菌群预处理对高粱秸秆乙醇-甲烷联合转化效率的影响

作     者：曹燕篆 苏婉 樊文华 卜玉山 刘奋武 聂督 李佳佳 崔宗均 CAO Yanzhuan;SU Wan;FAN Wenhua;BU Yushan;LIU Fenwu;NIE Du;LI Jiajia;CUI Zongjun

作者机构：山西农业大学资源与环境学院山西太谷030801 农业农村部环境保护科研监测所天津300191 中国农业大学农学院北京100193 

出 版 物：《农业环境科学学报》 (Journal of Agro-Environment Science)

年 卷 期：2022年第41卷第3期

页      面：631-638页

核心收录：

学科分类：081703[工学-生物化工] 080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

基　　金：山西省自然科学基金项目(201901D111218) 山西省重点研发计划项目(201903D211013,201903D211012) 

主　　题：复合菌系MC1 高粱秸秆 乙醇 甲烷 产能 

摘      要：生物燃料的生产和利用可减少人类对化石能源的依赖。秸秆富含木质纤维素,是生产生物燃料的重要原料之一,但其结构致密、复杂,生物降解难度大,需要预处理以提高能源转化效率。本研究利用复合菌系MC1预处理高粱秸秆,分析了不同处理时间秸秆的降解特性,比较了秸秆单产甲烷发酵与乙醇-甲烷联产发酵的生物转化效率。结果表明:复合菌系MC1能有效降解高粱秸秆,预处理5 d秸秆的质量损失率达到39.64%,其水解液中可溶性化学需氧量(sCOD)及挥发性有机酸(VFAs)浓度达到最高,分别为8.10 g·L^(-1)和2.92 g·L^(-1)。预处理后秸秆单产甲烷发酵时,5 d-预处理体系的甲烷产量(以挥发性固体计)最大,达到180.68mL·g^(-1),比未处理秸秆提高了60.56%。预处理后秸秆乙醇-甲烷联产发酵时,5 d-预处理体系乙醇(以挥发性固体计)和甲烷产量最高,分别为79.18 g·kg^(-1)和239.50 mL·g^(-1),比未处理秸秆分别提高了173.78%和138.74%,且总产能达到11 947.04 kJ·kg^(-1),是未处理秸秆总产能的2.45倍。高粱秸秆预处理后进行乙醇-甲烷联产比其单产甲烷总产能高出8.21%~65.06%,表明微生物菌群MC1预处理与乙醇-甲烷联合转化是提高高粱秸秆能源转化效率的有效手段。