科创中国

行业领域

制造业,印刷和记录媒介复制业

需求背景

沼气发酵技术在实现废物资源循环利用，能源再生、改善环境和卫生条件，减少温室气体排放等方面的作用极其显著，是蓬勃发展的朝阳产业。德国和美国建立了世界最早现代化沼气池，目前除美国和欧盟外，日本沼气发酵技术也较为先进，各国基本围绕本国废弃农副产品、城市垃圾等资源，采用不同的菌种和工艺而展开。近年我国引入国外用于沼气发酵菌种，较为常用的是日本的EM菌剂，主要有光合菌类、乳酸菌类、酵母菌类三大菌群组成，EM菌剂虽然组成较为稳定的好氧厌氧菌群结构，但对于沼气发酵的工艺要求还有较多的短板，比如发酵第一阶段纤维素酶产生菌的含量就远远不足。本项目构建纤维素酶基因工程菌可补足纤维素酶产生菌，解决寒地沼气发酵技术短板。

需解决的主要技术难题

沼气发酵技术的核心部分是发酵微生物。但是有机物降解阶段的运行期较长，分析其主要原因是纤维素酶产生菌的数量和酶活性低。纤维素酶产生菌大部分要求需氧环境，并具有相应的培养条件。但随发酵进程氧气不断消耗，产酶菌需要在兼性或厌氧环境下继续起到相应作用。因此，构建适应沼气发酵产纤维素酶的基因工程菌，将会缩短发酵周期、增加沼气产量。

期望实现的主要技术目标

高效融合pMD-pMA穿梭质粒纤维素酶基因的研究与开发项目，将针对寒地沼气发酵中，产纤维素酶菌种适应性差、酶活低等问题，构建一株以枯草芽孢杆菌为目的菌的高产纤维素酶基因工程菌，优化后滤纸酶酶活不低于80U/mL，具有极强的软化秸秆功能，降低秸秆结晶度50%以上，大幅降低木质素而使秸秆结构断裂。该基因工程菌具有较强的抗逆性、原料适应范围广、产酶量大、酶活高等特点，专项应用于寒地秸秆沼气发酵。加入含该菌种的菌剂可缩短沼气发酵周期，增加产气量20%以上。

处理进度