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为解决禽畜粪便（PL）单独厌氧消化受氨抑制、椰棕髓（CP）未充分利用等问题，研究人员开展 PL 与脱木质素 CP 共消化产沼气研究。结果显示 R1（PL:DCP 为 3:1）沼气产量最高，且特定模型可预测产量，对绿色能源生产意义重大。
在当今世界，人口的爆炸式增长和经济的飞速发展，让人们对蛋白质的需求与日俱增。为了满足这一需求，大量集中式动物饲养场应运而生，随之而来的是海量禽畜粪便（Poultry Litter，PL）的产生。这些禽畜粪便可不简单，里面不仅有家禽的排泄物、羽毛、尿液，还有用于铺垫的锯末等。传统处理禽畜粪便的方法存在诸多弊端，一方面，禽畜粪便中的营养成分不稳定，容易渗入水资源，引发水体富营养化，对水生生物的生存构成严重威胁；另一方面，禽畜粪便在降解过程中会释放出硫化氢、氨气、挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acids，VFAs）等有臭味的气体，不仅让附近居民呼吸不适，还加剧了空气污染。全球每年大约会产生 2000 万吨禽畜粪便，然而，通过厌氧消化转化为沼气的比例仅有 30 - 40%。
与此同时，椰棕髓（Coir Pith，CP）在东南亚国家的相关产业中大量产生。每生产 1 吨椰棕纤维，就会产生近 2 吨的椰棕髓作为废弃物。以往，椰棕髓常因其持水性被用于旱地农业，但更多时候被随意丢弃在陆地或水体中。这导致椰棕髓中的酚类化合物渗入环境，同样造成了水体富营养化和水污染。实际上，椰棕髓富含碳元素，却一直未被充分挖掘用于生物甲烷生产的潜力。而且，像椰棕髓这种难降解的物质，在用于厌氧消化前还需要进行预处理。
在这样的背景下，为了探寻更可持续的废弃物处理和能源生产方式，来自印度喀拉拉邦特里苏尔政府工程学院（隶属于 APJ 阿卜杜勒?卡拉姆科技大学）的研究人员，开展了一项极具意义的研究。他们将禽畜粪便与经过超声辅助碱性脱木质素处理的椰棕髓（Delignified Coir Pith，DCP）在 5 升的间歇式反应器中进行共消化实验，实验持续 100 天，保持中温条件。该研究成果发表在《Biomass and Bioenergy》杂志上。
研究人员为开展这项研究，采用了多种关键技术方法。首先是对样本的采集，禽畜粪便取自附近的家禽养殖场，椰棕髓则来自附近的椰棕纤维加工单位。其次，对椰棕髓进行了超声辅助碱性预处理，使椰棕髓的脱木质素率达到约 70.8% ，以降低其难降解性。实验过程中，定期监测 pH 值、挥发性脂肪酸含量、氨氮、碱度和化学需氧量（COD）等指标。同时，通过改变禽畜粪便与脱木质素椰棕髓的比例，设置了 R1（3:1）、R2（1:1）、R3（1:3）三个实验组，并保持总固体（Total Solids，TS）含量为 12%。最后，利用修正的 Gompertz 模型、逻辑模型和一级模型，对实验数据进行分析，预测生物甲烷的生产潜力。
下面来看看具体的研究结果：
- 生物甲烷产量：在消化过程结束后，R1、R2、R3三个反应器中累积产生的生物甲烷量分别为 3772 毫升、1981 毫升和 1294 毫升。其中，R1的生物甲烷产量最高，达到 90.3 升 CH4/ 千克挥发性固体（Volatile Solids，VS），而 R2和 R3的产量相对较低，分别为 49.8 升 CH4/ 千克 VS 和 40.5 升 CH4/ 千克 VS。这表明，禽畜粪便与脱木质素椰棕髓的比例为 3:1 时，更有利于生物甲烷的产生。
- 模型预测效果：基于实验数据，研究人员使用修正的 Gompertz 模型、逻辑模型和一级模型对生物甲烷的生产潜力进行预测。通过对比各模型的性能参数发现，修正的 Gompertz 模型和逻辑模型都能够较好地预测禽畜粪便与脱木质素椰棕髓共消化过程中的生物甲烷产量。这为后续相关研究和实际生产提供了有效的预测工具。
- 协同效应：富含氮元素的禽畜粪便与富含碳元素的脱木质素椰棕髓共消化时，产生了协同效应，促进了生物甲烷的生成。这种协同作用得益于两者合理的 C/N 比（在厌氧消化的适宜范围内，即 20 - 30 之间），为厌氧微生物的生长和代谢提供了良好的环境。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：禽畜粪便与脱木质素椰棕髓共消化产沼气的方式具有可行性。在中温条件下，禽畜粪便与脱木质素椰棕髓比例为 3:1 的 R1反应器，生物甲烷产量最高。同时，修正的 Gompertz 模型和逻辑模型可用于预测该共消化过程的生物甲烷产量。这项研究为禽畜粪便和椰棕髓这两种废弃物的资源化利用开辟了新途径，有助于推动绿色能源的生产，符合联合国可持续发展目标中关于清洁和负担得起的能源（SDG 7）的要求。它不仅解决了禽畜粪便和椰棕髓带来的环境问题，还实现了废弃物向能源的转化，对缓解能源危机和环境保护具有重要意义。未来，有望在此基础上进一步优化共消化条件，提高生物甲烷的产量和生产效率，为可持续发展提供更有力的支持。
