近期，機電學院姚義清教授團隊在厭氧生物制氫領域取得重要研究進展，研究成果以“Microbial Mechanisms for Higher Hydrogen Production in Anaerobic Digestion at Constant Temperature versus Gradient Heating”為題發表在Microbiome。機電學院農業生物環境與能源工程學科團隊姚義清教授為論文通訊作者，姚義清教授的博士研究生吳恒為第一作者。

氫能是一種二次清潔能源，被譽為21世紀終極能源，也是在碳達峰、碳中和的大背景下，加速開發利用的一種高熱值能源。富含木質纖維素的生物質資源因其儲量豐富、可再生等特點而受到廣泛關注。利用含水率低、單位體積產能效率高的干式厭氧發酵技術，能夠獲取高收率的綠氫，從而應對能源危機和實現生物質的無害化處置。

溫度是決定厭氧生物制氫效率的關鍵因素之一。本研究以農作物秸稈為干式厭氧發酵原料，評估了不同控溫條件下的產氫潛力，發現恒溫條件下的綠氫產率顯著高于梯度升溫。一般而言，梯度升溫可能會導致更多的水解細菌在升溫時被高度富集，從而促進水解過程；同時，可以促進纖維素酶和半纖維素酶的活性，有利于氫氣的生成。而本研究發現微生物代謝活性并沒有在升溫期間得到強化，雙組分系統調節導致環境選擇壓力降低，最終導致梯度升溫條件下產氫率較低。研究結果表明，木質纖維素的水解效率主要取決于產氫和耗氫間的博弈。而通過溫度馴化更易加劇氫氣的損耗。

該研究改變了人們對溫度馴化功能菌群的認知，為高效生物制氫和產氫工程菌株挖掘提供了重要的理論依據，也為助力生物質資源高階能源化、推動能源產業結構優化提供了重要參考。

該研究得到國家、省級和學校相關科研項目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s40168-024-01908-8