西北农林科技大学(754)我校生物质能源与材料交叉研究中心在生物质能源领域取得重要研究进展
文章导读
你是否知道,农业废弃物发酵变天然气的最大“拦路虎”竟是氨氮中毒?西北农林科技大学姚义清教授团队历时多年,首创“逐步驯化”策略,成功破解6000mg/L超高氨氮对产甲烷菌的致命抑制,构建出稳定高效的双路径产甲烷系统。这项成果已在日提纯2万方生物天然气的大型工程中连续验证两年,为农业固废资源化提供可复制的解决方案。技术突破背后,是如何重塑微生物协作网络的惊人智慧。
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近日,我校生物质能源与材料交叉研究中心姚义清教授团队在生物质高值能源化领域取得重要研究进展。研究成果以“An Innovative Strategy for Overcoming Ultra-High Ammonia Nitrogen Inhibition on Anaerobic Methanogenesis via Stepwise Domestication”为题发表在《Microbiome》,论文通讯作者为姚义清教授,博士生吴恒和山东民和生物科技股份有限公司高级工程师董泰丽为论文共同第一作者。
在“双碳”战略背景下,厌氧发酵又一次受到高度关注。然而,高氮类农业固废厌氧发酵过程中易发生氨氮的过量积累,严重抑制产甲烷古菌的活性甚至致死,阻碍生物天然气工程的可持续运营。针对这一产业上的技术痛点,姚义清教授团队创新提出“超高氨氮重构产能微生物策略”,形成稳定的“水解-产酸-产甲烷”微生物协作网络,通过双组分系统调控,最终构建成“氢营养型+乙酸营养型”双路径协同的产甲烷系统,实现了厌氧发酵系统在6000mg/L的超高氨氮浓度条件下稳定运行。
该技术通过与山东民和生物科技股份有限公司2.4万立方发酵规模、日提纯生物天然气2万方的工程历时2年多的合作,验证了本技术的可行性,具备支撑超大型生物天然气工程的潜力。本研究突破高浓度氨氮对产甲烷系统的抑制瓶颈,为大宗农业有机固废无害化处置和资源高效循环提供了可复制、可推广的技术路径。

该工作得到国家重点研发计划项目、陕西省重点研发计划项目和陕西省关键技术攻关项目的支持。
论文链接:yhttps://doi.org/10.1186/s40168-025-02255-y
编辑:王学锋
终审:刘玉峰
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