环境卫生工程 ›› 2025, Vol. 33 ›› Issue (3): 27-36,48.doi: 10.19841/j.cnki.hjwsgc.2025.03.004

• 有机固废生物处理与高值化利用 • 上一篇    下一篇

乳酸介导碳链延长产己酸规模化应用瓶颈

王玉洁，仇俊杰，吕　凡，章　骅，何品晶   

  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
  • 出版日期:2025-07-01 发布日期:2025-07-01

Bottlenecks in Scaling up Lactate-mediated Carbon Chain Elongation for Caproate Production

WANG Yujie, QIU Junjie, LYU Fan, ZHANG Hua, HE Pinjing   

  1. 1. Institute of Waste Treatment and Reclamation, Tongji University; 2. Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security
  • Online:2025-07-01 Published:2025-07-01

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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。为此，综述了乳酸介导碳链延长产己酸的研究现状，并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 include: adaptability and microbial utilization of complex substrates, precise process control and real-time monitoring, the efficiency and stability of functional microbial communities, and 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: carbon chain elongation, lactate, caproate, food waste, scale-up bottlenecks

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