焦点提醒：广州能源地点低温厌氧消化的生物强化方面获得进展2022-12-23 来历： 广州能源研究所【字体：年夜 中 小】语音播报 操纵厌氧消化手艺实现无机物烧毁物减量和生物资能源（甲烷）收受接管是当前国表里处置无机烧毁物的支流手艺。微生物是无机烧毁物厌氧发酵的焦点，其发展和代谢活性受温度影响，年夜部门沼气项目的发酵罐在中温（37±2℃）或高温（55±2℃）前提下运转可取得最好的发酵效力。但是，在我国寒区低温季候，运转年夜型中温或高温发酵罐所需增保温能耗极高，乃至跨越产能的一半，形成经济效益低，致使我国北方沼气产量 语音播报 操纵厌氧消化手艺实现无机物烧毁物减量和生物资能源（甲烷）收受接管是当前国表里处置无机烧毁物的支流手艺。微生物是无机烧毁物厌氧发酵的焦点，其发展和代谢活性受温度影响，年夜部门沼气项目的发酵罐在中温（37±2℃）或高温（55±2℃）前提下运转可取得最好的发酵效力。但是，在我国寒区低温季候，运转年夜型中温或高温发酵罐所需增保温能耗极高，乃至跨越产能的一半，形成经济效益低，致使我国北方沼气产量与范围均低在南边。固然低温厌氧发酵（20℃以下）具有能耗低劣势，但低温下微生物发展和代谢较迟缓，因此甲烷产量低。 针对以上问题，中国科学院广州能源研究所生物资能生化转化研究室生物燃气课题组探讨了低温按捺厌氧发酵的机制；在此根本上，操纵经持久驯化取得的产甲烷菌系对低温持续厌氧发酵进行生物强化，评价生物强化结果；从微生物群落构成与宏基因组学层面揭露了生物强化机制。相干研究功效以Effect of bioaugmentation on psychrotrophic anaerobic digestion: Bioreactor performance, microbial community, and cellular metabolic response（《生物强化对低温厌氧消化的影响：生物反映器机能、微生物群落和细胞代谢的响应》）为题，颁发在Chemical Engineering Journal上。 具体功效以下：低温按捺厌氧发酵的首要缘由。比拟在细菌，古菌（首要指产甲烷菌）对低温更敏感，可以或许引发反映器内里间代谢产品发生和降解速度不服衡，形成挥发性脂肪酸积累和甲烷产量低；细菌和古菌对温度的响应具有差别，操纵宏组学手艺连系KEGG代谢通路数据库，发觉古菌中仅编码两种耐冷基因（Htpx、CspA）（图1a），但细菌中编码多种耐冷基因，如HslJ、Hsp15、CspA、MerR、HtpX、HspQ（图1b），申明古菌的耐冷能力较差，致使古菌倍增速度较着低在细菌。是以，提高反映器中产甲烷菌的品貌和耐冷能力是增进低温产甲烷的要害。 为强化低温厌氧发酵，科研人员向低温按捺的发酵罐内投加了自立研发的����APP丙酸产甲烷菌系，从而增进丙酸和乙酸降解，避免酸按捺，提高产甲烷机能。研究采取的持续式（天天投加一次菌系）和间歇式（每周投加一次菌系）两种生物强化方式均具有显著的解抑增效感化（图2a），可减缓丙酸的积累（图2c），恢复甲烷产量（图2b），强化结果在住手投加菌系后可保持最少14个水力逗留时候（140天）（图2a）。微生物群落阐发注解，生物强化提高了嗜乙酸产甲烷菌（Methanothrix harundinacea和Methanosarcina flavescens）的相对品貌（图2d）；产甲烷菌基因功能阐发发觉主导调控合成脂多糖和谷胱甘肽的基因品貌显著增加（图3），这类代谢产品曾屡次被报导利在加强微生物顺应卑劣情况的能力。 上述研究揭露了低温下厌氧甲烷化低效的微生物机理，并证明了外源投加菌系进行报酬干涉干与可改变厌氧发酵系统内微生物构成，定向提高要害产甲烷菌生物量，增进产甲烷历程，从而提凹凸温厌氧发酵机能，为无机烧毁物低温厌氧消化的生物强化手艺构成与优化奠基了理论根本、供给了指点。 研究工作获得国度天然科学基金面上项目、中科院计谋性先导科技专项（A类）、中科院青年立异增进会等的撑持。 论文链接 尝试设想 图1.低温对厌氧消化微生物代谢的影响。a、产甲烷菌；b、细菌。 图2.生物强化对低温厌氧消化机能和微生物的影响a）生物强化进程和产气机能示意；b）生物强化对分歧阶段甲烷产量的影响（R-37：37℃中温对比；R-20Bio：20℃低温生物强化反映器；R-20：20℃低温对比；D17-34：第17-34天；D35-252：第35-252天）；c）生物强化对乙酸和丙酸浓度的影响；d）微生物群落演替；e）各反映器内分歧阶段pH平均值。 图3.生物强化对微生物基因品貌的影响。a）古菌；b）细菌（Ino：接种物）。
广州能源地点低温厌氧消化的生物强化方面获得进展
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