近日，我所乡村人居环境污染治理科技创新团队首次从生物热力学和动力学角度解析了导电材料作为氧化还原介体对丙酸直接种间电子传递途径产甲烷过程的影响机制，有助于推动导电材料强化厌氧发酵产甲烷性能的理论创新。相关研究成果发表在权威学术期刊《国际氢能（International Journal of Hydrogen Energy）》。

在挥发性脂肪酸（VFAs）乙酸化过程中，丙酸具有最高的标准吉布斯自由能变，因此，丙酸积累是厌氧消化过程被抑制的主要迹象。利用导电材料促进互营微生物直接种间电子传递是强化厌氧消化乙酸化过程及产甲烷性能的新方法，但导电材料对直接种间电子传递的促进作用仍缺乏有效的证据。本研究首次采用生物热力学和动力学的方法解析了不同导电材料作为氧化还原介体对丙酸直接种间电子传递途径产甲烷过程的影响机制，导电介体具有较高或较低的氧化还原电位（如大于-0.184 V或小于-0.290 V，相对于标准氢电极）时，丙酸乙酸化过程在标况条件下是热力学有利。这些导电介体会增加互营微生物体系的可用能，从而提高微生物的生物质得率系数Y和最大比生长速率μ_max，并降低微生物的衰减系数k_d。导电介体的氧化还原电位会显著影响分解代谢反应的吉布斯自由能变。互营微生物体系的净可用能在发酵进程中逐渐降低。本研究为导电材料强化厌氧消化中直接种间电子传递提供了理论证据，有助于厌氧消化性能强化的理论创新。

沼科所2022级硕士研究生何蕊和2023级硕士研究生常璐祎为论文的共同第一作者，乡村人居环境污染治理团队郭晓博助理研究员、开罗大学Mahdy Elsayed教授、武汉工程大学邓志超博士为论文的通讯作者。该研究得到农业农村部成都沼气科学研究所所级中央公益性科研机构基础研究基金（1610012023006）和国家重点研发计划项目（2022YFD1601100）的支持。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360319925004215