利用酸发酵液作为咖啡废弃物热化学预处理催化剂提升甲烷产量的创新策略

《Fuel》：Beyond two-phase anaerobic digestion: using acidogenic fermentation-derived liquor as a catalyst for thermochemical pretreatment of coffee wastes prior to methanogenesis

本文创新性地提出将酸发酵液（SCFAs）作为热化学预处理催化剂，用于咖啡渣（SCG）的厌氧消化前处理，实现了甲烷产量提升68%（380.93 NmL g?1 SCG）和产率提高57%（24.13 NmL g?1 SCG h?1）。该策略通过整合两相厌氧消化（TPAD）与自催化预处理，为木质纤维素废弃物（LW）的资源化提供了可持续的解决方案。

　　

亮点

本研究提出了一种创新方法，通过利用咖啡加工废水（CPWw）中的天然短链脂肪酸（SCFAs）作为热化学预处理催化剂，显著提升咖啡渣（SCG）的甲烷产量。该方法避免了合成化学品的使用，实现了废水与废渣的协同资源化。

结论与展望

本研究创新性地验证了在两相厌氧消化系统中插入热化学预处理步骤的可行性，直接使用酸发酵液作为反应介质。采用发酵后的CPWw进行预处理，使甲烷产量最高提升68%（从226.75 ± 53.49 NmL g^?1 SCG增至380.93 NmL g^?1 SCG），甲烷产率提高约57%（从15.39 ± 0.81 NmL g^?1 SCG h^?1增至24.13 ± 1.05 NmL g^?1 SCG h^?1）。微生物群落分析表明，纤维素和半纤维素降解菌属（如Hydrogenispora、Mesotoga、Longilinea）显著富集，产甲烷菌属Methanosaeta占据主导地位。该策略为咖啡废弃物转化为沼气提供了一条可持续、经济且环保的新途径。

作者贡献声明

M.E.S. Dias: 文稿审阅。L.T. Fuess: 文稿审阅。E.W. Nogueira: 文稿审阅。G. Tommaso: 文稿审阅、监督、资源、项目管理、调查、数据整理、概念化。

资助

本研究获得圣保罗研究基金会（FAPESP）[项目编号2022/10615–1, 2021/15022–6和2020/07737–2]以及高等教育人才改善协调委员会（CAPES）的资助。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本研究报告的已知竞争性财务利益或个人关系。