103—y管。
具体的实施方式
下面详细说明本发明优选的技术方案，但本发明不限于所提供的实施例。
实施例1 速生草种植、成型、固碳封存的方法
雷学军在（CN201310164201.0）速生植物种植、成型、固碳封存与综合利用的方法中公开了狼尾草、象草、皇竹草、甜象草或杂交狼尾草的种植、培育和收割及成型、固碳封存方法。
雷学军在（CN201510350304.5）碳汇草范畴界定的方法中，将狼尾草、象草、皇竹草、甜象草、杂交狼尾草界定成速生碳汇草。
本实施例以皇竹草在长江中、下游地区种植、刈割为例，具体步骤如下：
（1）选地与整地
选择土层深厚、疏松肥沃、向阳、排水性能良好的土壤，结合翻耕每亩施加有机肥料1000～2000kg。按5～10m宽起垄作畦，垄沟深10～30cm，垄长依地形而定，陡坡地沿等高线起垄，以利排水及田间管理。
（2）育苗时间
4～5月气温达到10℃以上时，下种育苗较适宜。
（2）种茎准备
选取芽眼饱满、健康、无病虫害的茎秆为种节，播种前先撕去包裹腋芽的叶片，用刀斜切成小段，每段保留1～2个节，芽眼上部留短，下部留长，切好的种节及时下种，防水份丧失。
（3）下种
按行距30～40cm×40～50cm，开深5～10cm的种植沟，将种茎平放在种植沟中，用细土覆盖2～3cm。
（4）育苗期管理
幼苗长出地前保持土壤湿润，幼苗出土10～15天比较黄、瘦，结合浇水每亩追施20～25kg尿素。
（5）中耕除草
小苗前期生长较缓慢，封垄前中耕除草1～2次。结合除草松土，在苗蔸四周进行培土，避免植株倒伏；每次收割后均应进行中耕除草，疏松土壤。
（6）肥水管理
天晴久旱，每隔 10～15天浇水1次或施1次清粪水；连续阴雨天，注意排涝防渍。
（7）及时收割
6～11月每隔20～40天，株高达150～200cm时收割1次，每年可收割3～5次，每收割时留茬5～10cm，避免雨天收割，以减少病虫害发生。
雷学军在2013年《中国能源》第6期和第12期中公开了：速生植物型材的制备工艺和碳产品封存技术。其生产方法是：将速生草本植物收割、晒干或风干后，进行粉碎，加温压制成型。碳产品封存技术是：将速生草本植物碳产品水份控制在10%内，贮存在温度不超过25℃，干燥的封存环境中，要求相对湿度低于20%；封存点要做好防水工作；速生草本植物碳产品可储存在地上或地下修建的碳仓库内，必要时可使用干燥剂降低湿度，提高碳产品的稳定性。
实施例2 工业化生产蓝藻的装置和方法
蓝藻是地球上起源最早的，具有叶绿素的光合放氧自养生物。通过光合作用把无机物合成为有机物，产生的氧气改变了原始地球的大气构成。使生物由无氧呼吸向有氧呼吸进化，同时臭氧层的形成阻挡了紫外线，使生命由海洋向陆地发展，为各种植物的生长起到了开路先锋的作用。
现在化石燃料的大量使用，大气中的CO2浓度不断提高，引起全球气候变暖，降低CO2浓度的最安全、最有效途径是依靠光合作用将无机碳转化为有机碳。通过蓝藻的养殖可消耗大气中的CO2，为动物提供优质的饲料，为人类提供优质食品、医药原料、化工原料、肥料和新能源。
蓝藻适宜生长在气温高、有机质丰富、氮含量高而磷含量低的水体中。蓝藻生命周期大概为30天，分为生长期、高峰期、老化期三个阶段，平均每个阶段10天左右。
工业化生产蓝藻的装置，其结构参见图1，所述装置包括：原料池（7），培养池（1、14、26），储气罐（16），藻液池（24）；所述原料池（7）通过A管（6）与培养池（1）相连，所述培养池（1）通过D管（12）与培养池（14）相连，所述培养池（14）通过G管（19）与培养池（26）相连；所述培养池（1、14、26）内设有注气管（5、13、18），注气管（5、13、18）通过E管（15）与储气罐（16）相连，E管（15）与H管（20）相连；所述储气罐（16）通过I管（22）与空气压缩机（21）相连；所述培养池（1）通过C管（10）、培养泵（11）、F管（17）与培养池（14、26）相连；所述藻液池（24）通过J管（25）与原料池（7）相连；所述培养池（1、14、26）上方设有灯架（2），灯架（2）上安装有照明灯（3）。
所述原料池（7）用来存放培养蓝澡的原料（8）；所述培养池（1、14、26）用来存放培养液（4）培养蓝藻；所述藻液池（24）用来存放藻液（23），打捞出蓝藻后的液体，通过J管（25）重新注入原料池（7）内；所述原料池（7）内富含有机质的地表水由B管（9）注入。
工业化生产蓝藻的方法，其步骤是：
（1）将富含有机质的地表水（主要是指沟渠、河流、湖泊、沼泽内的水）或工业废水过滤消毒后，注入原料池。也可将自来水加入到原料池，通过曝气，使用氯气挥发后，每吨水加入1～2Kg氮肥。
（2）在原料池内加入氢氧化钠、氢氧化钙或石灰、石灰乳等澄清溶液，将pH值调至7～8。
（3）将调制好的培养液注入培养池内，使培养液深度保持5～10cm。培养池适宜宽1～10m，长5～50m，可3～10个培养池串连在一起，通过培养泵使培养液在各培养池之间循环。培养池中设1～5根注气管，在注气管上每距0.5～1m设有一个出气孔。选择内径0.5～5cm的硅胶管、塑料管、PVC管、复合材料管、金属管、玻璃管等管道作为注气管，出气孔直径最好选择1～5mm。
（4）先将筛选出来的蓝藻原种接种到水深3～5cm的育藻池或培育器皿中，藻种培养2～3天后，再将活化后的藻种倒入培养池。
（5）调节灯具与培养液之间的距离，灯具与养液液面保持10～15cm，灯具与灯具之间的距离保持1～1.5m。
当空气温度大于20℃时，灯具采用30～50瓦的日光灯、节能灯等低温照明灯具，每天光照时间12～15小时；自然光充足时，可不开灯。当空气温度大于35℃时，加强培养池四周通风，适当遮阴，降低室内温度，使培养液的温度保持在45℃以内。
当空气温度小于20℃时，为了使培养液的温度保持在20～35℃，将日光灯改成白炽灯或碘钨灯等高温照明灯具，通过灯光的热量增加培养液的温度，或向注气管内通入蒸汽增加培养液的温度。
（6）控制培养液中O2及CO2的溶解量，使培养液流速保持在1～10m/h或通过扰动培养液，增加蓝藻吸收CO2的能力和数量。通过培养泵，将培养液进行循环。
（7）当培养液中出现O2及CO2的溶解量不够时，通过空气压缩机和注气管将空气注入培养液中。
（8）在蓝澡培养过程中保持培养液深度，当培养液减少时，随时添加培养液。
当空气温度大于30℃时，培养液深度维持在10cm左右；当空气温度小于20℃时，培养液深度维持在5cm左右。当培养池中培养液减少时，随时添加培养液。
（9）培养到18～20天后，将培养池内的培养液注入藻液池，通过过滤将蓝藻打捞出来，进行综合利用。剩下的培养液可再次注入原料池，循环利用，也可直接排放到江河、湖泊中。
实施例3 利用光合细菌生产氢气的装置和方法
光合细菌是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。光合细菌广泛分布于自然界，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。光合细菌包括蓝细菌、原绿菌、紫色细菌、绿色细菌。
光合细菌能净化污水、生产食用色素和单细胞蛋白，是一种营养价值高的细菌，菌体含有丰富的氨基酸、叶酸、b族维生素，尤其是维生素b12和生物素含量较高，还有生理活性物质辅酶Q。是水产养殖培水饵料和饲料添加剂，还可用于污水净化、提高土壤肥力、光能制造氢气等。氢能是一种清洁、安全、高效、可持续的能源，被视为21世纪最具发展潜力的新兴能源。
利用光合细菌生产氢气的装置，其结构参见图2，所述装置包括：原料池（40），培养槽（27、37、43），培养管（32、39、45），料液收集塔（47），氢气回收塔（50）；所述原料池（40）通过L管（34）与CO2储存罐（30）相连，CO2储存罐（30）上设有K管（31）；所述原料池（40）上设有搅拌器（41）、料斗（35）；所述培养槽（27、37、43）内设有培养管（32、39、45），U型接头（28），灯架（33），照明灯（29），通风装置（52）；所述原料池（40）通过N管（38）与培养槽（27）内的培养管（32）相连，两个培养管（32）之间通过U型接头（28）相连；所述培养槽（27）内的培养管（32）通过M管（36）与所述培养槽（37）内的培养管（39）相连；培养槽（37）内的培养管（39）通过P管（44）与所述培养槽（43）内的培养管（45）相连；培养槽（43）内的培养管（45）通过Q管（46）与料液收集塔（47）相连；所述料液收集塔（47）通过S管（49）与氢气回收塔（50）相连，所述料液收集塔（47）通过培养泵（54）、W管（55）与原料池（40）相连。
所述原料池（40）用来存放培养光合细菌的原料（42）；所述培养管（32）用来存放光合细菌培养液（原料与光合细菌的混合液），所述料液收集塔（47）用来储存完成培养后的光合细菌及培养液；所述氢气回收塔（50）用来储存光合细菌光合作用产生的氢气。
利用光合细菌生产氢气的方法，其步骤是：
（1）将富含有机质的地表水（主要是指沟渠、河流、湖泊、沼泽内的水）或工业废水过滤消毒后，注入原料池。优选工业有机酸废水、食品加工业废水、生活有机废水、农业生产废水及动物养殖业废水，既可将工农业的废弃物无害化处理，减少对环境的污染，又可实现清洁能源供给，减少CO2排放。
（2）在原料池内加入氢氧化钠、氢氧化钙或石灰、石灰乳等澄清溶液，将pH值调至6～8。
（3）将选出来的光合细菌原种进行培养，优选紫色细菌。原种培养液适宜pH值为7～7.5，采用蒸汽热压灭菌，灭菌温度110～120℃，灭菌时间10～20分钟；灭菌后自然冷却至25～35℃时进行接种，培养液不超过所装容器容量的80%，按原种体积与培养液体积比3～5:100进行接种，在光照强度5000lux～8000lux，温度25～35℃状态下保持16-20h即完成原种培养，培养时不停的搅动或摇动培养液，搅动速度为150～250转/分。
（4）按原种培养液体积与批量生产的培养液体积比1:20～30，将培养好的原种培养液加入到原料池中，并搅拌均匀。
（5）将搅拌好的培养液注入培养管，培养管直径5～50mm，长1～10m，培养管之间通过接头进行连接，2～20根培养管水平平行排列在1个培养槽内，可2～10个培养槽串连在一起，通过培养泵使培养液在各培养管之间循环。培养管用透明材质制作，如玻璃、有机玻璃、亚克力、赛璐珞、透明树脂等材料。
（6）培养液只占培养管内空体积的80%～90%，以便氢气的收集。培养期间，2～3天补充一次原种培养液，每次补充量为第一次原种培养液体积的5%～10%。
（7）调节灯具与培养液之间的距离，灯具与养液液面保持10～15cm，灯具与灯具之间的距离保持1～1.5m。
当空气温度大于25℃时，灯具采用30～50瓦的日光灯、节能节等低温照明灯具，每天光照时间16～20小时，自然光充足时，可不开灯。当空气温度大于40℃时，加强培养槽四周通风，适当遮阴，降低培养槽内的温度，使培养液的温度保持在45℃以内。
当空气温度小于20℃时，为了使培养液的温度保持在25～35℃，采用白炽灯或碘钨灯等高温照明灯具，通过灯光的热量增加培养液的温度，高温照明灯具照明能显著提高光合细菌产氢量，而低温照明灯具，特别是荧光灯照明对光合细菌产氢量影响不大。
光合细菌产氢最适宜亮度为6000lux～8000lux，培养液流速1～10m/h，培养管内压力0.9×105Pa～1.0×105Pa。
（8）培养过程中适时收集氢气，培养6～7天时，光合细菌产氢量达到最高值。高峰过后1～2天，将培养管内的培养液注入收集塔，将光合细菌分离出来，作食品、饲料、添加剂、化工原料、肥料等进行综合利用。剩下的培养液可再次注入原料池，循环利用，也可直接排放到江河、湖泊中。
实施例4 光催化还原CO2生产CH4、HCOOH、HCHO、CH3OH的装置和方法
在常温、低压条件下利用催化剂，通过光的作用将CO2活化，产生CO和CH4（甲烷）、HCOOH（甲酸）、HCHO（甲醛）、CH3OH（甲醇）等烃类物质，可作为能源和化工原料，不仅能消除大气中CO2，还可以减少环境污染问题。
光催化还原CO2生产CH4、HCOOH、HCHO、CH3OH的装置，其结构参见图3，所述装置包括：甲烷回收罐（58）、气体储存罐（60），反应管（61），碱液储存罐（78），液料回收罐（80）；所述气体储存罐（60）通过d管（67）、气泵（66）、X管（56）与反应管（61）相连；所述甲烷回收罐（58）通过Y管（57）、气泵（64）、a管（63）与反应管（61）相连；所述碱液储存罐（78）通过h管（83）、碱液泵（84）、e管（68）与反应管（61）相连；所述料液回收罐（80）、料液泵（81）、g管（82）与反应管（61）相连。
所述气体储存罐（60）上设有用于进气的Z管（59）；所述甲烷回收罐（58）上设有排放甲烷的b管（65）；所述反应管（61）上设有搅拌电机（62），检测孔（71）；搅拌电机（62）通过搅拌杆（69）与搅拌叶片（72）相连；所述反应管（61）一面设有反光板（73），两侧设有支架（75）；支架（75）上设风扇（70）、高温灯（74），反光板（73）通过旋转架（76）与反光板底座（77）相连；所述碱液储存罐（78）设用于碱液进入的f管（79）；所述液料回收罐（80）设有用于液料排放的j管（85）。
光催化还原CO2生产CH4、HCOOH、HCHO、CH3OH的方法，其步骤是：
（1）将摩尔浓度为0.5～1.5mol/L氢氧化钠溶液澄清后，注入碱液储存罐内。
（2）通过碱液泵将氢氧化钠澄清液注入反应管，同时加入CoPc/TiO2催化剂，CoPc/TiO2催化剂与氢氧化钠溶液质量比为0.1～0.2%；为提高甲醇产量可在氢氧化钠溶液中加入Na2SO3，Na2SO3与反应管内氢氧化钠溶液摩尔浓度为0.1～0.2mol/L。
注入反应管内的氢氧化钠溶液占反应管内空1/3～1/2；反应管采用透明材质制作，优选择石英玻璃。玻璃反应管直径10～100mm，长0.5～5m，可2～10个反应管串连或并连在一起。
（3）打开气泵0.2～0.3h将气体储存罐内CO2注入反应管内，使反应管内CO2气体达到饱和状态后停止加气；通气停止后，反应管在光照下启动搅拌电机，搅拌10～15h；搅拌速度50～100转/分。
在有太阳光的情况下，移动反光板底座，通过旋转架来调节反光板角度，聚集太阳光来增加氢氧化钠溶液温度；没有太阳或在室内，通过高温灯照明来增加氢氧化钠溶液温度；高温灯可以是碘钨灯、卤钨灯、石英灯、氙灯等，建议使用100～1000W的碘钨灯，灯与反应管的距离10～50cm, 反应管同一侧两灯的距离50～100cm；
通过检验孔测量氢氧化钠溶液温度，最佳温度为200～300℃，当温度超过300℃时关闭高温灯照明灯或调整反应板角度，当温度超过420℃时启动风扇，通过通风降低氢氧化钠溶液温度。
（4）光催化反应生成的甲烷通过气泵，输送到甲烷回收罐，通过提纯后作燃烧或化工原料。
光催化反应10～15h后，将残余的氢氧化钠溶液和新生成的HCOOH、HCHO、CH3OH等通过料液回收泵输送到料液回收罐，分离出HCOOH、HCHO、CH3OH，提纯后进行综合利用，残余氢氧化钠溶液、催化剂及杂质处理后，能利用的进行再次利用，不能利用的达到污染水排放标准后排放。
实施例5 通过封碳的方法调节大气中CO2的浓度
工业革命以来，由于化石燃料的使用，向大气中排放了大量的CO2等温室气体，造成严重的温室效应。雷学军在2015年《农业工程》第5期中指出：通过使用封存碳、应用封碳、成型封碳和填埋封碳，控制CO2排放量：
当大气中CO2浓度在275～390ppm时，采用“使用封碳”的方法，将植物加工成建筑材料、家具、农具、用具、工业品，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的抑制措施；
当大气圈中CO2浓度为350～400ppm时，采用“应用封碳”的方法，将植物替代化石能源、化工原料、用于造纸、做饲料和有机肥料等，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的抑制措施；
当大气圈中CO2浓度为400～450ppm时，采用“成型封碳”的方法，将植物加工成一定形状和密度的植物碳产品进行封存，当大气中CO2浓度稳定（植物碳产品达到封碳要求贮藏的期限）后，再将其加工成建筑材料、饲料、有机肥料，用于造纸或替代化石能源、化工原料，进行深加工、综合利用，让其充分释放价值，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的控制手段；
当大气圈中CO2浓度达到450ppm以上时，采用“填埋封碳”的方法，将植物进行填埋，当大气中CO2浓度稳定（完成封碳要求贮藏的期限）后，再取出来用作生物质肥料，在填埋过程中收集甲烷提纯用作燃汽或用来发电，是一种限制大气圈中CO2浓度升高的控制手段。
雷学军在2015年《农业工程》第5期中还指出：据IPCC估算，1750年以来，人类活动的总碳排放量，30%被海洋吸收，25%被陆地生物圈吸收，45%滞留在大气中。将全球大气二氧化碳浓度降低到工业革命前的0.0275%，需减少大气中9725亿吨二氧化碳，需封存6661亿吨植物碳产品；将大气二氧化碳浓度降低到1990年的0.0356%，需减少大气中3423亿吨二氧化碳，需封存2345亿吨植物碳产品；维持当前大气二氧化碳浓度0.04%，每年需减少大气中162亿吨二氧化碳；需封存植物碳产品111亿吨/年。
实施例6 直接收集和封存自然界光合作用产物的方法
地球每年通过植物光合作用可产生约1750亿吨生物质（陆地植物1250亿吨，海洋植物500亿吨），可吸收大气中2852.5亿吨CO2；每年光合作用产生的生物质总能源相当于目前世界总能耗的10倍。IPCC指出，化石燃料燃烧和土地利用变化是人类活动造成的主要CO2排放源，CO2排放总量的45%滞留在大气圈中，其余的被海洋和陆地生态***两个主要碳库吸收，其中海洋生态***吸收了30%，陆地生态***吸收25%。如果每年收集封存99.38亿吨生物质（占地球每年生物质总产量的3.48%），可吸收大气中162亿吨CO2，即可实现全球零碳排放（可适当增加封存量，以抵消封存过程中出现的碳及碳当量物质的排放）。关键是人类目前还没有这样的常识。
地球上的自养植物每年约同化2x10llt碳素，其中40％是由浮游植物同化的，余下60％是由陆生植物同化的。直接收集、封存每年光合作用产生的生物质，避免自然分解成CO2、CH4重返大气中，是实现大气圈中碳源与碳汇处于动态平衡的重要途径之一，是控制全球气候变化的一种最简单的方法。陆生植物广泛地分布在地球上，每年都产生大量的枯枝落叶及农林副产物，将这部分植物收集起来，加工成型后进行储存或进行填埋，可形成巨大的碳汇，用来抵消化石燃料燃烧向大气中排放的CO2等温室气体，调节温室效应，控制全球气候变化。
实施例7 挖掘沙漠碳汇的方法
增加沙漠碳汇是指在沙漠边缘区的碱性土壤带，利用灌溉洗盐工程，增加沙漠地下咸水层含量，增加CO2储存量。其具体方法是：
（1）在沙漠边缘区的碱性土壤或绿洲边缘区的碱性土壤，选择水源丰富、地下水位低、蒸发量小，温度较高的季节。
（2）结合土壤耕种，进行灌溉或淋水，每立方米土壤淋水80～100m3；根据土壤含盐量，重复2～3次，两次灌溉或淋水间隔时间为7～10天。水溶解、吸收CO2进入地下水层，随地下水进入沙漠下面，形成沙漠碳汇。
实施例8 甲烷收集、转化的方法
甲烷（CH4），标准状态下是一无色无味气体，在大气中的CH4浓度较低，通常在矿井、涵洞、坑道、填埋场及化粪池等排放源进行收集，再进行转化和利用。
甲烷收集、转化的装置，其结构参见图4，所述装置包括：集气泵（88）、活性炭吸附塔（90）、干燥塔（91）、增压泵（93）、分子吸附塔（95）、固定床反应器（97）、精馏塔（101）；所述集气泵（88）与n管（87）相连；所述集气泵（88）通过m管（89）与活性炭吸附塔（90）相连；所述活性炭吸附塔（90）通过v管（100）与干燥塔（91）相连；所述干燥塔（91）通过p管（92）、增压泵（93）、q管（94）与分子吸附塔（95）相连；所述分子吸附塔（95）通过r管（96）与固定床反应器（97）相连；所述固定床反应器（97）通过u管（99）与精馏塔（101）相连；所述固定床反应器（97）上设有用于水蒸汽进入的t管（98）；所述精馏塔（101）上设有排放甲醇的x管（102）、排放氢气的y管（103）。
甲烷收集、转化的方法，其步骤是：
（1）采用向下排空气法或排水法收集浓度较低的CH4，注入活性炭吸附塔中去除H2S。
（2）经活性炭吸附后的CH4气体注入干燥塔内，在20～30℃下用硅胶干燥，去除H2O。
（4）干燥后的原料气体经除尘后注入吸附塔，在温度25～30℃、压力0.3～0.5MPa下吸附2h后进入脱附阶段；脱附前先进行泄压5min，压力接近大气常压后均压5min，然后抽真空1.5h，压力到达lkPa时均压10min，即完成脱附过程，获得纯度99%以上的CH4气体。
（5）将提纯的CH4气体注入固定床反应器中，通入120～150℃的水蒸汽，在负载型复合半导体MoO3-TiO2/SiO2的作用下生成甲醇和H2。
（6）经精馏塔除去二甲醚、乙醇、高碳醇、丙酮、水等杂质，得到高纯度甲醇和氢气，作为化工原料和清洁燃料，广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等领域。
实施例9 氢氟碳化物收集、转化、利用的方法
氢氟碳化物（HFCS）由于不含有氯和氟，被用作CFCS和HCFCS的替代物，具有较高的增温潜势。2013年中美两国宣布，减少并逐步停止使用氢氟碳化合物。HFCs气体易造成环境污染，通常在释放前进行回收利用。雷学军在2015年《中国能源》第5期中以氟利昂为例，进行收集、转化和利用，其方法是：
（1）收集氟利昂废气（或液态的氟利昂），用滤网除去废气（或液态的氟利昂）中的粉尘等杂质。
（2）经过滤后在0～40℃温度之内缓慢加入活性炭吸附塔内，当活性炭吸附能力达到饱和后，停止加入氟利昂气体。通入蒸汽，控制压力0.1～8MPa、温度100～300℃，洗脱活性炭吸附的氟利昂。
（4）脱附出的溶剂和水蒸汽经减压后，进入冷凝器进行冷凝，温度控制在30～35℃。
（5）冷却后的溶剂送入精馏塔内，分离去低沸点物质，得到氟利昂成品。
Claims (13)
1.大气圈中CO2及CO2当量物质平衡的方法，该方法包括的途径：
（1）通过科技创新、设备改造来提高燃料能效、节约能源、减少碳排放；
（2）合理利用水体与土壤，促进水体与土壤从“碳源”向“碳汇”转化；
（3）通过种植、刈割、加工、储存速生碳汇草，增加植物碳汇；
（4）采用光合作用的工业化技术，提高大气圈中CO2转变成有机碳化合物的速率；
（5）改变碳循环周期，控制光合作用产物分解速度及分解量；
（6）增加碳汇产品种类，调整碳汇产品数量；
（7）挖掘沙漠碳汇潜力；
（8）收集、转化、利用大气圈中CO2当量物质，减少大气圈中温室气体含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(1)中所述提高燃料能效、减少碳排放是通过提高燃烧效率，改善热功转换率，减少能源使用量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(2)中所述合理利用水体与土壤，是通过少耕或免耕，降低土壤有机碳的释放；通过不同种类的植物轮作，增加土壤有机碳含量；通过施用有机肥直接增加了农田的碳汇量；通过水分管理创造有机碳保存的适宜环境；通过退耕还林、还草和水土保持来增加土壤碳汇；通过水产品的养殖、捕捞，增加水体碳汇。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(3)中所述增加植物碳汇，是利用不适宜农作物耕种的土地种植速生碳汇草，通过多次刈割获得大量的生物质，加工成碳汇产品进行储存。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(4)中所述光合作用的工业化技术包括工业化生产蓝藻、利用光合细菌生产氢气、光催化还原CO2生产CH4、HCOOH、HCHO、CH3OH。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(5)中所述改变碳循环周期是利用农林副产物生产家具、墙体建筑材料、保温材料，将植物加工成产品进行综合利用，减缓光合作用产物分解的速度及分解的数量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(6) 中所述碳汇产品种类包括植物成型封存的碳汇产品、植物填埋形成的碳汇产品、植物综合利用过程中形成的碳汇产品；形成碳汇产品的植物包括直接从自然界收集的植物和人工种植的植物。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(7) 中所述挖掘沙漠碳汇潜力是在碱性沙漠中实施灌溉洗盐工程，通过增加沙漠地下咸水层含量，增加CO2储存量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在途径(8) 中所述减少大气圈中温室气体含量，是通过收集CO2当量物质进行转化利用，减少大气圈中CO2当量物质的含量。
10.工业化生产蓝藻的装置包括原料池（7），培养池（1、14、26），储气罐（16），藻液池（24）；所述原料池（7）通过A管（6）与培养池（1）相连，所述培养池（1）通过D管（12）与培养池（14）相连，所述培养池（14）通过G管（19）与培养池（26）相连；所述培养池（1、14、26）内设有注气管（5、13、18），注气管（5、13、18）通过E管（15）与储气罐（16）相连，E管（15）与H管（20）相连；所述储气罐（16）通过I管（22）与空气压缩机（21）相连；所述培养池（1）通过C管（10）、培养泵（11）、F管（17）与培养池（14、26）相连；所述藻液池（24）通过J管（25）与原料池（7）相连；所述培养池（1、14、26）上方设有灯架（2），灯架（2）上安装有照明灯（3）；所述原料池（7）用来存放培养蓝澡的原料（8）；所述培养池（1、14、26）用来存放培养液（4）培养蓝藻；所述藻液池（24）用来存放藻液（23），打捞出蓝藻后的液体，通过J管（25）重新注入原料池（7）内；所述原料池（7）内富含有机质的地表水由B（9）注入；
工业化生产蓝藻的方法是：将富含有机质的地表水过滤消毒后，注入原料池；在原料池内加入石灰水，将pH值调至7～8；将调制好的培养液注入培养池内，使培养液深度保持5～10cm；培养池宽1～10m，长5～50m，3～10个培养池串连在一起，通过培养泵使培养液在各培养池之间循环；培养池中设1～5根注气管，在注气管上每距0.5～1m设有一个出气孔，出气孔直径1～5mm；将筛选出来的蓝藻原种接种到水深3～5cm的育藻池内，藻种培养2～3天后，再将活化后的藻种倒入培养池；调节灯具与培养液之间的距离，灯具与培养液液面保持10～15cm，灯具与灯具之间的距离保持1～1.5m；当空气温度大于20℃时，采用30～50瓦的日光灯照明，每天光照时间12～15小时；自然光充足时，不开灯；当空气温度大于35℃时，加强培养池四周通风，适当遮阴，降低室内温度，使培养液的温度保持在45℃以内；当空气温度小于20℃时，为了使培养液的温度保持在20～35℃，采用碘钨灯照明；通过培养泵使培养液以1～10m/h的流速进行循环；当培养液中CO2溶解度不够时，通过注气管将空气注入培养液中；当空气温度大于30℃时，培养液深度维持在10cm左右；当空气温度小于20℃时，培养液深度维持在5cm左右；当培养池中培养液减少时，随时添加培养液；培养到18～20天后，将培养池内的培养液注入藻液池，通过过滤将蓝藻打捞出来，进行综合利用；剩下的培养液再次注入原料池，循环利用。
11.利用光合细菌生产氢气的装置包括原料池（40），培养槽（27、37、43），培养管（32、39、45），料液收集塔（47），氢气回收塔（50）；所述原料池（40）通过L管（34）与CO2储存罐（30）相连，CO2储存罐（30）上设有K管（31）；所述原料池（40）上设有搅拌器（41）、料斗（35）；所述培养槽（27、37、43）内设有培养管（32、39、45），U型接头（28），灯架（33），照明灯（29），通风装置（52）；所述原料池（40）通过N管（38）与培养槽（27）内的培养管（32）相连，两个培养管（32）之间通过U型接头（28）相连；所述培养槽（27）内的培养管（32）通过M管（36）与所述培养槽（37）内的培养管（39）相连；培养槽（37）内的培养管（39）通过P管（44）与所述培养槽（43）内的培养管（45）相连；培养槽（43）内的培养管（45）通过Q管（46）与料液收集塔（47）相连；所述料液收集塔（47）通过S管（49）与氢气回收塔（50）相连，所述料液收集塔（47）通过培养泵（54）、W管（55）与原料池（40）相连；所述原料池（40）用来存放培养光合细菌的原料（42）；所述培养管（32）用来存放光合细菌培养液；所述料液收集塔（47）用来储存完成培养后的光合细菌及培养液；所述氢气回收塔（50）用来储存光合细菌光合作用产生的氢气；
利用光合细菌生产氢气的方法是：将富含有机质的废水过滤消毒后，注入原料池；在原料池内加入石灰水，将pH值调至6～8；将紫色细菌原种进行培养；原种培养液pH值为7～7.5，采用蒸汽热压灭菌，灭菌温度110～120℃，灭菌时间10～20分钟；灭菌后自然冷却至25～35℃时进行接种，培养液不超过所装容器容量的80%，按原种体积与培养液体积比3～5:100进行接种，在光照强度5000lux～8000lux，温度25～35℃状态下保持16-20h即完成原种培养，培养时并不停的搅动，搅动速度为150～250转/分；按原种培养液体积与批量生产的培养液体积比1:20～30，将培养好的原种培养液加入到原料池中，并搅拌均匀；将搅拌好的培养液注入培养管，培养管直径5～50mm，长1～10m，培养管之间通过接头进行连接，2～20根培养管水平平行排列在1个培养槽内，2～10个培养槽串连在一起，通过培养泵使培养液在各培养管之间循环；培养液只占培养管内空体积的80%～90%，以便氢气的收集；培养期间，2～3天补充一次原种培养液，每次补充量为第一次原种培养液体积的5%～10%；调节灯具与培养液之间的距离，灯具与培养液液面保持10～15cm，灯具与灯具之间的距离保持1～1.5m；当空气温度大于25℃时，采用30～50瓦的日光灯照明，每天光照时间16～20小时，自然光充足时，可不开灯；当空气温度大于40℃时，加强培养槽四周通风，适当遮阴，降低培养槽内的温度，使培养液的温度保持在45℃以内；当空气温度小于20℃时，为了使培养液的温度保持在25～35℃，采用碘钨灯照明；亮度为6000lux～8000lux，培养液流速1～10m/h，培养管内压力0.9×105Pa～1.0×105Pa；培养过程中随时收集氢气，培养6～7天时，光合细菌产氢量达到最高值；高峰峰过后1～2天，将培养管内的培养液注入收集塔，将光合细菌分离出来进行综合利用；剩下的培养液再次注入原料池，循环利用。
12.光催化还原CO2生产CH4、HCOOH、HCHO、CH3OH的装置包括甲烷回收罐（58）、气体储存罐（60），反应管（61），碱液储存罐（78），液料回收罐（80）；所述气体储存罐（60）通过d管（67）、气泵（66）、X管（56）与反应管（61）相连；所述甲烷回收罐（58）通过Y管（57）、气泵（64）、a管（63）与反应管（61）相连；所述碱液储存罐（78）通过h管（83）、碱液泵（84）、e管（68）与反应管（61）相连；所述料液回收罐（80）、料液泵（81）、g管（82）与反应管（61）相连；所述气体储存罐（60）上设有用于进气的Z管（59）；所述甲烷回收罐（58）上设有排放甲烷的b管（65）；所述反应管（61）上设有搅拌电机（62），检测孔（71）；搅拌电机（62）通过搅拌杆（69）与搅拌叶片（72）相连；所述反应管（61）一面设有反光板（73），两侧设有支架（75）；支架（75）上设风扇（70）、高温灯（74），反光板（73）通过旋转架（76）与反光板底座（77）相连；所述碱液储存罐（78）设用于碱液进入的f管（79）；所述液料回收罐（80）设有用于液料排放的j管（85）；
光催化还原CO2生产CH4、HCOOH、HCHO、CH3OH的方法是：将摩尔浓度为0.5～1.5mol/L氢氧化钠溶液澄清后，注入碱液储存罐内；通过碱液泵将氢氧化钠澄清液注入反应管，同时加入CoPc/TiO2催化剂，CoPc/TiO2催化剂与氢氧化钠溶液质量比为0.1～0.2%；在氢氧化钠溶液中加入Na2SO3，Na2SO3与反应管内氢氧化钠溶液摩尔浓度为0.1～0.2mol/L；注入反应管内的氢氧化钠溶液占反应管内空1/3～1/2；反应管采用石英玻璃；反应管直径10～100mm，长0.5～5m，2～10个反应管并连在一起；打开气泵0.2～0.3h将气体储存罐内CO2注入反应管内，使反应管内CO2气体达到饱和状态后停止加气；通气停止后，反应管在光照下启动搅拌电机，搅拌10～15h；搅拌速度50～100转/分；在有太阳光的情况下，移动反光板底座，通过旋转架来调节反光板角度，聚集太阳光来增加氢氧化钠溶液温度；在没有太阳的情况下，通过100～1000W的碘钨灯照明来增加氢氧化钠溶液温度；灯与反应管的距离10～50cm, 反应管同一侧两灯的距离50～100cm；通过检验孔测量氢氧化钠溶液温度，温度200～300℃，当温度超过300℃时关闭高温照明灯，当温度超过420℃时启动风扇，通风降低氢氧化钠溶液温度；光催化反应生成的甲烷通过气泵，输送到甲烷回收罐，提纯后作燃烧、作化工原料；光催化反应10～15h后，将残余的氢氧化钠溶液及新生成的HCOOH、HCHO、CH3OH通过料液回收泵输送到料液回收罐，分离出HCOOH、HCHO、CH3OH，提纯后进行综合利用，残余氢氧化钠溶液、催化剂、杂质处理后再次利用。
13.甲烷收集、转化的装置包括集气泵（88）、活性炭吸附塔（90）、干燥塔（91）、增压泵（93）、分子吸附塔（95）、固定床反应器（97）、精馏塔（101）；所述集气泵（88）与n管（87）相连；所述集气泵（88）通过m管（89）与活性炭吸附塔（90）相连；所述活性炭吸附塔（90）通过v管（100）与干燥塔（91）相连；所述干燥塔（91）通过p管（92）、增压泵（93）、q管（94）与分子吸附塔（95）相连；所述分子吸附塔（95）通过r管（96）与固定床反应器（97）相连；所述固定床反应器（97）通过u管（99）与精馏塔（101）相连；所述固定床反应器（97）上设有用于水蒸汽进入的t管（98）；所述精馏塔（101）上设有排放甲醇的x管（102）、排放氢气的y管（103）；
甲烷收集、转化的方法是：采用排水法收集CH4，注入活性炭吸附塔中去除H2S；经活性炭吸附后的CH4气体注入干燥塔内，在20～30℃下用硅胶干燥，去除H2O；干燥后的原料气体经除尘后注入吸附塔，在温度25～30℃、压力0.3～0.5MPa下吸附2h后进入脱附阶段；脱附前先进行泄压5min，压力接近大气常压后均压5min，然后抽真空1.5h，压力到达lkPa时均压10min完成脱附过程，获得纯度99%以上的CH4气体；将提纯的CH4气体注入固定床反应器中，通入120～150℃的水蒸汽，在负载型复合半导体MoO3-TiO2/SiO2的作用下生成甲醇和H2；经精馏塔除去杂质，得到高纯度甲醇、氢气。
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