环境卫生工程 ›› 0, Vol. ›› Issue (): 0-.

• •    下一篇

乳酸介导碳链延长产己酸规模化应用瓶颈

  

  1. 1 同济大学固体废物处理与资源化研究所;2 上海污染控制与生态安全研究院
  • 发布日期:2025-06-26

Bottlenecks in scaling up lactate-mediated chain elongation for caproate production

  1. 1 Institute of Waste Treatment and Reclamation, Tongji University;2 Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security
  • Published:2025-06-26

摘要: 厨余垃圾资源化是建设无废城市与实施垃圾分类的关键。碳链延长技术,特别是利用其生产己酸等中链羧酸,为厨余垃圾向高值化学品转化提供了前景广阔的生物精炼途径。其中,以乳酸为中间产物的途径,因其反应过程较易控制、电子供体利用率高的潜在优势而备受关注。尽管实验室规模研究已证实该技术的可行性并取得了一定进展,但将其从实验室推向工程规模应用仍面临挑战。本文综述了乳酸介导碳链延长产己酸的研究现状,重点剖析了其规模化应用瓶颈。主要挑战在于:复杂底物的适应性与微生物可利用性、过程的精准调控与实时监控、功能微生物群落的效能与稳定性,以及高昂化学品与能源消耗带来的经济性制约。解决这些问题是推动该技术走向规模化应用的关键。

关键词: 碳链延长, 乳酸, 己酸, 厨余垃圾, 规模化瓶颈

Abstract: Food waste valorization is crucial for achieving zero-waste initiatives and implementing waste management strategies. Carbon chain elongation, particularly for producing medium-chain carboxylic acids like caproate, presents a promising biorefinery pathway for converting food waste into value-added chemicals. Among the various approaches, lactate-mediated chain elongation has garnered significant interest due to its potential advantages, including enhanced process controllability and high electron donor utilization efficiency. Although lab-scale research has confirmed the feasibility of this technology and demonstrated progress, challenges impede its transition to industrial-scale application. This review summarized the current status of lactate-mediated chain elongation for caproate production and critically analyzed the key bottlenecks hindering its scale-up. Major challenges identified include limitations in adaptability to and microbial utilization of complex substrates, difficulties in achieving precise process control and real-time monitoring, insufficient efficiency and stability of the functional microbial communities, and significant economic constraints imposed by high chemical and energy consumption. Addressing these critical issues is key to advancing this technology towards industrial-scale implementation.

Key words: chain elongation, lactate, caproate, food waste, scale-up bottlenecks

[1] 夏 青, 徐孝健, 张虞婷, 周呈亚, 刘海春. 扬州家庭厨余垃圾重金属赋存特征与风险评价[J]. 环境卫生工程, 2025, 33(2): 50-54.
[2] 刘 彬, 张 森, 王立彤. 重庆洛碛厨余垃圾干式厌氧发酵技术工程应用探究[J]. 环境卫生工程, 2025, 33(2): 55-63.
[3] 王一然, 孟星尧, 李京霖, 王 攀, 任连海. 厨余垃圾好氧堆肥过程中恶臭气体研究现状[J]. 环境卫生工程, 2025, 33(1): 40-49,56.
[4] 尚怡君, 李许南, 刘 岩, 陈永杰, 袁 伟, 陆建红. 厨余垃圾好氧堆肥中抗生素抗性基因消长研究进展[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(6): 80-89.
[5] 王 峰, 孙金浩, 刘纹君, 陈卫华, 田弘毅, 炊春萌, 谢 冰. 不同原料配比对沼渣和厨余垃圾共堆肥的理化性质和腐熟度的影响[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(5): 41-47.
[6] 马 想, 陈 平, 梁 晶. 两种城市源有机固体废物生物质炭理化特性研究[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(4): 29-35.
[7] 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.
[8] 肖 绎, 贾维健. 北京市生活垃圾甲烷控制状况与综合利用[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(3): 9-15.
[9] 林晓凤. 厨余垃圾干式厌氧发酵过程中的挥发性脂肪酸测定方法研究[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(3): 42-46,53.
[10] 张 玉. 西安市农村生活垃圾分类现状与对策研究[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(3): 105-109,116.
[11] 田启欢, 高彦达, 宫亚斌, 杜 睿, 王立伦, 姚建刚. 厨余垃圾中高温高效厌氧产沼中试研究[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(2): 39-45.
[12] 张 栋. 厨余垃圾三相有机固渣不同利用方式碳排放分析[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(1): 104-109.
[13] 朱远超, 赵子旼, 张劲松. 厨余垃圾和农林废弃物好氧堆肥协同处理碳排放核算——以某镇处理设施为例[J]. 环境卫生工程, 2024, 32(1): 111-115.
[14] 祁光霞, 刘政洋, 夏 怡, 陈思涵, 胡进会, 任连海. 物理组成对厨余垃圾堆肥恶臭组成及排放特征影响[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(6): 54-62.
[15] 赵 磊, 李 科, 王亚东, 吴 元, 邵 军, 王立伦. 不同运行工艺下大型生物水解反应器处理厨余垃圾试验研究[J]. 环境卫生工程, 2023, 31(6): 63-68.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
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