Mn/Ce双金属催化剂强化生物干化堆肥过程：化学氧化与微生物协同促进厨余垃圾快速腐殖化

《Bioresource Technology》：Addition of chemical oxidation catalysts accelerates heating and humification in biodrying-enhanced composting process for kitchen waste

本研究创新性地将Mn/Ce双金属催化剂引入生物干化强化堆肥（BEC）体系，通过催化生成活性氧（ROS）显著加速脂质/蛋白质降解（24 h内提升97.5%/41.0%），使高温期提前10 h并延长19 h。催化剂协同富集嗜热功能微生物（Melanocarpus等），上调木质素降解基因表达，促使腐殖酸/富里酸比值提升32.5%，最终实现9天快速腐熟。该研究为厨余垃圾资源化提供了化学-生物耦合新策略。

　　

Highlight

化学氧化催化剂（Chemical Oxidation Catalysts）的加入犹如给堆肥系统安装了"加速引擎"：Mn/Ce双金属催化剂在24小时内将活性氧（ROS: H₂O₂, ·OH, ·O₂^?）产量提升21.8-37.4%，让脂质和蛋白质的降解效率像坐上了火箭——分别飙升97.5%和41.0%！这种"化学助推"效应释放出比对照组多60%的热量，使高温期提前10小时报到，并额外停留19小时，为微生物团队创造了完美的"桑拿环境"。

Changes in physicochemical properties during composting

堆肥初期的48小时就像一场温度竞赛（图1a）：催化剂处理组（CT）的温度曲线一路领先，平均温度显著高于沸石组（SP）和空白组（CK）（51.4°C vs 48.7°C vs 45.9°C）。CT组仅用27小时就冲过55°C终点线，比SP和CK分别快5小时和10小时进入高温阶段。这种"热力爆发"还带动了水分蒸发——CT组24小时内失重1.44±0.21 kg，比CK多排出32.5%的水分，相当于给堆体做了个"高温瑜伽"。

Conclusion

催化剂辅助的BEC工艺如同开启了堆肥"快进模式"，仅用9天就完成腐熟。活性氧（ROS）团队扮演"先锋爆破手"，快速氧化易降解有机物；同时·OH自由基像"分子剪刀"般破解木质素顽固结构。这种化学-生物联合作战不仅增加了腐殖前体物资储备，还将腐殖酸/富里酸比值提升32.5%，让堆肥产品实现从"及格"到"优秀"的跨越。ICP-MS检测显示锰铈残留量均在安全线内，为这项技术贴上了"绿色通行证"。