菌群预处理对高粱秸秆乙醇-甲烷联合转化效率的影响

生物燃料的生产和利用可减少人类对化石能源的依赖.秸秆富含木质纤维素,是生产生物燃料的重要原料之一,但其结构致密、复杂,生物降解难度大,需要预处理以提高能源转化效率.本研究利用复合菌系MC1预处理高粱秸秆,分析了不同处理时间秸秆的降解特性,比较了秸秆单产甲烷发酵与乙醇-甲烷联产发酵的生物转化效率.结果表明:复合菌系MC1能有效降解高粱秸秆,预处理5 d秸秆的质量损失率达到39.64％,其水解液中可溶性化学需氧量(sCOD)及挥发性有机酸(VFAs)浓度达到最高,分别为8.10 g·L-1和2.92 g·L-1.预处理后秸秆单产甲烷发酵时,5 d-预处理体系的甲烷产量(以挥发性固体计)最大,达到180.68 mL·g-1,比未处理秸秆提高了60.56％.预处理后秸秆乙醇-甲烷联产发酵时,5 d-预处理体系乙醇(以挥发性固体计)和甲烷产量最高,分别为79.18 g·kg-1和239.50 mL·g-1,比未处理秸秆分别提高了173.78％和138.74％,且总产能达到11947.04 kJ·kg-1,是未处理秸秆总产能的2.45倍.高粱秸秆预处理后进行乙醇-甲烷联产比其单产甲烷总产能高出8.21％～65.06％,表明微生物菌群MC1预处理与乙醇-甲烷联合转化是提高高粱秸秆能源转化效率的有效手段.