家具工业竹废料强化生物制氢：预处理与共发酵工艺的优化及可持续能源转化

　　本研究针对家具工业竹废料资源化难题，通过NaOH预处理与酸水解技术优化还原糖提取，结合Box-Behnken设计(BBD)提升Phyllostachys makinoi竹种糖产量至363.05 mg g–1 ，并采用C5/C6糖共发酵实现148.11 mL生物氢产出，为木质纤维素废弃物能源化提供了创新解决方案。

　　

随着全球能源结构转型压力加剧，化石燃料导致的CO₂
、NOx等污染问题日益严峻。竹材加工业每年产生2000万吨废弃资源，其富含的纤维素/半纤维素可通过转化生成清洁能源——生物氢（能量密度达122 kJ/g）。台湾地区科研团队选取家具厂三种竹废料（Dendrocalamus latiflorus、Phyllostachys edulis和P. makinoi），通过创新预处理与发酵工艺，实现了废弃物到清洁能源的高效转化，成果发表于《Fuel》。

研究采用热-NaOH预处理结合响应面法(RSM)优化参数，利用BBD设计分析NaOH浓度、温度与时间对糖提取的影响。通过厌氧共发酵技术，将竹源还原糖与热激污泥菌群（含Clostridium butyricum等）混合培养，采用气相色谱监测氢产量。

【Sugar content of bamboo residues】
P. makinoi经1 M NaOH预处理后糖产量达363.05 mg g^–1
，较P. edulis（153.12 mg g^–1
）提升137%，BBD模型确定最佳条件为121°C处理60分钟。

【Total sugar content of different bamboo species】
NaOH预处理通过破坏木质素-碳水化合物复合体(LCC)，使P. makinoi纤维素转化率比CaO处理高42%，证实碱处理对竹材结构解聚的特异性优势。

【Conclusions】
研究构建了竹废料→还原糖→生物氢的完整转化链，C5/C6糖1:0配比发酵时产氢量达148.11 mL。该技术路线不仅实现SDG7（可持续能源）目标，更推动家具工业向循环经济转型。

该研究突破性地将农业废弃物转化效率提升至工业应用阈值，其建立的BBD优化模型为同类生物质预处理提供普适方法。通过耦合暗发酵与光发酵菌群（如Rhodobacter sphaeroides），未来有望将氢产量从当前2.9 mol H₂
/mol hexose提升至理论最大值12 mol，为碳中和目标提供关键技术支撑。