西建大云斯宁Bioresource Technology：新能源 低成本生物发酵复合促进剂

【引言】

规模化厌氧发酵技术是实现资源循环和能源再生利用的一项新能源技术。厌氧发酵沼气工程在德国、瑞典、丹麦、英国等国家发展较早，已实现规模化、自动化和集成化。提纯、净化后的生物燃气已应用于交通、电力和市政等领域。虽然规模化厌氧发酵沼气工程技术在我国已经取的了快速的发展，但仍面临许多技术难题。如产气不稳定、甲烷含量低、有机物降解不彻底、沼渣沼液再利用难等。研究表明：在厌氧发酵系统引入复合添加剂，可以有效地改善厌氧发酵系统的综合性能。

【成果简介】

近期，西安建筑科技大学功能材料研究所云斯宁教授（通讯作者）新能源材料研究团队在国际生物资源技术权威期刊《Bioresource Technology》发表了题为“Low-cost composited accelerants for anaerobic digestion of dairy manure: Focusing on methane yield, digestate utilization and energy evaluation（2018, 263, 517-524）”的论文。文章报道了课题组开发的一系列低成本功能厌氧发酵复合促进剂，应用于生物质能源厌氧发酵系统。研究结果显示：复合促进剂的加入，显著提高了发酵性能（总产气量：485.7-681.9mL/g VS范围；甲烷含量：63.0-66.6%），明显优于对照组(361.9 mL/g VS；59.4%)。TS、VS、CODt降解率(29.7-55.3%，50.9-63.0%，46.8-69.1%)相比于对照组也有明显提升(26.2%，37.1%，39.6%)。进一步的研究还表明：引入这类成本功能厌氧发酵复合促进剂后，发酵系统所获得的沼渣具有良好的稳定性和优异的氮、磷、钾营养元素含量。此外，基于能源产出、稳定性、降解力、肥效、安全性等发酵过程的关键指标，论文创造性地提出并建立了促进剂评价系统。该系统不仅可以对已开发的促进剂进行了系统的综合性能评估，而且为新型厌氧发酵促进剂设计与研发提供了新的思路。

【图文导读】

图1. 引入不同类型低成本复合促进剂厌氧发酵累计产气量与甲烷含量对比

图2 引入不同类型低成本复合促进剂厌氧发酵系统pH与COD动态变化规律

图3 引入不同类型低成本复合促进剂厌氧发酵系统沼渣稳定性评估。

(a)热重分析曲线；(b)示差扫描量热分析曲线；(c)沼渣氮、磷、钾营养元素含量。

图4 低成本复合促进剂厌氧发酵系统综合性能评价

【总结与展望】

开发并利用清洁能源以替代传统能源是缓解当前严峻生态危机的最有效途径，而利用有机废弃物生产沼气的厌氧发酵技术，不仅能满足清洁能源产出需求，更具有环境治理效益。利用这些成本低廉的材料设计出的功能性厌氧发酵促进剂不单能提升沼气产量，促进有机物降解，更可以提高沼渣肥料化利用潜力，实现废弃物资源化综合利用。

【编者按】

能源危机和环境污染是当今世界人类社会面临的两大难题，可再生能源的利用是解决这一问题的关键。太阳能和生物质能作为资源量最大的可再生能源，其高效开发和利用对于能源的可再生利用和社会的可持续发展意义非凡。西安建筑科技大学云斯宁教授新能源材料研究团队，依托该校国家战略性新型专业“资源循环科学与工程”和“功能材料”，聚焦于太阳能和生物质能的利用，开展与无机非金属材料相关的基础研究和技术应用开发，力图通过新能源材料的研究和开发，解决国家发展过程中的重大能源需求，实现资源化循环综合利用。

【文献链接】

Chen Zhang, Sining Yun,* Xue Li, Ziqi Wang, Hongfei Xu, Tingting Du. Low-cost composited accelerants for anaerobic digestion of dairy manure: Focusing on methane yield, digestate utilization and energy evaluation. (Bioresource Technology, 2018, 263, 517-524.)

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852418307028

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