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菊芋秸稈富含木質(zhì)纖維素,，是極佳的生物質(zhì)資源。前期研究發(fā)現(xiàn),，菊芋秸稈具有很強的產(chǎn)甲烷潛力,，但秸稈等木質(zhì)纖維素類廢棄物因其原料結(jié)構(gòu)的特殊性，當其通過發(fā)酵轉(zhuǎn)化為甲烷時,，可能會受到化學(xué)鍵和強化學(xué)結(jié)構(gòu)的阻礙,。盡管在厭氧消化前進行適宜的預(yù)處理可解決上述問題，但往往效率高的化學(xué)預(yù)處理在帶來環(huán)境污染的同時也會增加回收預(yù)處理試劑的成本?，F(xiàn)階段,，使用外源添加劑強化廢棄物的厭氧消化性能已經(jīng)成為研究熱點，而高效,、廉價易得的零價鐵和生物炭被普遍應(yīng)用。
甲烷代謝途徑分析
研究團隊利用響應(yīng)面法得到了菊芋秸稈厭氧消化的最佳工藝條件,，為鐵屑和生物炭混合比2.45∶7.55,、初始pH 7.59、含固率 8.80%,，該條件下獲得的菊芋秸稈累積甲烷產(chǎn)量為278.11 mL/g,，且該處理具有較好的經(jīng)濟效益。同時,，優(yōu)化條件下的混合添加鐵屑和生物炭樣品中具有水解酸化功能和與產(chǎn)甲烷菌存在互營關(guān)系等,，細菌類群的相對豐度較高，且甲烷絲菌屬（ Methanothrix ）在該樣品中也得到了富集,。甲烷代謝途徑分析顯示,，混合添加鐵屑和生物炭的菊芋秸稈厭氧消化系統(tǒng)強化了乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷途徑，從而提高了甲烷產(chǎn)量。研究成果為木質(zhì)纖維素類廢棄物厭氧消化系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行提供了理論支持,。
該研究是園藝作物栽培研究團隊在木質(zhì)纖維素類廢棄物資源化利用方面取得的一個重要進展,，獲得了青海省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃項目和國家重點研發(fā)計劃項目的共同資助。相關(guān)研究結(jié)果以“Optimization of the anaerobic digestion process and the metabolic pathway of methanogenesis of Jerusalem artichoke straw with the mixed addition of iron filings and biochar”為題發(fā)表于Industrial Crops & Products (JCR 1區(qū),，影響因子5.6),。
供稿：農(nóng)林科學(xué)院
【編輯：鄒林有 責任編輯：金萍】