为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构，实现木质纤维素原料的高效利用，研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂，具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势，在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力，得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上，综述了氯化胆碱DESs的合成及性质，预处理木质纤维素的作用机理，对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究，指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响，认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率，并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。
微藻作为第三代生物质能源，在废水处理方面具有巨大潜力。为了寻求更加经济的处理方法，利用微藻与其他微生物共培养可以促进微藻絮凝收获并提高生物量和脂质产量，从而降低微藻废水处理的成本。本文归纳了微藻共培养体系的类型以及微藻共培养处理废水的机理、体系设置和影响因素，总结了微藻利用废水作为生长基质生产高价值副产物的研究现状，并指出了微藻共培养处理废水资源化利用的前景与挑战。
碳达峰与碳中和战略目标是中国应对全球性气候变化、实现人类命运共同体、推动自身发展节能减排的自我加压和大国担当。为了实现“双碳”目标，本研究以某日产2万m3生物燃气实际工程为案例，利用生命周期评价(LCA)的方法对其进行环境影响评价，研究将整个生命周期分成3个阶段：原料的收集与预处理、中高温厌氧发酵和沼气资源利用三个阶段，建立了该沼气厌氧发酵工程的评价清单，结果表明此生物燃气工程的净产能可达2494064.6 kg/a，与传统煤炭发电相比较，其降低环境影响的能力为234.9038 kpt/a，减弱率为32.89%。说明其具有良好的产能效益和生态环境效益，基于国内外生物燃气产业发展的现状及“双碳”愿景下面临的机遇和挑战，说明中国未来生物燃气产业发展有巨大潜力。
为了研究培养基种类及成分对单针藻产油特性的影响,充分挖掘单针藻产油潜能,以Monoraphidium sp. HDMA-11为供试藻株,以细胞数监测、干重法和尼罗红染色法检测了BG-11培养基、BBM培养基、TAP培养基、D1培养基和SE培养基对藻株生长速度、生物量及含油量的影响,并对藻株可利用的碳源、氮源种类及浓度进行筛选与优化。结果表明,TAP培养基可极大缩短藻株培养周期,使藻株生物量生产率提升了127%,油脂生产率提升了117%。当乙酸添加量为2 mg/L,氯化铵浓度为750 mg/L,藻株的产油指标进一步提高。优化后藻株的生物量生产率为70 mg/(L·d),较初始培养条件提升了218%,优化后藻株的油脂生产率为315 RFU/(L·d),较初始培养条件提升了116%。本研究优化了Monoraphidium sp. HDMA-11的培养条件,明确了乙酸和氯化铵浓度对藻株生长特性及产油指标的影响,为进一步挖掘藻株产油潜能提供了数据支持。
为了提高农作物秸秆和畜禽粪便的利用率,通过在沼气厌氧发酵系统中添加降解纤维素类复合菌系,以提高产气性能。试验以玉米秸秆和牛粪为原料,在发酵温度为37℃,固体物浓度为20%,接种物含量为30%,粪草比为1:2的发酵条件下中接入1%的复合菌系进行厌氧干发酵产沼气的研究。试验结果表明由Bacillus siamensis和Bacillus subtilis subsp. Stercoris构成的复合菌系使沼气产量提高25%,甲烷产量提高55%,原料产气分别为86.4 mL/gTS和111.4 mL/gVS。试验为纤维素类生物质能的利用提供了一定的参考价值。
生物质厌氧消化技术是目前最成熟、应用最广泛的生物质能利用技术之一,目前已制定部分建设和生产标准,但未形成完整的标准体系,影响了该产业的发展。通过对德国、加拿大、美国等生物质厌氧消化技术发达国家的相关标准分析,结合中国生物质厌氧消化技术产业发展的现状以及市场需求,从产业链的角度提出了中国生物质厌氧消化技术标准体系框架。该体系分为基础标准、通用标注和专用标准3个层次,并按照产业和市场需求对近期拟制定的标准提出相关建议,该标准体系的提出有利于提高生物质厌氧消化技术领域的标准设置和管理水平,减少标准之间的重复与矛盾,为该行业的发展提供技术支持和理论保障。
研究裂解温度对污泥生物质炭基础理化性质的影响,为安全、合理、高效处置污泥提供理论依据。将干燥污泥分别在200、300、500、700℃下进行热裂解处理(SBC200、SBC300、SBC500、SBC700),获得污泥生物质炭,测定其基础理化特性。结果表明：不同温度制备的污泥生物质炭表面颗粒结构完好,孔径范围均集中在10~50 μm,其中低温生物质炭SBC200表面较光滑,最可几孔径和中值孔径最大,分别为20.1 μm和14.8 μm,高温生物质炭SBC700表面较粗糙,比表面积最大,为5.98 m2/g。随裂解温度的提高,污泥生物质炭的产率、含水量、电导率、挥发分、阳离子交换量显著下降,全碳、氧、全氮、氢含量、有效磷和铵态氮均逐渐降低,pH和灰分含量显著增加。将污泥制备成生物质炭,是安全处置污泥的有效途径,低温制得的污泥生物质炭具有更大的提高土壤肥力的潜力,而高温制得的生物质炭在改良土壤酸性的应用上具有更大的潜力。
为探究烟叶密集烘烤中经济性和实用性较强的生物质能源,笔者归纳了当前密集型烤房上使用较多的气体、液体、固体生物质能源的应用现状,在总结了3种生物质能源对烟叶烘烤质量影响和能源转化设备技术成熟度的基础上,依据经济性和实用性分析了3种生物质能在密集烤房上应用所具有的优势和局限。最后得出固体生物质颗粒燃料是当前和今后密集烤房应用前景中最好的一种生物质能,指出未来应从加强原料配方研究、持续提升颗粒燃料燃烧机技术改进、并融入大农业物联网技术以实现精准烘烤。
