作为一种再生利用有机废弃生物质的有效手段，厌氧发酵技术受到了广泛关注。已有的研究表明：在厌氧发酵系统中引入碳材料可以有效地提升厌氧发酵系统的性能。此外，不同基质厌氧共发酵可以利用多种底物之间的协同效应，为厌氧发酵系统提供合适的营养元素和缓冲性能。而将微生物电解池与厌氧发酵系统进行耦合也可以有效地提升厌氧发酵系统的产甲烷性能。
功能材料研究所（FML）研究生邢天撰写的论文“Coconut-shell-derived bio-based carbon enhanced microbial electrolysis cells for upgrading anaerobic co-digestion of cow manure and aloe peel waste（椰子壳衍生生物炭强化微生物电解池耦合厌氧共发酵系统性能提升）”，近期在生物资源技术领域权威英文期刊《Bioresource Technology》（期刊缩写BITE）上在线出版。邢天同学于2018年考入我校FML，是材料物理与化学专业硕士研究生，指导教师为云斯宁教授。
论文采用椰子壳衍生生物炭（CBC）作为微生物电解池耦合厌氧发酵系统（MEC）添加剂，提升了牛粪和芦荟皮废弃物共发酵系统的性能。研究结果表明：当MEC系统的外加电压为0.6 V，CBC添加剂浓度为0.15 wt.%时，MEC系统获得了最高的累积沼气产量（444.20 NmL/g VS）和化学需氧量（COD）去除率（75.46%），与对照组（CK）相比，累积沼气产量和COD去除率提高了80.25%和58.33%。此外，厌氧共发酵系统的沼渣也具有良好的热稳定性（37.12%–50.67%）和总营养含量（35.36–51.58 g/kg）。
生物炭强化微生物电解池提升厌氧共发酵系统性能的示意图和作用效果
为理解生物炭CBC强化微生物电解系统对厌氧发酵性能的作用机制，作者提出了一种策略。一方面，MEC系统促进了底物的降解和CO2还原，从而促进了CH4的产生。同时，CBC凭借其优异的多孔性、导电性和电子交换能力为厌氧微生物提供了良好的繁殖场所，促进了微生物代谢和CH4的产生。另一方面，MEC系统和CBC的耦合作用，改善了发酵系统微生物的生存环境，促进了微生物代谢过程中的电子转移，增加了CH4产量。
这项工作采用生物质衍生生物炭强化微生物电解池，耦合厌氧发酵，提升共发酵系统的综合性能，有望从“废弃物高效降解”、“沼气清洁生产”和“沼渣肥料化利用”等三个方面改善厌氧发酵系统的综合性能，实现有机废弃物（牲畜粪便和农业废弃物等）的资源化综合利用。提出的生物炭强化微生物电解池耦合厌氧发酵系统性能的提升策略，为改善生物电化学系统和开发高性能厌氧发酵促进剂提供了理论基础和技术支持。
在云斯宁导师的悉心指导下，邢天同学认真仔细地完成了整个论文的实验内容、数据采集、后期的手稿撰写、修改以及润色工作。论文被具有国际影响力的著名期刊发表。国际期刊《Bioresource Technology》收录于Elsevier数据库中，在中科院SCI分区中属于1区期刊（大区）。2021年6月30日，科睿唯安（Clarivate Analytics，原汤森路透知识产权与科技事业部）最新公布的《Bioresour Technol》的影响因子（Impact Factor，IF）为9.642。
期刊链接：
https://www.sciencedirect.com/journal/bioresource-technology
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960852421008609?via%3Dihub
媒体报道：
材料人：西安建大云斯宁教授团队Bioresour Technol：椰子壳衍生炭强化微生物电解池耦合厌氧共发酵系统性能提升
https://mp.weixin.qq.com/s/FN-H7QdLRrD8nMz7UE0elg
http://www.cailiaoniu.com/225157.html
