近日，中心研究人员初晓冬博士在生物质与生物能源领域权威高水平期刊《Biomass and Bioenergy》（中科院二区Top期刊，IF：5.8）发表综述：“Enhancement techniques for anaerobic digestion of lignocellulosic biomass: a review on substrate pre-regulation and process enhancement”。
研究内容简介：
木质纤维素生物质是可持续甲烷生产的理想原料，但其致密的木质素结构及复杂的厌氧消化过程严重制约了能源转化效率。文章系统梳理了木质纤维素底物厌氧消化的两大类强化技术：底物预调控（预处理技术、厌氧共消化）与过程强化（固体添加剂、微生物强化、介质注入），评估了各技术的原理、适用场景、经济效益与环境影响。文章指出，化学预处理（如酸碱处理）能显著破解木质素结构（甲烷增产可达54%），但其废液处理与设备腐蚀问题仍需关注；物理预处理（如水热、机械破碎）能耗较高，但结合低能耗策略（如挤出造粒）已实现商业化应用。生物预处理（真菌/酶）环保性好，但处理周期长、效率相对偏低。在过程强化方面，功能碳材料（如生物炭、活性炭）可通过促进种间直接电子传递（DIET）将甲烷产率提升20%–50%，并有效缓解挥发性脂肪酸抑制；微量元素（Fe、Se、Ni等）作为关键酶辅因子，对产甲烷菌代谢具有调控作用；复合材料（如磁性生物炭）可进一步增强电子传递与吸附性能，展现出更强的技术潜力。此外，微曝气与氢气注入等介质注入调控策略也在中试阶段获得验证：微曝气可刺激兼性水解菌群，使甲烷增产6%–10%；氢气注入配合沼气回流可实现甲烷纯度提升至89%以上。文章最后强调，单一技术难以解决所有瓶颈，未来应发展“低能耗预处理–共消化–导电材料–介质调控”的集成工艺，并结合机器学习与生命周期评价模型进行参数优化与工程评估，推动厌氧消化技术向低碳、高效、经济可行的方向发展。
期刊简介：
《Biomass and Bioenergy》是爱思唯尔（Elsevier）旗下专注于生物质与生物能源领域的国际权威期刊，位于中科院分区农林科学大类二区及JCR多个小类的Q1区。该刊聚焦生物资源、化学与生物转化过程以及生物质产品的创新研究，旨在为可再生能源与材料领域提供前沿成果交流平台。
（文、图/初晓冬，初审/高旭，复审/晏娟，终审/陈小举）