近日，申佩弘课题组分别在国际TOP期刊《Journal of Cleaner Production》（中科院一区，IF=11.1）和《Renewable Energy》（中科院一区，IF=9.0）连发两篇研究论文，题目分别为“Lipid-extraction of Tribonema minus avoids foaming, aids lipid recovery, and enhances methane production during anaerobic co-digestion with molasses vinasse”和“An algal regulation-based molasses vinasse anaerobic digestion strategy for enhancing organic matter removal and methane production”，深入阐明了微藻与糖蜜酒精废水共消化的降解与互作机制，为厌氧发酵生物能源的开发提供了参考，为藻基生物能源资源化提供了新见解。

糖蜜酒精废水是甘蔗糖蜜生产酒精过程中产生的副产物，其化学需氧量与硫酸盐浓度高，处理难度大。微藻能够将含碳、氮和磷的有机物转化为脂质、蛋白质和其他活性成分，在废水的厌氧消化处理方面具有很大的应用潜力。课题组将厌氧消化和藻类处理相结合，解决了糖蜜酒精废水极端特性对微生物菌群的抑制，成功实现糖蜜酒精废水高效资源化利用和藻类高价值产物回收，为糖蜜酒精废水无害化处理提供了新思路。

在《Journal of Cleaner Production》研究成果中，比较了脂质提取前后的小黄丝藻（Tribonema minus）对糖蜜酒精废水厌氧共消化的影响，在液体厌氧消化环境中，由于沉降性不同，颗粒污泥往往会处于反应器的底部，导致甲烷、二氧化碳等气体是由反应器底部产生，上升的气体会导致黄丝藻聚合体夹杂颗粒污泥上浮，而且黄丝藻的添加会提高反应器中的脂质含量，降低了消化液表面张力，导致沼气气泡可能会被截留在液面并诱发泡。有趣的是，发现黄丝藻进行脱脂处理能够有效避免这种现象，脱脂后的黄丝藻可作为一种良好的厌氧共消化基质，促进甲烷的产生（图1）。

图1 黄丝藻与糖蜜酒精废水厌氧共消化机制

在《Renewable Energy》的研究成果中，利用一株新分离、能耐高浓度有机废水的链带藻（Desmodesmus opoliensis GXU-A4）（保藏编号：CCTCC M 20211641），建立了处理糖蜜酒精废水和糖蜜酒精废水厌氧发酵后出水的技术体系（图2），达到净化废水的同时快速积累生物量和高价值储藏性物质，降低了处理废水和生产微藻生物质成本，在实际生产中具有重要的应用价值，具有良好的大规模产业前景。

图2 链带藻GXU-A4处理废水生产微藻生物质的技术体系

脱脂后的GXU-A4添加到厌氧发酵系统提高了甲烷产生潜力，缩短了消化时间，提高了厌氧消化效率，促进了氮化合物和腐殖质物质的释放，改变了厌氧消化期间水解产酸菌的分布，特别是微藻的添加能够改水解酸化菌群组成如Bacteroidetes和Cloacimonadota (W5)，改变了甲烷代谢途径（图3）。GXU-A4添加能有效缓解了糖蜜酒精废水厌氧发酵过程中高C/N比带来的抑制作用，显著提高糖蜜酒精废水消化效率和甲烷产生潜力，为微藻生物质的充分回收利用提供了新方法。

图3 重构的微藻与糖蜜酒精废水共消化过程中(a)水解、(b)产酸和(c)产甲烷生成相关的关键基因丰度的变化规律

以上研究成功构建了一个糖蜜酒精废水资源和微藻生物能源开发利用的循环新策略（图4）。

图4 糖蜜酒精废水高效处理与微藻生物能源利用的循环策略

申佩弘教授团队一直致力于生物资源的开发与利用研究，立足服务广西，特别是瞄准制约广西甘蔗产业链延长发展的糖蜜酒精工业废水处理的技术难题，开展了一系列科技攻关，解决了糖蜜酒精废水高效厌氧处理和沼气生产及净化利用的关键核心技术，建立了高效经济可行的糖蜜酒精废水厌氧处理、脱色、达标排放和沼气回收利用集成工艺体系。以上所有成果均是广西大学为第一单位，2020级硕士研究生陈欣强为第一作者，广西大学申佩弘教授、黄罗冬助理教授为共同通讯作者。本研究获得了国家自然科学基金、广西重点研发计划项目、广西自然科学基金项目、广西教育研究生创新计划项目和大学生创新创业训练计划项目的经费支持。