通过反复将咖啡壳衍生生物炭用于水葫芦汁的厌氧消化实验，揭示了其功能性作用

《BioEnergy Research》：The Functional Role of Coffee Husk–Derived Biochar Revealed by Repeated Use in Anaerobic Digestion of Water Hyacinth Juice

厌氧消化中添加生物炭可提升甲烷产量21.5%，但重复批次后产量稳定在170 mL/g-VS，表明电导率影响可忽略。微生物群落相似，仅Anaerolineae存在差异，但相关基因功能一致，显示生物炭未选择性富集DIET相关微生物。

　　

摘要

在厌氧消化过程中，添加生物炭有望通过吸附抑制性物质、增加微生物生长的可用表面积以及提高表面功能团的密度来提升沼气产量。此外，由于其高导电性，生物炭还能促进种间电子转移（DIET）。经过多次使用后，生物炭表面会形成微生物生物膜，这虽然会减弱表面积和功能团的作用，但仍能保持较高的导电性。因此，通过增加使用次数，可以分别评估导电性对沼气产量的影响。在本研究中，以水葫芦压榨汁液作为废水，并通过添加生物炭进行多次批次厌氧消化实验。在第一个循环中，添加生物炭使累积甲烷产量提高了21.5%。然而，无论是否添加生物炭，随着循环次数的增加，甲烷产量最终稳定在约170毫升/克干物质（mL/g-VS）的水平。这一观察结果清楚地表明导电性对沼气产量的影响微乎其微。随后对微生物群落结构的评估显示，除了Anaerolineae细菌外，所有微生物的组成都具有高度相似性。尽管根据是否添加生物炭，出现了两个不同的Anaerolineae菌群，但这两个菌群都拥有与乙酸供给相关的相似基因簇，这些基因簇与产乙酸甲烷菌的代谢过程有关。这些发现与观察结果一致，即添加生物炭并未选择性富集参与种间电子转移的特定微生物，且其对导电性的影响可以忽略不计。