流场对MEC生物阴极CO2还原性能与产物的影响

作者：徐沛; 贾璇; 王勇; 亓雪娇; 赵玉娇; 李鸣晓^*

来源：化工进展, 2022, 41(07): 3816-3823.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1715

• 微生物电解池
• 生物阴极
• CO2还原
• 流场
• 微生物群落

针对微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC) CO2还原过程阴极CO2还原速率低的问题，本文通过改变阴极室的流场环境，探究流场对生物阴极启动、运行、产物及功能微生物的影响，阐明MEC生物阴极CO2还原性能、产物转化、微生物群落对流场的响应关系。结果表明，流场不仅增强了生物阴极还原CO2能力(电子消耗量提高了10%，其中CO2产乙酸途径消耗电子量提高了30%)，还使生物阴极的CO2还原途径由启动阶段的CO2还原产甲烷转变为运行阶段产乙酸。高通量分析表明，流场改变了生物阴极和阴极液的微生物群落结构，使阴极生物膜的嗜氢型产甲烷菌(Methanobacterium)向嗜乙酸型产甲烷菌(Methanosaeta)主导的群落演变。产乙酸菌群落(Petrimonas、Candidatus＿Caldatribacterium)丰度较对照组提高了3.8%，在CO2产乙酸过程中起到重要作用。本研究可为MEC还原CO2产乙酸的定向调控研究提供理论和技术支撑。

• 单位
  环境基准与风险评估国家重点实验室; 中国环境科学研究院; 北京工商大学