铁碳材料调控提升厨余垃圾半嗜热厌氧消化效能：能量供给与遗传信息处理的协同机制

本文系统探讨了铁碳材料对中温（MAD）和半嗜热（STAD）高固体厌氧消化（HSAD）的强化作用。研究表明，添加50 g/L铁碳材料可显著提升甲烷产率（STAD系统达86.38 mL/g VS/d），通过促进电子传递链（ETC）、ATP合成（V/A型ATP酶）及遗传信息处理相关酶基因表达，形成能量供给与微生物代谢的正反馈循环，为高效有机废弃物资源化提供了新策略。

　　

Highlight

铁碳材料通过能量供给和遗传信息处理的协同作用，显著增强了中温和半嗜热高固体厌氧消化系统的性能。

Anaerobic digestion system performance

图1展示了添加铁碳材料后MAD和STAD系统的表现。反应第2天后，所有系统进入滞后期（图1a）。各系统pH值处于较低水平（pH < 6.0），如图1c所示。在此pH范围内，微生物活性受到抑制，显著影响了甲烷产量。反应第4天，STAD系统中的挥发性脂肪酸（VFAs）和铵态氮（NH₄⁺-N）浓度显著高于MAD系统。

Conclusion

本研究探讨了在不同温度下添加铁碳材料对厨余垃圾厌氧消化的影响。添加50 g/L铁碳材料使MAD和STAD系统的累积甲烷产率分别提高了128.31%和286.96%。此外，MAD系统具有更低的电荷转移电阻和更强的电子存储能力。微生物群落结构分析结果还显示，MAD系统中的电活性细菌（Syntrophomonas）有所增加。