冻融预处理提升玉米秸秆厌氧消化效能：甲烷产量、能源效率与经济分析的关键突破

在寒冷地区，为提升玉米秸秆产甲烷性能，研究人员开展冻融（FT）预处理对其厌氧消化影响的研究。发现甲烷产量随 FT 转换频率增加而提高，引入水的 FT 预处理经济效益更高。该方法高效节能，对提升木质纤维素材料生物甲烷产量意义重大。

　　考虑到寒冷地区的气候条件，研究提出利用冻融（FT）预处理来增强玉米秸秆的产甲烷性能，并探究了在 FT 预处理中引入水或碱对厌氧消化的影响。研究发现，随着 FT 转换频率的增加，甲烷产量有所提升。在 2.5% NaOH 和 4 次 FT 循环的条件下，经 NaOH/FT 预处理的样本，其葡聚糖含量最高（53.29±0.74%），木质素含量最低（4.25±0.46%），实现了最高的甲烷产量，达到 326.8±9.2 mL/g VS。与此同时，最大能量转换效率和工艺能量效率分别为 87.2% 和 84.1%。甲烷产量与葡聚糖含量呈正相关，与木聚糖和木质素含量呈负相关。NaOH/FT 预处理显著影响了样本的组成和结构，NaOH 的化学改性与 FT 的物理破坏相结合，提高了玉米秸秆的转化效率。与对照组（CK 组）相比，引入水和 NaOH 分别使甲烷产量提高了 11.9 - 76.3% 和 27.3 - 96.3%。然而，与水相比，NaOH 对甲烷生成的促进作用有限，且在经济上并不有利。因此，在 FT 预处理中引入水可获得更高的经济效益。此处研究的预处理方法高效节能，在提高其他木质纤维素材料的生物甲烷产量和经济效益方面具有巨大潜力。