温度与培养模式对餐厨垃圾暗发酵产氢效能及菌群结构的比较研究

本研究通过对比中温(37°C)与高温(50°C)条件下批式(Batch)和补料批式(Fed-batch)培养的产氢(H2)性能，结合修正Gompertz模型和宏基因组分析，揭示高温补料批式培养通过富集梭菌属(Clostridium)、嗜热芽孢杆菌属(Caldibacillus)等菌群，实现最高产氢潜力(775 mL·L?1)和速率(99 mL·L?1·h?1)，为餐厨垃圾能源化提供优化策略。

　　

Highlight

本研究通过系统比较中温(37°C)与高温(50°C)条件下批式(Batch)和补料批式(Fed-batch)培养的产氢(H₂)性能，结合细菌宏基因组分析，揭示了温度与操作模式对暗发酵(Dark Fermentation)过程的协同影响机制。

H₂ production performance of batch cultures

批式培养数据显示，高温第二批培养(T2BC)展现出惊人的产氢潜力(P=775 mL·L^?1)和最大速率(R_m=99 mL·L^?1·h^?1)，较中温条件提升显著。菌群分析发现中温条件下梭菌属(Clostridium)独占鳌头，而高温环境则培育出包含嗜热芽孢杆菌(Caldibacillus)、产己酸菌(Caproicibacter)等在内的"产氢梦之队"，这种微生物多样性红利直接转化为更高的氢气产量。

Conclusions

研究证实高温补料批式培养能有效缓解底物积累抑制，通过构建高活性菌群联盟(如Clostridium+Caldibacillus组合)，将餐厨垃圾转化为清洁氢能的效率推向新高度。未来研究应聚焦喂料策略优化和反应器设计，进一步解锁微生物组与产氢效能的密码。