好氧堆肥是实现农业废弃物资源化利用的有效技术，微生物降解有机物并将小分子前体聚集成稳定的腐殖质，提高木质纤维素类废弃物的堆肥效率一直是好氧发酵领域的研究热点。然而，作为腐殖质形成的基本框架和主要来源，木质纤维素中的纤维素和半纤维素被木质素包裹，难以降解。Fenton反应是一种产生羟基自由基的高级氧化过程，与几乎所有的有机化合物发生非选择性反应，氧化生成中间产物。近日，青岛能源所工业生物燃气研究中心利用FeS2同时具有过氧化物酶和谷胱甘肽氧化酶活性的特点，研制一种新型改性添加剂，促进堆肥过程中自由基的产生以促进木质纤维素的降解，同时氧化型谷胱甘肽（GSSH）可以调节植物代谢，促进污染土壤中植物的生长，获得较高腐殖度的堆肥产品。
研究人员通过一锅水热法在不同天然矿物表面原位合成FeS2，并通过TMB显色实验和电子顺磁共振（EPR）测试确定坡缕石表面原位合成FeS2的复合材料具有更高效的自由基催化活性。将其作为堆肥外源添加剂，评价铁基改性材料对堆肥理化性质、纤维素降解和腐殖化的影响。结果表明，改性材料的添加明显提高了堆肥体系的导电性能，EC值增加了51.6%，有利于加速电子在堆肥颗粒间的传递和生物氧化还原过程的效率。提高了纤维素的持续降解，降解率达到52.5%，加速了蛋白类中间产物的利用效率以及堆肥物料聚合度的提高，并提高堆肥产品的成熟度。
相关研究成果以“Novel ferrous disulfide loaded palygorskite composites as additives in lignocellulosic waste composting for improving humification”为题发表在Journal of Environmental Chemical Engineering杂志上。路明艺为第一作者，郭荣波研究员和冯权高级工程师为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、跨区域对口支援项目等的资助。（文/图 路明艺、秦康）
原文连接：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.
