资源高效利用与废水介导的木质纤维素残渣水热碳化：集成生物电化学系统中的能源潜力与环境权衡

《ACS ES&T Engineering》：Resource-Efficient and Wastewater-Mediated Hydrothermal Carbonization of Lignocellulosic Residue: Energy Potential and Environmental Trade-Offs in Integrated Bioelectrochemical Systems

研究将新鲜污水和堆肥渗滤液作为水解热解介质，结合微生物燃料电池处理废水，发现污水替代可降低103%水足迹和25%淡水富营养化风险，其中新鲜污水基氢化炭燃烧指数显著优于标准水和堆肥渗滤液基产物，证明其可持续性。

　　

随着全球社区面临能源资源压力、淡水供应紧张以及木质纤维素废弃物管理问题的日益严峻挑战，水热碳化（HTC）成为一种将生物质转化为高能量密度水碳（HC）的可行方法。然而，干原料的水热碳化过程需要外部水介质，这进一步加剧了对淡水资源的压力。本研究利用废水（包括新鲜污水（FS）和堆肥渗滤液（CL）作为替代的水热介质，与微生物燃料电池（MFCs）结合，用于HTC后的水资源再利用。研究结果表明，用新鲜污水替代双蒸水（DDW）可使水足迹减少高达103%，淡水富营养化程度降低约25%，且对主要受影响的环境影响类别而言，两者的环境风险相当。相比之下，基于堆肥渗滤液的水碳（HC-CL）途径由于堆肥过程中的上游排放而带来更高的环境负担。燃烧分析显示，基于新鲜污水的水碳的燃烧指数为9.85 × 10^–7 wt %² min^–2 °C^–3，远超过固体燃料的最低标准（约五倍），其性能介于基于双蒸水的水碳和基于堆肥渗滤液的水碳之间。这些发现表明，新鲜污水是HTC过程中替代淡水的可行且可持续的选择，能够在不显著降低燃料质量的前提下提高水资源利用效率。