基于专利分析的玉米秸秆创新利用态势研究

为洞悉全球玉米秸秆利用的共性关键技术和发展态势,利用Innography检索1854—2021年的全球玉米秸秆专利,综合分析全球玉米秸秆专利的申请趋势、申请机构、综合实力和各国专利布局等信息,并利用可视化工具分析专利技术聚类相关内容。以高专利强度的专利为代表讨论了减排固碳、绿色生态、现代装备、高值材料、智能信息和生物化学等领域专利对玉米秸秆综合利用方向的引领。结果表明,我国玉米秸秆专利中存着授权率低、研发领域发展不均衡、缺乏国际专利布局、创新利用方法专利较少和企业研发占比偏低等问题。2017—2021年的玉米秸秆创新利用专利技术中,利用玉米秸秆进行固、液、气3种形式的碳储存技术可实现创新减排固碳技术;利用玉米秸秆实现种植还田方法的特异化、肥料利用的创新、制备农产品的基质和绿色产品,实现创新绿色生态技术;利用现代信息技术优化玉米秸秆处理流程和方法,提高资源利用效率;利用创新现代装备技术对秸秆收储运、预处理和利用设备的优化,可实现农业机械高效化;从原料创新和高性能材料需求角度对玉米秸秆进行秸秆高值材料技术研发和创新;利用生物化学技术包含发酵技术青贮、微生物菌剂技术和酶解技术等,实现对玉米秸...     

纳米铁氧化物强化牛粪厌氧发酵产甲烷

为探究金属添加剂对牛粪厌氧发酵产甲烷过程的影响,提升牛粪厌氧发酵效率,本研究以纳米铁氧化物（Iron oxide nanoparticle,INP）为典型金属添加剂,比较了添加INP的反应器和从未添加INP的对照反应器中日产甲烷量、总挥发性酸、纤维素和半纤维素等的变化,并进一步探究INP添加对微生物群落和关键酶活性的影响。结果显示,INP添加促进纤维素水解并有利于挥发性脂肪酸的降解,从而促进产甲烷过程。连续反应器每日添加625 mg∙L^-1 INP时日甲烷产量达到173.4 mL∙g^-1∙d^-1,比对照组提高了38.3%;即使反应器停止添加INP,与对照组相比日产甲烷量依然显著提高（P＜0.05）。16S rRNA分析表明,INP添加富集了乙酸氧化菌Mesotoga和嗜氢产甲烷菌Methanoculleus这一对协同互营菌。宏基因组分析表明,INP添加显著促进嗜乙酸产甲烷途径和嗜氢产甲烷途径相关酶的活性,尤其提高了甲烷合成关键酶-甲基辅酶M还原酶（EC 2.8.4.1）的活性（P<0.05）,这是产甲烷效能提升的主要原因。综上,INP添加剂的施用有利于牛粪厌氧发酵产甲烷,从而提升畜禽粪污能源化利用效率。