牛粪与风化煤固态厌氧共发酵：废弃物资源化与清洁能源生产协同增效机制研究

针对畜牧业粪便污染与低质煤炭资源浪费问题，来自国内的研究团队开展牛粪与风化煤固态厌氧共发酵研究，发现其使生物甲烷（biomethane）产量提升4.5倍，并揭示微生物群落（Bacillota/Bacteroidales等）通过氮循环、甲烷代谢及苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）途径协同促进腐殖质形成与能源转化，为废弃物资源化提供新策略。

　　

随着社会发展和肉奶需求增长，中国每年产生大量畜禽粪便，而牛粪的低利用率导致土壤失衡、水体富营养化和氨排放等环境问题。风化煤因低热值、低燃点及弱粘结性常被废弃。两者共同造成污染与资源浪费的双重挑战。通过固态厌氧共发酵实现协同利用，为可持续清洁能源生产和废弃物增值提供了新途径，但其增效机制尚不明确。

结果表明，风化煤与牛粪共发酵使生物甲烷（biomethane）产量较单牛粪发酵提高4.5倍。气相色谱、腐殖质/氨定量及宏基因组分析显示，厚壁菌门（Bacillota）、拟杆菌目（Bacteroidales）、甲烷钙球菌属（Methanocalculus）和甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）是主导的微生物群落，支撑了甲烷增产。宏基因组功能注释表明，辅因子和维生素生物合成、甲烷代谢及氮循环通路显著上调。此外，苯丙氨酸代谢增强（以苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）活性上升为特征）与共发酵中腐殖质含量升高呈正相关。

本研究证实，风化煤与牛粪的协同固态厌氧共发酵显著提升生物甲烷产量，并促进腐殖质形成。结果揭示了微生物介导的增效途径，为废弃物能源转化和环境修复提供了新机遇。