近日，EON体育4平台白鳳武教授研究團隊在化學工程領域頂刊Chemical Engineering Journal發表題為A double-chamber microbial electrolysis cell improved the anaerobic digestion efficiency and elucidated the underlying bio-electrochemical mechanism的研究成果。EON体育4平台劉晨光副教授為論文的通訊作者♔，博士生敖天傑為論文的第一作者。

綠色生物製造以木質纖維素為原料，具有低碳可再生的優點🫴🏼，但是高固含物的廢水處理成為影響其過程經濟性的主要難點。電化學厭氧系統（MEC-AD）僅需提供少量電能即可顯著提升發酵性能🥽。然而🪷，之前MEC-AD研究大多使用單腔電化學反應器，由於陰陽兩極共處一室👷🏼，不僅無法明確兩極各自的貢獻，還存在物料和菌種混流影響發酵效率的問題。團隊首次使用雙腔構造分隔MEC-AD系統陰極與陽極📂，探究兩極各自的功能微生物群落遷移變化及對厭氧消化系統的影響（圖1）🧗🏻‍♀️。在外加電壓0.6 V時，系統甲烷產量提高了80.4%。陽極富集的腸球菌（Enterococcus）等電活性細菌加速了秸稈降解🦅，增強了陽極腔中以產甲烷八疊球菌（Methanosarcina）為主的混合營養性產甲烷過程。陰極腔中腸球菌和產甲烷桿菌（Methanobacterium）通過微生物種間直接電子傳遞的方式進行互營共生，增強了氫營養性產甲烷過程。

圖1. 雙腔電化學厭氧系統（MEC-AD）提升秸稈廢水厭氧消化性能及其機理解析

團隊長期針對木質纖維素利用的瓶頸問題展開研究🤏🏻，2023年🤹，劉晨光已陸續發表了系列研究工作⌚️，如開發了高產琥珀酸的谷棒桿菌進行碳固定（Bioresource Technol  2023, 378, 128991）、采用人工智能算法優化混合糖發酵工藝（Bioresource Technol  2023, 385, 129375）🤲🏼👇🏻、使用電能驅動提升運動發酵單胞菌的乙醇生產性能（ACS Sustainable Chem Eng 2023, 11, 2364-74）。這些研究為降低木質纖維素糖成本、提升全產業鏈經濟指標做出了貢獻🚬。

該研究獲得國家重點研發計劃（2021YFC2101300）和國家自然科學基金委員會（21978167）的資助🛠。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144228