综述：秸秆高固厌氧消化产甲烷全周期综合评估更新：聚焦性能提升与循环经济

这篇综述系统评述了秸秆高固厌氧消化（HSAD）技术的最新进展，涵盖从原料预处理到沼气提纯的全周期过程，重点探讨了提升甲烷产量的策略（如优化微生物群落、反应器设计）及其在循环经济中的整合应用（如减少CO2排放、消化渣资源化），为农业废弃物能源化提供了系统性解决方案。

　　

秸秆高固厌氧消化的全周期挑战与机遇

秸秆的能源潜力与处理困境

全球秸秆年产量达数十亿吨，主要来自小麦、玉米等谷物作物。这类富含纤维素（40-60%）的生物质可通过高固厌氧消化（TS > 10%）转化为热值17,900-26,900 kJ/m³的沼气，相当于0.7kg无烟煤的能量。但高固体系（HSAD）面临传质效率低、酸积累等瓶颈，导致甲烷产率不足传统液态消化（L-AD）的30%。

性能提升的四维策略

1. 原料预处理：氨水浸泡使稻秆甲烷产率提升261%，零价铁联合CaO₂处理小麦秸秆产气量达154.1 mL/g VS；

2. 工艺调控：猪粪与玉米秆共消化（C/N优化至20-30）使产气量飙升至549.82 mL/g VS；

3. 微生物驯化：渗滤液回流可富集产甲烷古菌（Methanosaeta占比>60%）；

4. 反应器革新：分层进料设计缓解酸抑制，容积产率提高40%。

循环经济的三重闭环

1. 能源闭环：沼气提纯后用于发电或车用燃料；

2. 农业闭环：消化渣作为有机肥替代化肥，减少NO_x排放；

3. 环境闭环：每吨秸秆处理可减排1.8吨CO₂当量。

未来突破方向

需开发低成本预处理技术（如生物酶制剂）、智能监控系统（实时调控pH/ORP）以及政策激励体系（碳交易挂钩）。将HSAD嵌入"种植-能源-农业"大循环，有望实现秸秆处理从"废弃物"到"负碳资源"的跨越。