導電材料強化厭氧消化機理研究中取得進展

　　厭氧消化速率常受限于低酸化率和緩慢的互營代謝而引起的揮發酸累積。許多研究表明，在厭氧消化過程中添加導電材料可加快有機物轉化成甲烷。然而，對于不同導電材料促進厭氧消化不同階段性能的潛在機制仍有待研究。

　　中國科學院城市環境研究所研究員朱葛夫研究團隊選擇活性炭（AC）和零價納米鐵（nZVI）作為導電材料，深入探討它們對產酸階段和全過程厭氧消化的影響，以及產酸過程和產甲烷過程的潛在聯系。研究表明，AC的添加促進了產酸過程中乳酸和丙酸的產生，nZVI的添加促進了產酸過程中甲酸、乙酸和H2的生成。全過程厭氧消化的結果表明，AC對甲烷的產生沒有促進效果，而nZVI則顯著提高了甲烷的產量。機制分析表明，活性炭由于其孔隙結構富集了Trichococcus和norank_f_Bacteroidetes_vadinHA17，提高了參與乳酸和丙酸生成過程中的酶的活性。nZVI通過化學反應釋放出的OH-緩沖了系統的pH，釋放出的Fe²⁺是多種氧化還原酶的關鍵元素。因此，nZVI顯著提高了甲酸生成過程中丙酮酸甲酸裂解酶的活性。此外，nZVI富集了以H₂和甲酸為底物的氫型產甲烷菌，顯著增強了氫型產甲烷途徑。

　　相關研究成果以Deeper insights into effect of activated carbon and nano-zero-valent iron addition on acidogenesis and whole anaerobic digestion為題，發表在Bioresource Technology上，城市環境所碩士研究生王汝明為論文第一作者，朱葛夫為論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金 、國家重點研發計劃項目的資助。

導電材料強化厭氧消化機理研究圖