木质纤维素生物质(LCB)被认为是一种丰富的生物质资源。它通常被称为陆生植物生物量，由纤维素、半纤维素和木质素组成(图1)。作物秸秆，如玉米、小麦和水稻秸秆，是重要的LCB来源。重要的是，它们的利用不会干扰粮食生产。厌氧消化(AD)是一种被广泛采用的将LCB转化为生物能源的技术，然而，LCB的低生物降解性限制了其在AD中的应用。相比之下，反刍动物 (如牛、羊和鹿) 等天然AD系统作为“高效生物反应器”，其降解木质纤维素的效率是传统AD反应器的三倍，同时产生的挥发性脂肪酸(VFAs)是厌氧污泥发酵的四倍。
东北地理所草地农牧业学科组科研人员通过对当下木质纤维素生物质利用模式进行分析，提出了生物模拟反刍动物消化策略（RDSs）转化为新型生物反应器的有效策略。文中系统性总结了反刍动物消化策略（图2），瘤胃微生物降解木质纤维素机制（图3），以及对未来仿生反应器的愿景（图4）。
该研究成果于近期发表在国际可再生能源领域著名期刊《Renewable and Sustainable Energy Reviews》 (IF=15.9，中科院一区Top，顶刊C)上。由中国科学院东北地理与农业生态研究所硕士研究生韩宇杰（第一作者）、博士生常潇和钟荣珍研究员（通讯作者）等人共同完成。研究得到了中国科学院战略先导专项(XDA28080400; XDA28020400; XDA26040305)，吉林省与中国科学院科技合作高技术产业化项目(2022SYHZ0020)以及国家重点研发计划(2022YFD1500505)的联合资助。
图1常见的木质纤维素生物质及其成分和结构
图2 反刍动物消化木质纤维素策略
图3 瘤胃优势微生物消化木质纤维素的途径
图4 基于反刍动物消化策略的未来厌氧反应器
论文信息如下：
Yujie Han, Xiao Chang, Hai Xiang, Yi Fang, Lizhuang Hao, Yue Gu, Xinyu Han, Bao Zhao, Zijiao Zhao, Chengzhen Zhao, Rongzhen Zhong*. Exploring biomimetic potential of ruminant digestion strategies for lignocellulosic biomass utilization: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2023. DOI：https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113887
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