近日，我校生物质工程研究院谢君教授团队在种养废弃物高效水热预处理和生物质厌氧转化方面取得新研究进展，谢君教授及余强研究员两项研究成果发表在国际知名学术期刊上，相关成果同时申请发明专利多项。
华南地区光热、降水资源优越，农林牧渔产业发达，并且具有大量亚热带特色作物。随着第一产业快速发展和深加工规模的扩大，农业源废弃物大量产生，造成的环境问题日渐严重。将废弃物厌氧转化为生物质能源不仅可以避免环境问题产生，还可以实现废弃物的资源化、能源化、高值化利用，有效助力“百千万工程”和绿美广东建设。
针对种养废弃物性质差异大，天然结构致密，厌氧消化效率低的问题，研究团队发明了共水热预处理耦合厌氧发酵（CHTP-AD）技术，可显著提高废弃物的厌氧消化效率及沼气产量。团队采用高碳生物质与富氮生物质作为反应底物，探索了具有显著理化特性差异的生物质共水解过程有机质析出与解聚特性，获得了最优的产甲烷工艺。还对生物质水解产物、甲烷转化路径、微生物生化转化效率及厌氧系统稳定性做了研究，进一步阐明水热预处理促进厌氧发酵的协同机制，为农林废弃物资源化能源化转化提供了理论和技术支撑。此研究成果发表在Chemical Engineering Journal (工程技术一区，Top，影响因子15.1)上，题目为“Combined hydrothermal pretreatment of agricultural and forestry wastes to enhance anaerobic digestion for methane production”，文章第一作者为博士生邹金拓, 通讯作者为谢君教授和余强研究员。
研究团队还评估了华南地区多种特色种养废弃物的厌氧消化性能，研究了甲烷产量与原料特性之间的相关性，建立了用于预测甲烷产量的人工神经网络模型。为解决厌氧消化后沼液消解利用的问题，发明了基于沼液回用的水热预处理（HPBSR）技术，可显著提高废弃物的厌氧消化效率及沼气产量。此研究成果发表在Industrial Crops and Products (农林科学一区，Top，影响因子5.9)上，题目为“Hydrothermal pretreatment based on biogas slurry recycling to improve methane yield of typical plant wastes from South China”，文章第一作者为硕士生刘香檬，通讯作者为余强研究员和谢君教授。
生物质工程团队的宗旨是“开发生物质废物转化利用技术体系，创新农业代谢共生模式，推动乡村振兴，支撑‘双碳’战略”。以上研究得到了国家重点研发计划（2023YFC3905800）、国家自然科学基金（52276192）、广东省基础与应用基础研究基金（2023B1515020094）等项目的支持。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150313
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.116686
文图/生物质工程研究院