目前，我國厭氧消化制備生物燃氣的主要原料是畜禽糞污和工業(yè)有機廢水廢渣，且以該類原料制備生物燃氣的技術(shù)已經(jīng)成熟。然而，秸稈沼氣技術(shù)目前還不成熟，復(fù)雜的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)是阻礙其生物降解和利用的主要因素，不均衡的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)（C/N）和濕式發(fā)酵原料上浮性是秸稈沼氣大規(guī)模應(yīng)用的障礙。因此，針對秸稈厭氧消化制備生物燃氣存在的瓶頸，有必要研究低成本低能耗的秸稈預(yù)處理技術(shù)、開發(fā)與秸稈原料特性相適應(yīng)的厭氧消化工藝，提高秸稈原料降解率、產(chǎn)氣率，縮短發(fā)酵停留時間，提高厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定性。
針對秸稈厭氧消化制備生物燃氣存在的技術(shù)瓶頸，中國科學(xué)院成都生物研究所劉曉風(fēng)課題組的李東副研究員從秸稈厭氧水解和產(chǎn)甲烷動力學(xué)研究、秸稈強化水解產(chǎn)甲烷工藝研發(fā)兩方面開展相關(guān)工作，目前在秸稈厭氧水解和產(chǎn)甲烷動力學(xué)研究方面獲得了新進展。通過動力學(xué)研究，研究人員獲得了比較省時的生化產(chǎn)甲烷潛力測定方法和不可降解有機質(zhì)含量的確定方法，同時還提出了一種分段水解動力學(xué)模型，并分別確定了兩段水解過程的水解動力學(xué)常數(shù)。以風(fēng)干玉米秸稈為例，生化產(chǎn)甲烷潛力為319.4 mL/g VS,理論上需要的總產(chǎn)甲烷時間為182.3d，而達到生化產(chǎn)甲烷潛力90%所需要的時間為37天，不可降解有機質(zhì)含量為24.7%，第一段和第二段的水解動力學(xué)常數(shù)分別為0.1052和0.03601/d。該研究為秸稈強化水解產(chǎn)甲烷工藝研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院重要方向項目、國家科技支撐計劃項目的支持。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Energy.