西建大云斯寧Bioresource Technology：新能源 低成本生物發酵復合促進劑

【引言】

規模化厭氧發酵技術是實現資源循環和能源再生利用的一項新能源技術。厭氧發酵沼氣工程在德國、瑞典、丹麥、英國等國家發展較早，已實現規模化、自動化和集成化。提純、凈化后的生物燃氣已應用于交通、電力和市政等領域。雖然規模化厭氧發酵沼氣工程技術在我國已經取的了快速的發展，但仍面臨許多技術難題。如產氣不穩定、甲烷含量低、有機物降解不徹底、沼渣沼液再利用難等。研究表明：在厭氧發酵系統引入復合添加劑，可以有效地改善厭氧發酵系統的綜合性能。

【成果簡介】

近期，西安建筑科技大學功能材料研究所云斯寧教授（通訊作者）新能源材料研究團隊在國際生物資源技術權威期刊《Bioresource Technology》發表了題為“Low-cost composited accelerants for anaerobic digestion of dairy manure: Focusing on methane yield, digestate utilization and energy evaluation（2018, 263, 517-524）”的論文。文章報道了課題組開發的一系列低成本功能厭氧發酵復合促進劑，應用于生物質能源厭氧發酵系統。研究結果顯示：復合促進劑的加入，顯著提高了發酵性能（總產氣量：485.7-681.9mL/g VS范圍；甲烷含量：63.0-66.6%），明顯優于對照組(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%)相比于對照組也有明顯提升(26.2%，37.1%，39.6%)。進一步的研究還表明：引入這類成本功能厭氧發酵復合促進劑后，發酵系統所獲得的沼渣具有良好的穩定性和優異的氮、磷、鉀營養元素含量。此外，基于能源產出、穩定性、降解力、肥效、安全性等發酵過程的關鍵指標，論文創造性地提出并建立了促進劑評價系統。該系統不僅可以對已開發的促進劑進行了系統的綜合性能評估，而且為新型厭氧發酵促進劑設計與研發提供了新的思路。

【圖文導讀】

圖1. 引入不同類型低成本復合促進劑厭氧發酵累計產氣量與甲烷含量對比

圖2 引入不同類型低成本復合促進劑厭氧發酵系統pH與COD動態變化規律

圖3 引入不同類型低成本復合促進劑厭氧發酵系統沼渣穩定性評估。

(a)熱重分析曲線；(b)示差掃描量熱分析曲線；(c)沼渣氮、磷、鉀營養元素含量。

圖4 低成本復合促進劑厭氧發酵系統綜合性能評價

【總結與展望】

開發并利用清潔能源以替代傳統能源是緩解當前嚴峻生態危機的最有效途徑，而利用有機廢棄物生產沼氣的厭氧發酵技術，不僅能滿足清潔能源產出需求，更具有環境治理效益。利用這些成本低廉的材料設計出的功能性厭氧發酵促進劑不單能提升沼氣產量，促進有機物降解，更可以提高沼渣肥料化利用潛力，實現廢棄物資源化綜合利用。

【編者按】

能源危機和環境污染是當今世界人類社會面臨的兩大難題，可再生能源的利用是解決這一問題的關鍵。太陽能和生物質能作為資源量最大的可再生能源，其高效開發和利用對于能源的可再生利用和社會的可持續發展意義非凡。西安建筑科技大學云斯寧教授新能源材料研究團隊，依托該校國家戰略性新型專業“資源循環科學與工程”和“功能材料”，聚焦于太陽能和生物質能的利用，開展與無機非金屬材料相關的基礎研究和技術應用開發，力圖通過新能源材料的研究和開發，解決國家發展過程中的重大能源需求，實現資源化循環綜合利用。

【文獻鏈接】

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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