木質纖維素生物質，如玉米秸稈，是地球上儲量最豐富的農業廢棄物資源之一，被認為是構建可持續生物經濟的關鍵候選原料。然而，其產業化利用長期受制于“碳利用效率低”的瓶頸。以纖維素燃料乙醇為例，在乙醇發酵過程中，近三分之一的碳原子會以二氧化碳形式流失。此外，發酵液中仍會殘留未被完全發酵的有機物，導致過程累計碳損失可高達60%。
為破解這一難題，中國科學院成都生物研究所等，提出木質纖維素生物質碳資源的梯級利用路線，構建了“纖維素乙醇發酵—厭氧消化乙醇廢醪液—沼液耦合乙醇尾氣培養微藻”的三位一體集成梯級工藝，實現木質纖維素碳資源的全鏈條捕獲與高值化轉化。
研究人員利用代謝工程改造的釀酒酵母，對預處理后的玉米秸稈水解液進行高效混合糖發酵，有效突破了傳統菌株難以利用戊糖的技術瓶頸；將發酵產生的乙醇廢醪液（含殘留有機物）進行厭氧消化制取甲烷，實現殘留碳資源的二次回收；以厭氧消化產生的沼液與乙醇發酵過程中捕獲的二氧化碳共同作為微藻培養基質，在完成碳的生物固定的同時，實現營養物質的循環利用。通過這一集成梯級工藝，以玉米秸稈為代表的木質纖維素類生物質碳利用率從傳統工藝的48%提升至62%。
在此基礎上，研究人員進一步開展工業放大模擬與技術經濟分析，構建了日處理2000噸玉米秸稈的工業級整合工藝模型。分析顯示，該路線的最低乙醇售價可達2.44美元/加侖，已接近當前市場水平。同時，明確原料成本和纖維素酶成本為主要成本驅動因素，為后續工藝優化與產業化落地提供了清晰方向。
相關研究成果以Valorizing Every Carbon Atom: A Cascade Bioprocess for Advanced Biofuels from Corn-Stover-Derived Lignocellulose為題，發表在《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和四川省科技計劃等的支持。
木質纖維素生物質，如玉米秸稈，是地球上儲量最豐富的農業廢棄物資源之一，被認為是構建可持續生物經濟的關鍵候選原料。然而，其產業化利用長期受制于“碳利用效率低”的瓶頸。以纖維素燃料乙醇為例，在乙醇發酵過程......
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