人類生產(chǎn)生活所用的燃料先后經(jīng)歷了薪柴、煤炭、石油、天然氣等過程，從發(fā)展規(guī)律中可以看出，燃料的氫碳比逐漸提高，這預(yù)示著未來能源將可能以無碳的氫能為主。氫是一種清潔的能源，制備來源廣泛，其中發(fā)酵制氫技術(shù)由于可以處理利用各種有機(jī)廢棄物而備受青睞。目前以糖和淀粉為原料的厭氧發(fā)酵制氫技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，但是以木質(zhì)纖維素為主要成分的秸稈作為原料的發(fā)酵制氫還存在技術(shù)瓶頸，這主要是因?yàn)閺?fù)雜的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)阻礙了微生物降解和利用。
針對秸稈發(fā)酵制氫存在的技術(shù)瓶頸，中國科學(xué)院成都生物研究所劉曉風(fēng)課題組的李東副研究員，提出微氧條件強(qiáng)化木質(zhì)纖維素胞外水解的假設(shè)，開展微氧發(fā)酵產(chǎn)氫研究，目前獲得了新進(jìn)展。通過微氧和厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫的對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫相比，微氧發(fā)酵的原料產(chǎn)氫率能夠提高約44%，微氧發(fā)酵的氧化還原電位（ORP）為-300~-150mV，微氧條件能夠耐受較高的揮發(fā)性有機(jī)酸濃度。通過微生物群落對比分析發(fā)現(xiàn)，兩種發(fā)酵系統(tǒng)均存在Enterococcus、Bacteroides、Peptoclostridium、Clostridium等四個(gè)對發(fā)酵產(chǎn)氫有重大貢獻(xiàn)的菌屬，而微氧發(fā)酵系統(tǒng)中還存在Citrobacte和Escherichia兩個(gè)對發(fā)酵產(chǎn)氫有貢獻(xiàn)的菌屬；乳酸菌Lactobacillus mucosae和Bifidobacterium animalis的存在對厭氧和微氧發(fā)酵產(chǎn)氫均具有不利影響。該研究為秸稈發(fā)酵制氫提出了新方向。
本研究得到了國家自然科學(xué)基金（21106145、21476222）的支持。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在International Journal of Hydrogen Energy,2016,41(12):5456-5464.