近年來(lái)，我國(guó)高度重視秸稈綜合利用工作，建立了秸稈綜合利用協(xié)調(diào)機(jī)制，研究推進(jìn)秸稈綜合利用的相關(guān)政策和重大問(wèn)題，先后出臺(tái)了一系列政策，進(jìn)一步推動(dòng)秸稈綜合利用和禁燒工作。雖然秸稈綜合利用工作取得了一定成效，但仍然存在秸稈收貯運(yùn)難、配套農(nóng)機(jī)不足、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善、收貯運(yùn)體系制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展、利用技術(shù)有待進(jìn)一步提高等問(wèn)題。為此，全國(guó)政協(xié)主席俞正聲于2016年7月7日下午在京主持召開(kāi)第52次雙周協(xié)商座談會(huì)，委員們?cè)跁?huì)上圍繞“加強(qiáng)農(nóng)作物秸稈綜合利用”建言獻(xiàn)策。秸稈制備生物燃?xì)膺M(jìn)行能源化利用是秸稈綜合利用的重要手段之一。
目前，我國(guó)厭氧消化制備生物燃?xì)獾闹饕鲜切笄菁S污和工業(yè)有機(jī)廢水廢渣，且以該類(lèi)原料制備生物燃?xì)獾募夹g(shù)已經(jīng)成熟。然而，秸稈沼氣技術(shù)目前還不成熟，復(fù)雜的木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)是阻礙其生物降解和利用的主要因素，不均衡的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（C/N）和濕式發(fā)酵原料上浮性是秸稈沼氣大規(guī)模應(yīng)用的障礙。由于秸稈找不著有效的出路，秸稈禁燒始終難以徹底解決。因此，針對(duì)秸稈厭氧消化制備生物燃?xì)獯嬖诘钠款i，有必要研究低成本低能耗的秸稈預(yù)處理技術(shù)、開(kāi)發(fā)與秸稈原料特性相適應(yīng)的厭氧消化工藝，提高秸稈原料降解率、產(chǎn)氣率，縮短發(fā)酵停留時(shí)間，提高厭氧消化系統(tǒng)穩(wěn)定性。
針對(duì)秸稈厭氧消化制備生物燃?xì)獯嬖诘募夹g(shù)瓶頸，中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所李東副研究員從秸稈厭氧水解和產(chǎn)甲烷動(dòng)力學(xué)、秸稈強(qiáng)化水解產(chǎn)甲烷工藝、秸稈與糞便混合消化等3個(gè)方面開(kāi)展相關(guān)研究。前期已經(jīng)完成了秸稈厭氧水解和產(chǎn)甲烷動(dòng)力學(xué)研究，相關(guān)成果已經(jīng)發(fā)表在Energy。目前在秸稈厭氧水解和產(chǎn)甲烷動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，提出了中溫厭氧消化-水熱處理-高溫厭氧消化（M-H-T）的秸稈厭氧消化制備生物燃?xì)庑鹿に嚕摴に嚨奶攸c(diǎn)在于先進(jìn)行中溫厭氧消化，將溶解性糖類(lèi)、易水解半纖維素和易水解纖維素甲烷化，然后再進(jìn)行高溫水熱處理強(qiáng)化木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)水解，最后進(jìn)行高溫厭氧消化。該方法不僅提高了木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的水解效率，還避免了溶解性糖類(lèi)在高溫條件下進(jìn)一步降解生成羥甲基糠醛等厭氧消化抑制物，也避免了溶解性糖類(lèi)和氨基酸/蛋白質(zhì)在高溫條件下生成梅拉德反應(yīng)產(chǎn)物，從而消耗厭氧消化產(chǎn)甲烷可利用的碳源。該工藝與傳統(tǒng)中溫厭氧消化相比，甲烷產(chǎn)率提高20%；與傳統(tǒng)高溫厭氧消化相比，甲烷產(chǎn)率提高17%；與先水熱處理再中溫厭氧消化相比，甲烷產(chǎn)率提高31%。該M-H-T工藝可以和生物燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)（CHP）工藝結(jié)合，將生物燃?xì)獍l(fā)電余熱用于秸稈的水熱處理和中高溫厭氧消化的增溫保溫。
本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院重要方向項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目的支持。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Bioresource Technology.