导电材料强化厌氧消化：可持续路径还是隐性碳负担？性能提升与循环策略的生命周期综合评价

本综述通过整合生命周期评价（LCA）和成本效益分析（CBA），系统评估了生物炭、铁基材料及复合导电材料在厌氧消化（AD）系统中的环境与经济效益。研究发现，铁基复合材料提升甲烷产量达36%，但铁材料生产碳排放占系统44%；通过材料循环（5次）与消化渣制备生物炭可实现净负排放（减排113.8–184.9%）并提升经济收益（191.8–264.8%），为导电材料AD系统的闭环设计提供关键策略依据。

　　

作用机制：从电子传递到微生物协同

在厌氧消化（AD）系统中，导电材料通过介导种间电子传递（Interspecies Electron Transfer, IET）显著提升过程效率。Li等（2018）的研究表明，在高温条件下添加生物炭可使餐厨垃圾与污泥共消化时的甲烷产量提升60%，并缩短延滞期。生物炭的多级孔结构通过增强微生物固定化促进生物膜形成，其碱性表面官能团……

排放从何而来？

导电材料介导的AD系统的碳中性深受材料相关排放的影响，其实际排放量常超出理论预测（Lv等，2025）。我们的分析显示，材料生产与投放贡献了系统总排放的3–44%，且不同材料类型间差异显著。铁基材料因高能耗冶炼过程成为主要排放源（占比≤44%）……

导电材料可实现经济可行性

AD系统的经济可行性是规模化应用的关键考量，尤其在引入导电材料提升甲烷产量时。我们的分析表明，结合材料回收与消化渣资源化策略时，导电材料可显著提高系统收益。若无这些策略，经济表现差异显著：生物炭系统因高生产成本和有限的甲烷增产而面临净亏损，而……