技术原理：从厌氧发酵的基本原理出发，厌氧发酵过程可分为水解、酸化、产乙酸、产甲烷等阶段，涉及的微生物种类多种多样。各阶段的主要代谢过程不同，参与的主要微生物功能类群不同，最适反应条件也不同，甚至存在中间产物对整个厌氧消化进程的抑制作用。同时，由于理化特性的差异，不同物料也具有不同的限速步骤，这决定了组成复杂的多元物料的发酵必然是多步多级过程。传统的单级发酵模式只能为厌氧消化提供一个混沌的空间，限制了不同微生物功能类群的分布及活性，进而影响了多元复杂物料的产能效率。根据厌氧发酵的多阶段多种群理论，多级厌氧发酵可以为厌氧发酵的各个阶段提供必要的空间间隔，使不同发酵阶段的功能菌群在各自分区内富集驯化，提升各分区的发酵效率，从而大副降低发酵物料的降解周期、提升整体发酵效率。同时，多级发酵还可以将不同原料的限速步骤分割在不同的反应器模块中，有针对性的优化各反应单元中的反应条件，以提高该反应阶段功能类群的丰度及活性，从而更高效的突破限速步骤。综上，多级仿生发酵不仅有望大幅提升发酵效率，而且可以广泛适用于多种类和复杂原料的多元化处理。
图1 牛胃的多级消化系统
技术先进性：通过仿生牛胃消化系统，创新性的开发出多级仿生厌氧发酵技术，并开发出了多级仿生湿式、半干式、干式等系列高效厌氧发酵反应器，充分提升厌氧发酵各阶段效率和稳定性。该技术的开发在2016年即被院士领衔的专家组鉴定为“技术水平国内领先、国际先进”。近年来持续创新，核心技术指标继续有效提升，目前已达到秸秆产气率500m3/tVS，多级仿生半干式厌氧发酵容积产气率达1.5，多级仿生干式厌氧发酵容积产气率达3.5，达到国际领先水平。该技术突破现有厌氧发酵技术的效率限制、原料限制和场景限制，为各种生物质废弃物物料、各种应用场景提供普适性、革命性的技术与国产化装备方案，可有力推动产业快速发展。
图2 开发的多级仿生厌氧发酵系列反应器
