近期，机电学院姚义清教授团队在厌氧生物制氢领域取得重要研究进展，研究成果以“Microbial Mechanisms for Higher Hydrogen Production in Anaerobic Digestion at Constant Temperature versus Gradient Heating”为题发表在Microbiome。机电学院农业生物环境与能源工程学科团队姚义清教授为论文通讯作者，姚义清教授的博士研究生吴恒为第一作者。

氢能是一种二次清洁能源，被誉为21世纪终极能源，也是在碳达峰、碳中和的大背景下，加速开发利用的一种高热值能源。富含木质纤维素的生物质资源因其储量丰富、可再生等特点而受到广泛关注。利用含水率低、单位体积产能效率高的干式厌氧发酵技术，能够获取高收率的绿氢，从而应对能源危机和实现生物质的无害化处置。

温度是决定厌氧生物制氢效率的关键因素之一。本研究以农作物秸秆为干式厌氧发酵原料，评估了不同控温条件下的产氢潜力，发现恒温条件下的绿氢产率显著高于梯度升温。一般而言，梯度升温可能会导致更多的水解细菌在升温时被高度富集，从而促进水解过程；同时，可以促进纤维素酶和半纤维素酶的活性，有利于氢气的生成。而本研究发现微生物代谢活性并没有在升温期间得到强化，双组分系统调节导致环境选择压力降低，最终导致梯度升温条件下产氢率较低。研究结果表明，木质纤维素的水解效率主要取决于产氢和耗氢间的博弈。而通过温度驯化更易加剧氢气的损耗。

该研究改变了人们对温度驯化功能菌群的认知，为高效生物制氢和产氢工程菌株挖掘提供了重要的理论依据，也为助力生物质资源高阶能源化、推动能源产业结构优化提供了重要参考。

该研究得到国家、省级和学校相关科研项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s40168-024-01908-8