由于人口增长，对替代可持续能源的快速需求是全球最令人担忧的问题之一[1]。预计到2040年，能源需求将进一步增加28%[2]。交通运输部门对传统能源的依赖给化石燃料带来了巨大压力[3]。因此，有必要寻找对环境影响较小且可持续的能源替代品[2]。生物燃料就是其中之一，它不仅减少了化石燃料的消耗，还促进了更广泛的生物经济框架[4]。Biohythane是H?和CH?的混合物，由于其高热值，在当前需求量很大[5]。从稻草（RS）和土豆皮废弃物（PPW）等有机废弃物中通过AD生产Biohythane被认为是最佳的有机废弃物管理策略[6]。尽管AD是生产沼气的良好选择[7]，但需要加入其他参数，如预处理、共消化和添加其他共底物以提高工艺效率[8]。
稻草在世界各地广泛存在。它是一种富含碳的废弃物有机原料，适合用于AD工艺，但由于其木质纤维素的性质，单独消化时由于缓冲能力差，产生的沼气量较少[9]。因此，将稻草与其他共底物和接种物共消化有助于通过提供高缓冲能力、改善pH值和所需的多种营养物质来提高消化效果[10]。土豆皮废弃物（PPW）因其全球普遍存在而被认为是一种可行的共底物。PPW含有大量的淀粉、水分以及纤维素、脂质和半纤维素等营养物质，这些都有助于生物燃料的生产[11]。此外，PPW中的硝酸盐含量较高，其C/N比低于理想的20-30范围。因此，建议将PPW与富含碳的材料（如稻草或园艺废弃物）共消化，以改善C/N比并促进微生物降解[12]。当PPW作为主要底物用于AD时，由于其快速溶解性，会产生过多的挥发性脂肪酸（VFA），从而抑制沼气生产[13]。然而，当PPW与甜菜叶共消化时，沼气产量增加了30-62%[14]。同样，Liang和McDonald[15]报告称，当PPW与PPW发酵残渣（PPW-FR）共消化时，沼气产量增加了60-70%。单底物PPW产生的沼气量为239 L/kg VS，而与PPW-FR共消化后产量为273 L/kg VS。混合比例也会影响土豆与其他主要底物的共消化效果。Mu等人[16]报告称，底物和共底物（土豆废弃物和卷心菜废弃物）的最佳混合比例为2:1时，产生的CH?量为295 mL/g VS。土豆皮不仅适合生产CH?，通过共消化还可以产生大量H?[17]。Cao等人[17]研究了使用土豆皮和曝气及非曝气污泥生产H?的情况，发现曝气污泥可以产生71 mg/L VS的H?[17]。Bouchareb等人[18]发现，在55°C下未经酶处理的条件下，PPW与污泥共消化产生的H?总量为263 mL（I/S比为1:6），而在相同温度下经过酶预处理后，H?产量增加到1088 mL。
通过共消化和预处理可以提高AD中的沼气产量[19]，同时系统中所使用的原料性质也会影响产量[20]。在同一单元中使用多种底物进行共消化有助于废弃物管理，并提高废弃物对能源部门的自给能力。随着原料降解能力的自然提高，工艺效率也会提升。互补的共底物与接种物结合，提供了最佳的pH值、缓冲能力、所需的大量营养素以及来自不同来源的微生物[21]。这有助于提高沼气产量，并保持不同废弃物的经济竞争力[22]。共消化的优势还包括成本分摊和设备的有效利用。此外，由于原料更好的生物降解性，还能延长水力保留时间[23]。因此，为了从难以降解的有机废弃物中提高Biohythane的产量，选择适当的工艺优化策略至关重要。这包括仔细选择合适的底物、共底物、颗粒分布和大小、接种物类型，以及调整所需的干物质含量和理想的底物-共底物及接种物比例。尽管上述研究探讨了有限工艺参数的影响，部分文献也研究了操作方面的优化[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8],[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19],[20],[21],[22],[23]，但尚未有针对Biohythane生产的多标准优化研究。为了填补这一空白，本研究的目的是通过厌氧共消化木质纤维素废弃物（即稻草和PPW）来进行全面的优化，以提高Biohythane的产量。具体来说，目标是通过使用混合接种物（CDS & AS）在固定的11%干物质含量下，探索四种不同底物-共底物比例下的厌氧工艺性能。
因此，本研究的新颖之处在于系统地多标准优化了Biohythane的生产，整合了难处理底物和共底物、两种不同的接种物以及受控的操作条件。这项工作展示了一种未报道的底物-共底物-接种物-干物质含量配置方法，推进了综合废弃物管理领域，并为生产基于氢的生物燃料提供了可持续途径。该研究展示了综合废弃物管理的可持续方法，为废弃物转化为能源开辟了新的途径。
