水稻秸秆好氧发酵行为及其生物机械制浆性能探讨

作者：周虎毅; 沈葵忠^*; 韩善明; 黄红英; 孙恩惠; 房桂干

来源：林产化学与工业, 2023, 43(04): 99-106.

• 物理性能
• 好氧发酵
• 造纸
• 化学成分

对农业秸秆进行好氧发酵耦合机械解离可获取高性能纤维制纸浆模塑、纸和纸板产品，为秸秆离田高值化利用提供一条新途径。本研究采用复合菌剂(2株土芽孢杆菌(Geobacillus sp)、 1株副土芽孢杆菌(Parageobacillus sp)和4株栖热菌(Thermus sp))对水稻秸秆进行堆垛发酵30 d后再进行机械解离，考察其生物机械浆的性能。研究结果显示：发酵过程呈现显著的阶段性：升温1天、高温发酵阶段10天，第12天进入降温腐熟阶段，其中高温发酵段最高温度达60.0～66.2℃。好氧发酵至第8天时，固体物料得率为71.22%;与未发酵处理的纤维物料相比，发酵8天物料解离后纤维保水值达到1.95,增加18.56%;平均纤维长度为0.639 mm,增加2.73%;浆料抗张指数(8.51 N·m/g)、撕裂指数(9.2 mN·m2/g)和耐破指数(0.72 kPa·m2/g)分别增加15.15%、 9.52%和10.77%。水稻秸秆升温和高温发酵阶段主要物质损失来自半纤维素和纤维素，木质素降解较为缓慢，其中半纤维素和纤维素的快速降解为堆体快速升温和高温提供了主要的碳源和热量。综合考虑发酵得率及纤维浆料的强度性能，水稻秸秆的发酵时间宜控制在8天以内。

• 单位
  江苏省生物质能源与材料重点实验室; 南京林业大学; 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所; 中国林业科学研究院林产化学工业研究所