［本站讯］近日，环境科学与工程学院倪寿清教授团队在厌氧消化微生物制氢方向取得最新研究进展，相关成果在环境领域期刊ACSES&TEngineering上发表，题为“Stimulus fermentation process of industrial food wastes via nonionic surfactant/graphene nanosheet nexus supplementation”。博士后Sherif Ismail为第一作者，倪寿清教授为通讯作者，山东大学为第一作者和通讯作者单位。研究得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者工程、山东省重大科技创新工程等资助。本论文是“一带一路”国际科研创新合作最新成果，由山东大学与埃及国家研究中心等单位合作完成，合作双方围绕生物氮循环、厌氧消化等方向在国际著名期刊联合发表多篇文章。

近年来，中国经济发展模式转型升级，积极践行碳达峰碳中和承诺，通过“一带一路”倡议与全球各国合作，大力发展可再生能源。“丝绸之路经济带”部分成员国存在有机固废量大、面广、污染严重，高效回收氢气、甲烷等可再生能源可为解决有机固废问题提供新思路。氢气作为一种清洁燃料，热值远高于柴油、汽油、乙烷和甲烷，然而作为碳中和技术的厌氧生物制氢也面临着氢气产率低等瓶颈问题。

研究团队选取还原氧化石墨烯（RGO）和吐温80（T80）作为混合添加剂，通过向厌氧序批式反应器中投加混合添加剂高效提升了餐厨垃圾和饼干废水发酵产氢效率。RGO具有与氧化石墨烯相似的功能结构，可提高水解消化率，并能促进酶从底物上解析，以改善酶和底物的相互作用。T80作为一种非离子表面活性剂，由失水山梨醇单油酸酯与环氧乙烷组成，可以有效促进生物发酵过程产氢。本研究发现，同时投加T80/RGO时氢化酶活性从0.24 ± 0.11 mg MB_reduced/min提高到了0.46 ± 0.15 mg MB_reduced/min，水解酶活性也对应得到了提高。产氢效率评估结果表明，T80/RGO反应器氢气产量为313.2 ± 89.3 mL/g COD_initial，比对照组高1.98倍。投加混合添加剂后，产氢功能菌Acinetobacter,Syntrophomonas和Clostridium的相对丰度分别提高了6.9%、6.8%和0.8%。通过分子对接分析进一步对机理进行了研究，氢化酶蛋白与RGO和T80关键活性位点的结合能分别为-10.1 kcal/mol和-4.1 kcal/mol，这种结合加速了电子转移过程，改善了发酵制氢过程。上述结果表明，投加T80/RGO混合添加剂可以有效促进厌氧消化生物制氢工艺的效率，易于工程应用，可以实现减污降碳协同增效。

倪寿清教授团队长期从事应用环境微生物技术的研发工作。近5年来，在国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程等的资助下，团队在Water Research、ACS ES&T Water、ACSES&TEngineering、Chemical Engineering Journal、npj Clean Water等期刊发表SCI论文50余篇。山东大学青岛校区生命环境研究公共技术平台和环境科学与工程学院仪器平台为本研究提供了部分样品测试帮助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acsestengg.2c00140