资源微生物论述.docx

第一章绪论
1.怎么样认识资源与微生物？
微生物资源：生物资源是指对人类具有实际或潜在用途或价值的遗传资源、生物体或其局部、生物群体或生态系统中任何其他生物组成局部。
微生物的种类：一般认为微生物主要包括所有原核生物〔包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、古生菌〕及真核生物中的真菌，包括大型食药真菌类。
按照分类学意义分有：细菌、放线菌、古生菌、真菌、病毒、原生动物、显微藻类等
按照采样环境分有：土壤微生物、大气微生物、海洋微生物、淡水微生物、湿地微生物、极端环境微生物、植物内生菌、动物内生菌、外太空微生物等。
按照用处或产业分：环境微生物、农业微生物、工业微生物、医药微生物、能源微生物等。微生物的应用：
〔1〕微生物与可再生能源
微生物可以将生物质〔秸秆等有机废物〕转化为气、液燃料一甲烷、乙醇、生物油和氢气以替代不可再生的化石燃料。这类替代能源大都可从有机废物转化，同时燃烧时产的污染少
〔2〕微生物与替代工艺和替代产品
微生物采油〔microbial enhanced oil recovery
人工培养的微生物或微生物代谢产物注入油藏，经微生物的生命活动或代谢产物的作用，改变油藏或原油的*些物化特性，从而提高原油采收率的技术。
生物制浆biopulping
生物制浆指利用选育的木质素降解菌或其木质素降解酶系处理含木质素的纤维原料，到达脱除木质素得到纸浆的制浆方法。目前多用白腐菌。
细菌冶金bioleaching
细菌冶金又称微生物浸矿。是利用微生物及其代谢产物对*些矿物或金属的氧化、复原、溶解或吸附作用来采矿或回收有用金属，是湿法冶金工业上的一种新工艺。
生物脱硫 bio-desulphurisation
利用微生物能够选择性氧化煤中有机或无机硫的特点，去除煤炭中的硫元素，SO2去除率，反响条件温和，设备简单，本钱低。尽管生物法存在反响太慢的缺点，但是很有潜力，世界上许多国家都进展了大量研究工作。
生物外表活性剂biosurfactants
是生物形成的具有外表活性的大分子物质。生物外表活性剂存在于天然生物体内，是细胞正常代谢活动的必需成分，同时又是许多微生物的代谢产物。
微生物絮凝剂 microbial flocculants
絮凝剂是一类可使液体中不易沉降的悬浮颗粒物聚集、沉降的物质。微生物絮凝剂由微生物产生的具有絮凝活性的 分子有机物。主要有糖蛋白、黏多糖、纤维素和核酸等。
生物塑料Bioplastic
生物塑料是在多种生物体包括植物、微生物体内合成，而又能被多种微生物完全降解，所以引起人们的巨大关注，对其进展了广泛的研究和开发。
〔3〕微生物与农业可持续开展微生物农药微生物接种剂或肥料微生物食品与饲料蕈菌
〔4〕微生物与环境保护
微生物处理三废微生物对有机污染物的降解微生物对重金属污染物的处理
〔5〕微生物与工业微生物发酵生产酒精、有机溶剂、有机酸、氨基酸、核苷酸、酶制剂等微生物与现代制药工业
微生物是可再生资源，微生物的功能不可替代。微生物资源的开发利用本身不会导致物种减少和环境破坏。对微生物的开发利用功能强、效果好、产量高、生产性能好、无毒、不污染环境。
第二篇微生物与农业可持续开展
农业现状：我国农村化肥施用量不断增加，但粮食产量增长低。中科院**土壤研究所*兆良院士指出随着工农业生产的开展和人的增长，自然界原有的氮循环被严重扰乱，越来越多的活化氮开场向大气和水体过量迁移，导致了一系列严重的环境问题。中国农业全要素投入〔包括化肥、柴油、农药、劳力、种子、灌溉等〕产出比来看，近20年来效益是下降而不是提高。这种高投入、低效益的增长，接近负开展的增长，并不是可持续开展的农业现代化的理想结果。
为什么现在农业已经不再可持续开展？氧化亚氮不仅会造成温室效应，还可以破坏臭氧层，增加地表的紫外线强度，危害人体**。更严峻的形势是，正在不断强化的石漠化、沙漠化。荒漠化、水土流失和土壤、水体、大气的严重污染，将给今后中国农业可持续开展带来长期的负面影响。，传统的农业生产方式对自然资源的掠夺开发，使农业生产所依赖的生态环境日趋恶化，从根本上制约了农业生产的持续和稳定开展；污染了环境又威胁着人类的**和平安,环境形势十分严峻。因此，我国农业开展必须选择资源永续利用的途径和方式，既要充分有效地利用资源，又要节约、保护和合理利用资源,只有大力开展中国式的可持续的生态农业，才能有效地解决这一矛盾。
微生物对可持续开展的作用：白色农业：即微生物农业，是以发酵工程 和酶工程 等生物技术为根底，在工厂内进展农业产品生产的工业型农业，因生产环境清洁、无污染，加之人们在工厂车间穿戴白色工作服帽从事劳动生产，有人形象称其为“白色农业
1微生物农药
微生物农药是指应用生物活体〔包括细菌、真菌、病毒、原生动物、线虫或基因修饰的微生物〕或者次生代谢产物制成的防治作物病、虫、草、鼠等有害生物的制剂，也包括保护生物活体的助剂、保护剂和增效剂。
2杀虫抗生素
杀虫抗生素是指一类由微生物〔主要是放线菌〕产生的，具有杀虫活性的次级代谢产物，简称“杀虫素。
〔1〕阿维菌素〔Avermectin〕广泛用于与各种化学农药和生物农药的复配，以加强生物农药的杀虫效果和降低化学农药的使用量。
〔2〕浏阳霉素〔Liuyangmycin, Polynactin浏阳霉素是一种低毒、低残留的广谱杀螨剂，对环境污染轻微，对天敌昆虫平安，并且对抗性螨类仍然有效。
3真菌杀虫剂
真菌在自然界中的分布十分广泛，种类极其繁多。利用真菌防治有害生物对人、畜以及生态系统中的非靶标生物风险低，对作物的平安系数高。
白僵菌〔Beauveria sp
〔1〕球孢白僵菌〔B.s〕白僵菌分生孢子接触虫体后，在适宜条件下萌发，生出芽管，侵入虫体后大量繁殖，分泌毒素，影响血液循环，干扰新陈代谢，2~3d后害虫死亡。虫尸变白色僵硬，体表长满白色孢子，可随风扩散或接触其他虫体，继续感染其他害虫虫体。
产品特性：有效成分为白僵菌活孢子。产品外观为白色或灰白色粉状物。害虫不易产生抗性。可湿性粉剂、粉剂、油悬浮剂、颗粒剂。
杀虫范围：适用于鳞翅目、同翅目、膜翅目、直翅目等害虫的防治。对松毛虫防治效果突出。

〔2〕布氏白僵菌〔Betel〕
生物活性：真菌的分生孢子首先附着在昆虫的表皮，然后萌发，菌丝穿过昆虫表皮进入虫体后，在适宜的湿度和温度下进展快速繁殖。受感染的昆虫3~5d死亡。死亡的虫体外可以产生新的分生孢子。此真菌对鞘翅目害虫有特效。
〔3〕绿僵菌 Metarhizium anisopli)ae
绿僵菌属半知菌类、丛梗菌目、丛梗霉科、绿僵菌属，是一种广谱的昆虫病原菌。在国外应用其防治害虫的面积超过了白僵菌。生物活性：绿僵菌分生孢子接触虫体后，首先附着于寄主体表，一旦能正常萌发，则产生菌丝入侵，导致寄主死亡。
〔4〕腊蚧轮枝菌Verticillium le杀虫范围：能寄生在蚧类、蚜虫类、螨类和粉虱外，还可寄生鳞翅目的一些害虫及线虫、蓟马等。
4病毒杀虫剂
昆虫病毒种类多，分布广，专性强，对寄主昆虫有较高的致病性并形成流行，而对天敌平安，不产生抗药性。据不完全统计，国际上己有60多种昆虫病毒被引入大田防治试验。有20多种被制成商品杀虫剂得到应用。我国各地从不同作物虫害中别离出近80种病毒。有26种进展过较大面积的防治试验，取得了良好的防治效果。常见的杀虫病毒有核型多角体病毒、质型多角体病毒、颗粒体征病毒和无包涵体病毒。
5线虫病原真菌和原生动物杀虫剂
被真菌所寄生的线虫多为土壤中的植物病原线虫及动物体内的病原线虫，这些线虫对于植物的地上部以及地下部与畜牧业的直接影响或者是间接的致病效应是影响农业生产本钱上下的重要因素。
线虫病原真菌是线虫的天敌.。主要有三个类群：捕食线虫类，内寄生类真菌-可以用其特殊构造攻击蠕虫形式线虫，以及卵寄生或包囊寄生类真菌-由菌丝端部侵入线虫的卵或其形成的包囊。
*些原生动物能使昆虫致病，它们大多属于微孢子虫目，重要的有微粒子虫属〔Nosema〕、泰洛哈虫属(Thelohania等。主要寄生昆虫为膜翅目、双翅目和鞘翅目中的种类。
第四篇微生物与环境保护
社会的高速开展，环境污染日益严重，微生物原本就与人们的生活密切相关，它作为一种新型的污染处理材料，应用在污水、废气的处理，土壤污染治理等方面。利用微生物作用的生化法因其投资少、处理效率高、运行本钱低、且微生物的来源广泛，繁殖迅速，容易培养，处理污染简便，有着良好的开展前景。环境污染的发生主要由人类活动所致，但微生物与环境质量也密切相关。一方面微生物具有污染环境的作用，但另一方面微生物也具有很强的修复环境和保护环境的能力。因此，控制和消除微生物对环境的污染，最大限度地利用微生物所具有的净化环境的作用，无疑对环境保护具有重要意义。在我国创立和谐新型社会它有举足轻重的地位。
1. 微生物对水的处理
1.1废水中的脱氮除磷
废水中氮、磷是造成水体富营养化的根源，利用生物脱氮除磷已进展了广泛的研究。污水脱氮技术主要有活性污泥法脱氮工艺。生物膜脱氮有生物滤池、生物转盘、生物流化床、浮动床、浸没式、三级生物滤池脱氮系统等，其中三级生物滤池的反硝化速度最高达 1.0kgN/(m3.d),出水 TSS<1.mg/1。
生物脱氮中，有反硝化能力的微生物有变形杆菌、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属等。
污水生物处理中，除磷常与脱氮工艺一起应用，常见的除磷技术有：phostrip工
艺，能使总磷(TP)<1mg/L以下：Bardenpho系统；A/O系统；改良UCI 工艺；A2/0工艺。除磷过程一般认为在有氧条件下摄取磷，在厌氧条件下释放磷，其中不动杆菌属〔Acinetobacter是除磷的优势菌种。
1.2废水中有机物的降解
有机物的生物降解中，白腐菌是值得一提的。白腐菌是一类提子真菌，在废水治理中，其降解污染物的范围十分广泛。白腐脉射菌(Ph1ebiaradiata)I-5在高C低N培养条件下，对多环芳烃类、氯代烃类、酚类、氯代酚类、烷基苯类和硝基苯类化合物有显著的降解作用。白腐菌中金孢展齿革菌(PhanerochaeteChrysospriumBurdsal可)降解多环芳烃、DDT、TNT、CCl4、氰化物、氯代芳香化合物、酚类、胺类、农药、染料、杂酚油、煤焦油、重油等。还可降解林丹、氯丹、多氯联苯、2，3，7, 8 - TCDD和二氯苯胺等有机氯化物。此外，用微生物降解的有机物包括：四氯乙烯、甲醇、苯胺、甲胺磷、三氯乙烯、硝酸甘油。
1.3废水中重金属的去除
由于藻类对重金属离子具有较强的富集能力，利用其生物吸附作用可从工业污水中去除有毒、放射性金属和回收稀有、贵重金属。比方汞是对环境影响最大的一类重金属。环境中存在的汞有多种形态：元素汞〔Hg0〕、无机汞离子〔HgCl、HgO、HgCl2、HgBr等〕、有机汞化合物，如Hg(CH3)2、Hg(C2H5)2和Hg(C6H5)2等。除了人工合成的有机汞制剂外，细菌具有合成甲基汞的能力，即生物甲基化，它会使汞的生物毒性大大增强。而另一些微生物又可使甲基汞降解、复原，降低其毒性。例如铜-绿色假单胞菌，变形杆菌可使汞离子转化成元素汞，经10小时后挥发掉汞达75%。假单胞菌K62能使无机汞和有机汞形成元素汞。Shariat从土壤、沉积物和污水处理厂中别离到21种细菌能使甲基汞脱除甲基，对甲基汞降解达20-84%，细菌对甲基汞的降解及复原作用在于其含有的两种诱导酶：有机汞裂解和汞复原酶。真菌中黑曲霉、青霉、粗糙脉菌和燕麦核腔菌对无机汞或有机汞化合物具有一定的抗性。从受汞污染的土壤中别离到的烟草头孢霉对汞化合物有较强的抗性，同时该菌对多种重金属均具有抗性，抗性顺序为：Ca >Zn >Pb >Co > Cd >Cro
1.4废水中其它物质的去除
染料废水是难以降解的一大类工业废水，在厌氧微生物环境中，偶氮染料可通过复原作用完全生物降解。将优势菌的不完全厌氧-接触氧化工艺用于处理印染工业废水，脱色率达90%以上。用专性厌氧菌硫酸盐复原菌混合培养物对偶氮染料、三苯甲烷染料、蒽醍染料的废水进展脱色，脱色率在1小时之内可达69.9-98.8%微生物处理电镀废水，对各种金属离子的一次净化率达89.9%以上。蔗渣浆，用白腐菌处理含氯漂剂漂白的废水，脱色率可达91.2%, BOD5去除率为92.5%, CODcr去除率为88.7%屠宰废水、橄榄加工厂废水、啤酒废水等用微生物处理均可取得较好的效果。
2、微生物对空气的治理
2.1。微生物脱硫技术
煤炭中的硫分为可燃硫和不燃硫。不燃硫主要是硫酸盐，可燃硫包括无机硫和有机硫。可燃硫经燃烧生成SO2随烟气排入大气，导致了严重的环境污染，造成的经济损失每年达数百亿元。就在前几年，我们到处可以看到春季雨后，地面上残留一些黄色的粉末，那就是酸雨。
近几年来研究人员把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合，即把煤粉碎成微粒与水混合，并将微生物参加溶液中，让微生物附着在黄铁矿外表，使其外表变成亲水性，能溶于水。在浮选中其难以附着在气泡上，下沉至底部，从而把煤和黄铁矿分开。由于它仅处理黄铁矿的外表，因此脱硫时间只需数分钟即可，从而大幅度缩短了处理时间，可脱除无机硫约70%。另外，该法在把煤中的黄铁矿脱硫时，灰分也可同时沉底，所以也具有脱去灰分的优点。目前，浮选法微生物脱硫已成为国际上干净煤技术开发的热点。

很多学者利用细菌研究了大量的脱硫技术。如利用氧化亚铁硫杆菌已使脱硫率达95%以上，日本利用该菌已使H2S脱除率达99.99%,中国利用该菌对炼油厂催化干气和工业废气脱硫，H2S去除率分别为71.5%和46.91% Saleem等用脱氮硫杆菌的耐受株T.denitrificans在厌氧条件下脱硫率达80%。
2.2微生物过滤法
过滤发在50年代中期最先应用于处理空气中低浓度的臭味物质。到80年代，德、美、荷兰等国相继用此法控制生产过程中的挥发性气体和有毒气体。其过程为：
废气〔预处理〕生物过滤器-CO2 , H20，无机盐类
废气在反响器里停留时间很短，处理率可达90%以上。生物过滤法还可去除空气中的异昧、挥发性物质（VOCs）和有害物质，包括控制去除）城市污水处理设施中的臭味、化工过程中的生产废气、受污染土壤和地下水中的挥发性物质、室内空气中低浓度物质等。
2.3微生物在空气其他方面的处理
微生物还可用来固定CO2，实现CO2的资源化，同时产生很多附加值高的产品。生物技术用于有机废气具有费用低、效率高等优点，在德国、荷兰、日本及北美国家得到广泛应用。毕立锋等还进展了微生物净化NO*的研究。
3、微生物用于垃圾的处理
3.1。城市垃圾微生物处理
现在开展了新的城市垃圾生物处理工艺。这种工艺是先经过过筛，回收可再生资源后，引入具有特定功能的微生物〔主要是一些能高效降解有机物质，如纤维素、脂肪、蛋白质的微生物〕进展好氧处理或厌氧发酵，加速发酵过程，同时还可以收集所产生的沼气。经过充分发酵后的垃圾是一种很好的农业肥料。如果实现垃圾处理工厂化，可以使发酵周期缩短〔1-2星期〕，并且处理量较大。发酵过程可以实现全自动化控制，发酵后形成的肥料的质量也能得到保证。
3.2农村垃圾微生物处理
21世纪有望沼气的农村主要的能源之一，沼气已经被世界公认为新世纪可代替能源第一选择，有着不可比拟的特点，在农村流传这样一句话：一日三餐不见炊烟，描绘沼气能源给村子带来的巨大变化，由于适用范围广，我国能源短缺严重，生物资源丰富的综合原因，成未来适合我国国情的的最正确能源选择，面对能源价格的不断上涨，环境不断高涨，沼气再一次成为解决能源的焦点话题之一，我国为实现可持速开展战略，建立社会主义新农村，农村的市场特别广阔。
沼气发酵微生物---是在缺氧条件下降解有机质产生沼气的一群微生物。沼气常形成于富含有机质的沼泽、塘、湖等水下缺氧沉积物中，是一种可燃性气体，其主要成分为甲烷〔占55〜70 %〕和二氧化碳〔占30〜45 %〕。它分为四个过程①水解作用；②发酵作用；③产乙酸和产氢作用；④产甲烷作用。根据最适生长温度，可将沼气微生物划分为中温群（30〜40。0和高温群（55〜60。0。虽然有人认为在4P时仍然产生沼气，但至今尚未别离到嗜低温的菌种。沼气微生物的种类庞杂，在纯培养条件下，最适生长的酸碱度有很大差异，但在沼气池中pH7左右最适于产生沼气。
沼气微生物使自然界中缺氧环境的有机质降解，进入碳、氮等物质循环圈。所产生的甲烷最终又被氧化为二氧化碳。产生于深海沉积物中的甲烷则可能转化为甲烷水合物，进而转化为天然气。中国广阔农村正在利用沼气微生物的作用，以秸秆、粪便等制取沼气，作为一种再生性补充能源，同时也有利于农村生态平衡，保持、提高土壤肥力并改善环境卫生。是最经济，最实用的能源开展方向。
4、污染土壤的微生物修复与治理
目前工业的迅速开展，大量的人造化学物质排放入环境中，对资源和环境构成越来越
严重的破坏。化石燃料的开采和使用，工业三废的排放，给我们赖以生存的环境造成难以估量的污染。
土壤中的微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等，在它们中有一些具有农药降解功能的种类。我们可以利用其特点，使细菌由于其生化上的多种适应能力和容易诱发突变菌株，从而在农药降解中占有主要地位，例如假单胞菌对敌敌畏；曲霉菌、镰孢霉菌对敌百虫；芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母等等对甲胺磷。
在土壤及高温堆肥体系中，对农药分解起主要作用的是细菌类，这与农药类型、微生物降解农药的能力和环境条件等有关，如在高温堆肥体系当中，由于高温阶段体系内部温度较高〔大于50°C〕，存活的主要是耐高温细菌，而此阶段也是农药降解最快的时期。通过微生物的作用，把环境中的有机污染物转化为CO2和H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。
4微生物与可再生能源
生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的能源，包括生物质能、生物液体燃料及利用生物质生产的能源如燃料酒精、生物柴油、生物质气化及液化燃料、生物制氢等。
能源微生物是指：以甲烷产生菌、乙醇产生菌和氢气产生菌为代表的能源性微生物。
1微生物生产乙醇
石油是当今世界最主要的能源，但是它是一种不可再生的化石燃料。乙醇很可能是未来的石油替代物。
1木质纤维素生产酒精发酵
利用分解木质素的微生物，除去木质素以解除其对纤维素的包裹作用。在生物预处理中，白腐菌、褐腐菌和软腐菌等微生物常被用来降解木质素。在培养过程中它们可以产生分解木质素的酶类，从而可以专一性地降解木质素，提高纤维素和半纤维素的酶解糖化率，其中最有效的是白腐菌，它能分泌出有效的木质素降解酶，如过氧化物酶和漆酶。
纤维素发酵 乙醇生产中常用酵母有酿酒酵母〔Saccharomyces cerevisia葡萄汁酵母〔S. uvarum和粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe等。它们均属于兼性厌氧菌。
半纤维素发酵新近的研究说明，假丝酵母Candida sp、毕赤酵母（Pichia .等能直接利用木糖发酵产生乙醇，是半纤维素乙醇发酵的新菌种资源。
2微生物产甲烷
沼气的主要成分是甲烷。甲烷发酵是厌氧菌将碳水化合物、脂肪、蛋白质等复杂的有机物最终分解成甲烷和CO2，甲烷发酵不是由单一的甲烷产生菌所能完成的，甲烷发酵至少由三个阶段组成。
第一个阶段是有机聚合物水解生成单体化合物，进而分解成各种脂肪酸、CO2和H2;
第二阶段是各类脂肪酸进展分解，生成乙酸、CO2和H2;
第三个阶段是由乙酸和CO2及H2反响生成甲烷；
甲烷发酵的微生物
产酸阶段参与的微生物大局部是兼性厌氧菌，只有少量的原生动物、霉菌和酵母参与这一反响。
产酸阶段的细菌有：梭菌属〔Clostridium芽孢杆菌〔BacillUs葡萄球菌属
〔Staphlococccus 变形杆菌属〔Froteig 杆菌属 Bacteriu）
甲烷产生阶段主要是甲烷产生菌Methanogens参与。甲烷菌是严格厌氧菌，不产孢子。采用新的厌气培养技术，可以别离得到20种以上的甲烷产生菌。
3微生物制氢
微生物制氢的三大方法光合微生物产氢 微生物水气转换制氢暗发酵制氢
A光合微生物产氢

光合细菌可分为两类
光能自养型：以光为能源，以二氧化碳为主要碳源的生物，通常具有光合色素，它们以光为能源来进展光合作用，以水或其他无机物作为供氢体，复原CO2合成有机物。
光能异养型：以光为能源，以有机物为主要碳源的生物，有些细菌具有光合色素能进展光合作用，但它们以有机物作为供氢体，同化有机物形成自身物质。例如非硫紫菌〔即红螺菌〕以乙醇为碳源，使乙醇氧化为乙醛，二氧化碳复原成葡萄糖。又如，红螺菌属中的另一些细菌能利用异丙醇作为供氢体，将CO2复原成细胞物质，同时积累丙酮。所以这种类型又称光能有机异养型。
a直接光解产氢
例-绿藻产氢 当绿藻缺少硫这种关键性的营养成分，并且被置于无氧和光照环境中时，绿藻就会回到另一种生存方式中以便存活下来，在这种情况下，绿藻就会产生氢气。
与 等植物相似，藻类能进展光合放氧。大局部藻类在黑暗与光照下均可产氢，但在光照下产氢速率相对较。具有产氢活性的藻类主要有：小球藻属Chlorel〕a栅藻属〔Scenedesmus〕、衣藻属 Chlamydomonas〕、紫球藻属
b间接光解产氢
先利用光能生产有机物，再利用光能分解有机物而产生氢气，当蓝细菌处于厌氧黑暗环境中一段时间后，开场合成产氢酶。当这种适应了厌氧条件的蓝细菌被放回光照且厌氧的环境中时，产氢速率可以大幅度提高。它的光合作用正常后，则停顿产氢。
蓝细菌具有光合系统I /II在光照下利用H2O作为电子供体，进展产氧光合作用。现巳知颤蓝菌属Oscillator、ia螺旋蓝菌属Spirulina念珠蓝菌属Nostoc)、鱼腥蓝菌属Anabaena)、鞭枝蓝菌属Mastigocladu)s等蓝细菌具有较高的产氢活性。大局部蓝细菌，在光照下具有依赖于固氮酶催化的产氢活性，沼泽颤蓝菌Oscillatoria limne例外a其产氢活性依赖于氢酶的催化作用。
c光发酵产氢
利用光能将有机物分解，产生氢离子和高能电子。产氢酶再利用这些中间产物和ATP来产生氢气。
无硫紫细菌在缺氮条件下，用光能和复原性底物产生氢气
B微生物水气转换制氢
水气转换是CO与H2O转化为CO2和H2的反响。以甲烷或水煤气为起点的制氢工业均涉及CO的转换，因此水气转换是工业制氢的一个根底反响。水气转换属放热反响，高温不利于氢的生成，然而高温有利于动力学速率提高。
CO(g) + H2O(l) -CO2(g) + H2(g)
目前己发现两种无色硫细菌Rubriviva* gelatino和iftubriviva* rubrUfe进展上述反响。
C暗发酵产氢
许多厌氧微生物在固氮酶或氢化酶的作用下能将多种底物分解而得到氢气。
4生物柴油
生物柴油是以各种油脂〔包括植物油、动物油脂、废餐饮油等〕为原料，经过一系列加工处理而生产出的一种液体燃料，是优质的化石燃料的替代品。
能够生产油脂的微生物有酵母、霉菌、细菌和藻类等，其中真核的酵母、霉菌和藻类能合成与植物油组成相似的甘油三酯,而原核的细菌则合成特殊的脂类。
微藻低碳生物经济一微藻生物能源
5微生物燃料电池
微生物燃料电池：指利用整个微生物细胞作催化剂，依靠适宜的电子传递
介体在生物组分和电极之间进展有效的电子传递。其原理是有机物作为燃料在厌氧的阳极室中被微生物氧化，产生的电子被微生物捕获并传递给电池阳极，电子通过外电路到达阴极，从而形成回路产生电流，而质子通过质子交换膜到达阴极，与电子受体〔氧气〕反响生成水。