纳米磁铁矿通过增强电子传递与电子分叉来促进亚热厌氧消化过程

《ACS ES&T Engineering》:Nanomagnetite Promotes Sub-Thermophilic Anaerobic Digestion by Enhancing Electron Transfer and Electron Bifurcation

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月13日 来源:ACS ES&T Engineering 6.3

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   打开图像查看器 摘要 亚温厌氧消化能够加速水解酸化过

  

亚温厌氧消化能够加速水解酸化过程,从而提升甲烷产量,但这一温度范围可能会抑制产甲烷菌的活性,导致基质快速进入与有限的产甲烷转化之间存在动力学不匹配。在本研究中,研究人员利用纳米磁铁矿来增强种间直接电子转移和电子分叉作用,以此缓解这种抑制效应。实验结果显示,与37°C的中温对照组相比,45°C的亚温组累计甲烷产量高出13.3%,而添加纳米磁铁矿后这一数值又提升了11.4%。从机制上看,亚温条件下的消化过程会产生大量乙醇,这些乙醇随后会被氧化,释放出更多能量用于推动电子流出,并将二氧化碳转化为甲烷。然而,由于亚温条件下产甲烷菌的代谢活性较低,电子流动速度会变慢。纳米磁铁矿有助于促进细胞外电子转移并增强电子分叉作用,从而使受阻的电子流动重新定向,进而推动ATP的合成。因此,45°C且添加了纳米磁铁矿的组别中ATP产量增加了37.1%,这很可能促进了F430的生物合成,同时也恢复了亚温条件下的McrA酶活性。这些研究结果表明,纳米磁铁矿可以通过增强种间直接电子转移与电子分叉作用的耦合,缓解亚温条件对产甲烷菌的抑制作用,从而实现高效的甲烷生成。

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