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青島能源所提出新型提高纖維素生物質厭氧發酵沼氣產量的方法
2018-09-19 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:工業生物燃氣研究組
    
  纖維素生物質包括農作物秸稈、谷殼、蔗渣等農業生產廢棄物,我國僅秸稈每年產生量近7億噸。相對于直接還田、氣化、好氧堆肥等技術,厭氧發酵具有既產生替代能源又產生養分的雙重經濟效益,是資源化利用纖維素生物質的有效技術。

  通氧常作為污水處理過程中提高有機廢物水解率的方法之一,已得到廣泛應用。青島能源所郭榮波研究員帶領的工業生物燃氣研究組于2015年提出了微氧預處理技術,以更少通氧量和通氧時間進行預處理,可提高玉米秸稈厭氧發酵產沼氣能力。研究得出,在最佳通氧量5ml(gVS)-1和溫度55℃條件下,產甲烷量提高了16.24%(Bioresource Technology, 2015, 175C(7), 203-208)。因為微氧預處理前后沼液接種物微生物群落發生改變,預處理后厚壁菌門下Clostridia增多,Clostridiales相對豐度達77.99%,高于處理前15.7%(Chemical Engineering Journal, 2016, 287 (8), 523-528)。

  該研究組在近期研究中發現,利用厚壁菌門中枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)作為微氧預處理接種物,取代沼液菌群,可提高玉米秸稈厭氧發酵17.35%的產甲烷量,并將預處理溫度降低至37℃。該工作于2018年7月發表于Bioresource Technology(2018,259,18-23)。與沼液菌群相比,利用Bacillus subtilis純菌液預處理后,產生過氧化物酶,酶活達4.24 U/mLmin;且在24h預處理后,木質素水解率23.0%,半纖維素水解率18.1%,纖維素損失較少。本研究為微生物-微氧預處理強化厭氧發酵技術的產業化應用提供理論支持,并為進一步調控代謝途徑以提高纖維素生物質水解率和甲烷產生量提供基礎支持。

  上述工作獲得了國家科技攻關計劃、國家自然科學基金、山東省能源生物遺傳資源重點實驗室創新基金等項目的支持。 (文/圖 徐婉瑩)

  

  圖1微生物-微氧預處理玉米秸稈累積產甲烷量(B5)

  圖2 微生物-微氧預處理后的酶釋放及代謝產物變化

  原文鏈接:

  Xu W, Fu S, Yang Z, et al. Improved methane production from corn straw by microaerobic pretreatment with a pure bacteria system. Bioresource Technology, 2018, 259:.18-23

  https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.02.046

  Fu S F, Fei W, Shi X S, et al. Impacts of microaeration on the anaerobic digestion of corn straw and the microbial community structure. Chemical Engineering Journal, 2016, 287(8):523-528.

  https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.11.070

  Fu S F, Wang F, Yuan X Z, et al. The thermophilic (55°C) microaerobic pretreatment of corn straw for anaerobic digestion. Bioresource Technology, 2015, 175(7):203-208.

  https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.10.072

  

 
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