环境卫生工程 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (1): 127-127.

• 固废前沿与行业资讯 • 上一篇    下一篇

餐厨垃圾开放式高效定向乳酸生物转化:微生物群落变化及生物固碳效能分析

刘 硕,汪群慧,李 媛,马晓宇,朱文彬,王锘涵,孙海曙,高 明   

  1. 北京科技大学 能源与环境工程学院;论文来源: Bioresource Technology. 2023, 370, 128398. Highly efficient oriented bioconversion of food waste to lactic acid in an open system:Microbial community analysis and biological carbon fixation evaluation. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.128398
  • 出版日期:2024-03-01 发布日期:2024-03-01

  • Online:2024-03-01 Published:2024-03-01

摘要: 1 研究亮点*餐厨垃圾高效生产115 g/L乳酸,产量为0.97 g/g,最大生产速率为6.08 g/(L·h);*糖化和pH控制对于定向乳酸生物转化至关重要;*Enterococcus mundtii CGMCC 2227适用于开放式餐厨垃圾发酵;*生物固碳使二氧化碳排放量减少了21 kg/t。2 背景高压灭菌在发酵底物培养基中引起美拉德反应,导致糖损失和生产成本增加。无灭菌的开放式发酵系统省去了高压灭菌操作,节省了能源。但开放体系容易被其他微生物污染,产生的乳酸会迅速降解为乙酸。因此,开放系统是不稳定的。本研究旨在探究在绿色低碳战略下实现餐厨垃圾的资源化利用,探索一种开放、高效和定向的乳酸生物转化技术。3 研究方法餐厨垃圾取自某高校学生食堂,经分拣除杂、粉碎、糖化后,置于工作容积为400 mL的发酵罐中,不灭菌但接种Enterococcus mundtii CGMCC 22227,通过充氮维持厌氧条件,在43 ℃条件下进行乳酸开放发酵,接种比为10%(v/v),以不接菌或不糖化的餐厨垃圾开放式发酵作空白对照,分别采用实时pH控制或调节初始pH的调节策略。4 主要研究结果糖化处理增加了餐厨垃圾底物中葡萄糖的初始浓度,促进了土著产乳酸菌对底物的利用,未接菌的对照实验组,土著产乳酸菌占优势,抑制了土著产乙酸和乙醇细菌的存活。接种了Enterococcus mundtii CGMCC 2227的实验组,显著提高了餐厨垃圾底物中乳酸的产量和总糖的乳酸转化率,并抑制了土著产乳酸菌产生副产物。同时,较高的初始可发酵糖浓度可以大幅提高乳酸的产率,缩短发酵时间,从而降低乳酸的生产成本。连续实时调控pH 为6.8比仅调控初始pH的最大乳酸浓度提高了4.2倍。仅使用餐厨垃圾中的土著产乳酸菌进行发酵,无法使得微生物群落中的土著产乳酸菌一直处于优势菌群的地位,产乙酸和产乙醇菌的生长增加了副产物的产生。5 结论与展望本研究以糖化餐厨垃圾为原料,在开放模式下,连续实时控制pH为6.8,添加蒙氏肠球菌,建立了高效的生物乳酸生产工艺。结果表明,Enterococcus mundtii CGMCC 2227能够适应复杂的餐厨垃圾底物,在开放体系中占据优势地位。定向乳酸生物转化表现出生物固碳能力,与未接菌实验组相比,每吨餐厨垃圾至少减少21 kg的二氧化碳排放。

关键词: 餐厨垃圾, 开放式发酵, 生物固碳, 生物炼制

[1] 周永泉, 李小伟, 邰 俊. 低剂量纸巾添加对餐厨垃圾和厨余垃圾共消化的影响[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(4): 36-43.
[2] 欧阳创, 张余镕, 邰 俊, 徐先宝, 薛 罡, 李 响. 沼渣水热炭与沼渣热解炭强化餐厨垃圾厌氧消化对比研究[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(3): 47-53.
[3] 刘彦君, 汤倩格, 王 盛, 李振坤, 王建兵. 校园餐厨垃圾初期降解生物气溶胶释放特征及健康风险研究[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(1): 57-67.
[4] 杜学勋, 史晶晶, 张斯颖. 生物强化促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷性能的研究[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(6): 46-53.
[5] 孟 伟, 于 超, 范晓平, 刘 岩, 褚昭涵, 苏红玉. 东南沿海地区典型餐厨垃圾处理工程设计及运行实例[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(5): 28-34.
[6] 杨 娜, 王 巧, 吕 凡, 余波平, 徐期勇, 何品晶. 我国家庭厨余垃圾与餐厨垃圾理化性质对比分析——源头分类的影响[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(4): 7-16.
[7] 蓝苑瑗, 吴 松, 王 磊. 物料调理缓解餐厨垃圾厌氧发酵酸化效应及其机制研究[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(4): 27-34.
[8] 董成耀, 顾 霞, 赵 磊, 周永泉, 李 响. 餐厨垃圾厌氧生物转化预处理技术研究进展[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(3): 24-32.
[9] 杨德坤, 龙吉生, 刘殊嘉. 静脉产业园餐厨垃圾协同处理项目及运行优势分析[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(2): 95-100.
[10] 高 振, 马英群, 刘 雨, 汪群慧. 餐饮废油作为碳源用于微生物油脂生产:促进还是抑制?[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(2): 125-125.
[11] 屈 阳, 李月中, 朱卫兵, 吴 元, 朱丽可, 王伟平. 回料对餐厨垃圾二步法堆肥处理效果的影响[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(1): 16-15.
[12] 徐峥勇, 刘 艳, 李 慧, 冯 伟, 王 恺. 某高速公路服务区餐厨垃圾就地资源化技术研究与示范[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(1): 43-48.
[13] 徐明月, 杨 民, 孙海曙, 孟 洁, 李永胜, 高 明, 汪群慧, 吴川福. 多阶段接菌对餐厨垃圾和沼渣共堆肥的影响[J]. 环境卫生工程, 2022, 30(6): 110-110.
[14] 史东晓, 汤晓艳, 陆祥昕, 徐 刚, 陆燕中, 吕 清. 餐厨垃圾有机残渣资源化利用方式比较研究——以常州市餐厨废弃物综合处置项目(一期)为例[J]. 环境卫生工程, 2022, 30(5): 55-59,66.
[15] 梁曼丽, 袁维波, 敖 冬, 高婷婷, 李 倩, 陈 荣. 餐厨垃圾制备高性能反硝化碳源的厌氧发酵条件优化[J]. 环境卫生工程, 2022, 30(5): 60-66.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张福泉. 通辽市某垃圾填埋场地下水水质现状评价[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(3): 36 -38 .
[2] 袁 松 黄丹丹 段怡彤. 生活垃圾转运站臭气属性特征及不同除臭工艺效果分析[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(3): 56 -58 .
[3] 刘 霄. 垃圾焚烧发电厂汽水管道应力分析和支吊架设计的优化[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(3): 59 -62 .
[4] 白贤祥 张玉刚. 生活垃圾焚烧厂余热锅炉水冷壁高温腐蚀治理研究[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(3): 68 -70 .
[5] 杨森林 王科林 吴善荀 等. 餐厨垃圾处置设施规划中对餐厨垃圾产生量的预测[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(3): 87 -90 .
[6] 郑苇刘淑玲李波靳俊平. 禽畜干清粪工艺产生鲜粪的厌氧消化处理技术探讨[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(1): 5 -8 .
[7] 王晓燕胡昌夏孙晨阳徐利奇. CJ/T 280—2008塑料垃圾桶通用技术条件标准实施情况解析[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(1): 63 -65 .
[8] 朱志军刘文涛. 北京市餐厨垃圾现状调查及减量化路径研究[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(1): 66 -69 .
[9] 何晟洪毅干磊. 苏州市建筑垃圾智能化监管平台设计[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(1): 77 -79 .
[10] 梁永宽李逸民. 填埋气掺烧天然气发电收益估算——以荣昌填埋气发电厂为例[J]. 环境卫生工程, 2018, 26(1): 80 -83 .
版权所有 © 天津市城市管理研究中心
津ICP备2022007900号-1   津公网安备 12010302000952号   中央网信办违法和不良信息举报中心
地址:天津市河西区围堤道107号    邮政编码: 300201
电话: 022-28365069 传真: 022-28365080 E-mail: csglwyjs10@tj.gov.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发