好氧堆肥是實現農業廢棄物資源化利用的有效技術，微生物降解有機物并將小分子前體聚集成穩定的腐殖質，提高木質纖維素類廢棄物的堆肥效率一直是好氧發酵領域的研究熱點。然而，作為腐殖質形成的基本框架和主要來源，木質纖維素中的纖維素和半纖維素被木質素包裹，難以降解。Fenton反應是一種產生羥基自由基的高級氧化過程，與幾乎所有的有機化合物發生非選擇性反應，氧化生成中間產物。近日，青島能源所工業生物燃氣研究中心利用FeS₂同時具有過氧化物酶和谷胱甘肽氧化酶活性的特點，研制一種新型改性添加劑，促進堆肥過程中自由基的產生以促進木質纖維素的降解，同時氧化型谷胱甘肽（GSSH）可以調節植物代謝，促進污染土壤中植物的生長，獲得較高腐殖度的堆肥產品。

研究人員通過一鍋水熱法在不同天然礦物表面原位合成FeS₂，并通過TMB顯色實驗和電子順磁共振（EPR）測試確定坡縷石表面原位合成FeS₂的復合材料具有更高效的自由基催化活性。將其作為堆肥外源添加劑，評價鐵基改性材料對堆肥理化性質、纖維素降解和腐殖化的影響。結果表明，改性材料的添加明顯提高了堆肥體系的導電性能，EC值增加了51.6%，有利于加速電子在堆肥顆粒間的傳遞和生物氧化還原過程的效率。提高了纖維素的持續降解，降解率達到52.5%，加速了蛋白類中間產物的利用效率以及堆肥物料聚合度的提高，并提高堆肥產品的成熟度。

相關研究成果以“Novel ferrous disulfide loaded palygorskite composites as additives in lignocellulosic waste composting for improving humification”為題發表在Journal of Environmental Chemical Engineering雜志上。路明藝為第一作者，郭榮波研究員和馮權高級工程師為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、跨區域對口支援項目等的資助。（文/圖 路明藝、秦康）

原文連接：https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.111697

Mingyi Lu, Kang Qin, Fengyuan Zhang, Fan Qin, Quan Feng^#, Rongbo Guo^#. Novel ferrous disulfide loaded palygorskite composites as additives in lignocellulosic waste composting for improving humification. Journal of Environmental Chemical Engineering 12 (2024) 111697.