有機廢棄物厭氧共發酵制氫研究進展

陳宏，吳軍，陳晨，涂智，禹麗娥，楊恩喆，楊敏，肖本益

（1 長沙理工大學水利工程學院，洞庭湖水環境治理與生態修復湖南省重點實驗室，湖南長沙410114；2 中國科學院生態環境研究中心，北京100085；3 長沙民政職業技術學院，湖南長沙410004；4 中國科學院大學，北京100049）

不可再生的化石燃料在當前人類能源結構中的占比高達87%，由此導致了臭氧層破壞、全球變暖以及酸雨等嚴重的環境問題[1]，所以開發可持續且環境友好的新能源顯得尤為必要。氫氣以其高熱值（熱值約為化石燃料2.75 倍[2?3]）、無污染和可再生的特性，被普遍認為是化石燃料的良好替代品[4]；預計到2025 年其在能源市場上的占比將達到8%～10%[5]。目前超過80%的氫氣市場供給采用了化學制氫法[5]，但是它存在成本高、經濟價值低和可持續性差的缺點[6]。因此，尋找低能耗和可持續的制氫技術迫在眉睫。

厭氧發酵制氫是指產氫菌在厭氧環境中利用氫化酶將質子（H+）還原成氫氣（H2）的過程[7]。它可以在常溫常壓下進行，不需要投入過多能量[8]，具有經濟性好和可持續的優點。此外，由于餐廚垃圾、污泥（包括市政污泥、剩余污泥以及厭氧污泥等）、畜禽糞便、農作物秸稈等種類繁多的有機廢棄物大量排放，給全球人類帶來了巨大的環境壓力。利用有機廢棄物進行厭氧發酵制氫，既能獲得氫氣又可實現有機廢棄物的資源化利用。根據底物組成類型，可將厭氧發酵制氫分為單一底物的厭氧單發酵制氫和兩種及以上不同類型底物的厭氧共發酵制氫。……