廚余垃圾厭氧發酵制備乙酸技術及應用進展

劉 峰， 陳銀廣， 賀北平， 吳朝鋒

（1. 同濟大學 環境科學與工程學院，上海 200092； 2. 啟迪環境科技發展股份有限公司，北京 100084；3. 同濟大學 污染控制與資源化研究國家重點實驗室，上海 200092）

隨著我國垃圾分類全面實施，廚余垃圾產量驟增[1］，據《2021 中國生態環境狀況公報》數據，截至2021 年底，全國城市生活垃圾無害化處理能力99.49萬t·d-1（無害化處理率99.9%），按廚余垃圾約占生活垃圾的40%～60%計算[2］，廚余垃圾產量高達50 萬t·d-1。據不完全統計，截止2020 年底，國內已建成廚余垃圾處理設施216 座，在建近200 座，處理規模僅約6.3萬t·d-1，廚余垃圾實際處理能力和處理設施缺口巨大，資源化率較低。廚余垃圾是指居民日常生活及食品加工、飲食服務、單位供餐等活動中產生的垃圾，富含碳水化合物、蛋白質、脂肪等有機質[3］，常規的廚余垃圾處理方法包括厭氧消化、好氧發酵以及昆蟲轉化，且目前以厭氧消化產氣為主流路線[4］。厭氧消化生產的沼氣發電上網難，產品附加值不高，產生的沼液和沼渣處理成本高，導致廚余垃圾處理收益主要依賴政府補貼和粗油脂提取，嚴重制約著行業發展。2021 年10 月24 日國務院印發的《2030 年前碳排放達峰行動方案》中提出 “到2030年，生活垃圾資源化利用比例提升至65%” ，探索廚余垃圾高值化利用技術，提高資源化利用率迫在眉睫。

乙酸作為一種重要的化工原料中間體，廣泛應用于食品、化工、醫藥等行業，常用于生產精對苯二甲酸、乙酸乙烯、乙酸酯、乙酸酐以及氯乙酸等化合物。由于能源危機、化石燃料緊缺促使全球對生物乙酸的需求量穩步成長[5］。廚余垃圾發酵過程中產生乙酸、丙酸、丁酸等多種揮發性脂肪酸（VFAs），其中乙酸作為主要化工原料之一，受到各界廣泛關注。因此，利用廚余垃圾制備生物基乙酸不僅能夠提高廚余垃圾資源化產品的附加值，還能夠助力能源綠色低碳轉型，具有重要意義。本文將通過文獻調研梳理總結廚余垃圾產乙酸的研究進展及應用情況，為廚余垃圾產乙酸工程化應用提供支撐。

1 廚余垃圾厭氧發酵產乙酸機理

廚余垃圾發酵過程中各組分的降解途徑復雜，發酵產物種類繁多。有學者[6］深入研究了有機物降解途徑，總體來看，廚余垃圾厭氧產乙酸主要包括丙酮酸產乙酸、同型產乙酸或其他酸轉化成乙酸三種途徑，且以丙酮酸產乙酸途徑為主，該途徑主要歷經三個階段：首先是多糖、蛋白質、脂質等大分子物質水解成單糖、氨基酸、甘油、長鏈脂肪酸等；其次是乙酸合成前體物乙酰輔酶A（乙酰－CoA）的形成，主要是由丙酮酸脫酸乙?；D移形成或者由氨基酸和長鏈脂肪酸轉化而來。丙酮酸主要來自糖酵解過程，少量來自氨基酸和甘油代謝。葡萄糖首先經糖酵解途徑轉化為丙酮酸，丙酮酸首先通過丙酮酸脫氫酶復合體的催化作用下經過脫羧反應、乙?；D移等系列反應轉化成乙酰－CoA；同時，長鏈脂肪酸可以經過其特有的β 氧化途徑產生乙酰－CoA。第三，乙酰－CoA 在磷酸轉乙酰酶（PTA）作用下轉化成乙酰磷酸，乙酰磷酸是磷酸與乙酸的混合酸酐，是細菌合成乙酸或利用乙酸時重要的中間代謝產物，它在乙酰激酶（AK）的作用下轉化成乙酸，該過程簡稱為PTA－AK 途徑。另外，發酵過程中諸如PTA－AK 途徑、β 氧化途徑均可在相關微生物或者酶的作用下逆向進行，這一點對廚余垃圾發酵產乙酸過程中的微生物代謝調控及副產物控制具有重要意義。

圖1 廚余垃圾發酵產乙酸主要途徑示意圖（僅給出了關鍵步驟和關鍵酶）Fig. 1 Schematic diagram of main ways to produce acetic acid by fermentation of kitchen waste (only key steps and key enzymes were shown)

2 乙酸發酵的主要影響因素

不同運行條件對發酵系統中的微生物群落結構和生物作用影響程度不等，進而導致發酵產物種類及產量出現差別，因此研究發酵過程中的影響因子及貢獻率對定向調控產乙酸意義重大。

2.1 溫度對乙酸產量的影響

適當提高發酵高溫可一定程度上改變發酵原料的特性，例如高溫可以提高細胞破壁、胞內有機物質溶出、有機物液化、大分子有機物降解為可溶性的小分子以及溶解態有機物向有機酸轉化的速度[7］。從機理上看，發酵溫度升高可以提高關鍵水解酶如a－葡萄糖苷酶和蛋白酶的活性，進而加快碳水化合物和蛋白質等物質的水解和酸化[8］，同時有助于增加水解和酸化細菌豐度提高[9］，這些菌為產乙酸的貢獻者，能夠通過乙酰輔酶a 途徑將CO2轉化為乙酸。研究者[10］通過熱預處理提高酸發酵速率，WEI Fang[11］通過熱預處理（121℃蒸煮30min）處理活性污泥發酵后VFAs 產量提高7.5 倍（195.2 mgCOD·（gVS）-1），其中乙酸產量提高，占比達到近65%。然而，溫度過高或過低對微生物生長并非有利，而且增加外部熱源必然增加運行成本，因此，尋求合適的溫度條件對廚余垃圾發酵產酸至關重要。張詠梅[7］、LI Xiaoling[9］研究發現雖然高溫可以提高顆粒態有機物的水解速率，但在中溫35℃時厚壁菌門和變形菌門中產酸微生物的多樣性和豐富度更高，VFAs和乙酸濃度高于室溫和高溫；魏玉蓮[12］發現100℃熱預處理后，廚余垃圾發酵6天時VFAs產量達到最大11.99±0.77 g·L-1（VS 15.32%），相比于130℃和160℃預處理時提升40.62%～75.47%。LEE M等[13］研究發現在70～80 ℃時COD 和蛋白質增溶率較高，溫度變化引起了明顯的細菌群落變化，65℃以下以產甲烷菌為主，73℃以上以產酸菌為主，該研究者觀察到微生物生長的溫度上限，醋酸氧化菌為73℃，丙酸氧化菌為65℃，異丁酸氧化菌為70℃，80℃用于乳酸氧化菌，65℃用于甲烷發酵罐中的蛋白質降解菌。因此，為考察實際工程不可忽略的 “高溫蒸煮” 提油處理對乙酸發酵的影響，應當取提油后的物料進行生產性實驗研究，方可為廚余垃圾發酵產乙酸工程應用提供有利支撐。

2.2 pH對乙酸產量的影響

堿性條件的·OH不僅能破壞有機垃圾的絮體結構，水解、皂化蛋白質和脂多糖，破壞多孔介質結構，增加溶解性COD（SCOD）、溶解性碳水化合物（SPS）、尤其是溶解性蛋白質（SPN）的溶出，還可以促進不溶物質轉化為可溶性物質移至液相，能迅速地被微生物代謝所利用，進而促進發酵底物酸化[14］。pH對VFAs 產量以及產物組成影響顯著，當不控制pH 值時發酵產物中乙醇約占60%，屬乙醇型發酵，且反應器中pH值在24h內由6.6迅速降至3.8；調控pH能有效提高VFAs產量，發酵產物隨pH變化，乙酸占比呈現先降后增趨勢[15］。當pH 值處于弱酸性或中性時（5.0、6.0、7.0），均為丁酸型發酵，但pH=5.0時，乙酸為主要產物；pH=6.0時，丁酸為主要產物，占比超40%[16］；pH=7.0 時，乙酸與丁酸比例相當。pH=8，乙酸和丁酸為主，且乙酸占比超過70%[15］。pH=10～12時VFAs主要有乙酸、丙酸、異丁酸、正丁酸、異戊酸和正戊酸，其中pH=10時乙酸占比50.3%，丙酸30.9%[17］。WANG Kun[18］利用廚余垃級發酵經調控pH 發現VFAs 產量在pH 為6.0時最高，在發酵20 d產量達0.918 g·（gVSS）-1，以丁酸為主，乙酸約占20%（0.183 g·（gVSS）-1）；pH=4時VFAs 產 量0.124g·（gVSS）-1，乙 酸 占 比81%（0.101 g·（gVSS）-1）；pH=5 時VFAs 產量0.651 g·（gVSS）-1，乙酸占比僅約8%（0.052 g·（gVSS）-1），不控制pH 時VFAs 產量0.337 g·（gVSS）-1，乙酸占比約62%（0.209 g·（gVSS）-1）。

2.3 其他運行條件對乙酸產量的影響

氧化還原電位ORP：廚余垃圾中有機物降解和微生物代謝過程中涉及一系列氧化還原反應，負ORP 水平利于發酵底物尤其是蛋白質的增溶降解[19］和兼性酸菌（厚壁菌門、變形菌門等）的生長[20］。產乙酸菌通常是嚴格的厭氧菌，有研究者對比研究不同ORP 條件下產酸情況發現，當ORP 為－350 mV時VFAs 的產率最高，而ORP 為－450 mV時乙酸和甲酸產量最高[21］。但并非氧濃度越低越好，有限曝氣能刺激兼性細菌和厭氧菌的有效共存，促進發酵菌分泌功能酶進而對VFAs 生產的積極影響[22］。

有機負荷OL：OL直觀上是發酵底物量，直接影響系統群落結構，體現微生物處理有機物的能力[23］，負荷過低微生物 “吃不飽” ，過高微生物負擔重，都會導致發酵效率低下。厭氧反應器內的微生物群落結構隨著有機負荷變化呈現明顯的階段性演替[24］，SLEZAK R[25］研究了廚余垃圾在不同初始有機負荷下產物情況，OL 為4.1 ～ 48.2 gVS·L-1時產物以乙酸和丁酸為主，且在48.2 gVS·L-1時，VFAs 最高濃度為9.81g·L-1（VFA產量為0.20 gCOD· （gVS）-1）；OL 低于8.2 gVS·L-1時乙酸占總VFAs 的60%以上，生物菌群以厚壁菌門和螺旋體門最高；OL 高于26.1 gVS·L-1的反應器丁酸占比50%以上，厚壁菌門（Firmicutes）占主導地位（43%）。因此，提高乙酸產量需要精準調控系統中有機負荷進而掌握微生物以及發酵產物變化的規律，確定最佳OLR 以及拐點，指導給料補料方式。

碳氮比：合適的碳氮比是微生物生長所必須的重要條件，為提高厭氧發酵VFAs的產量，常用的方法有添加額外碳源、氮源等。JIA Shuting[26］添加多年生黑麥草作碳源調節活性污泥發酵系統的碳氮比發現，當碳氮比在18～26 之間時，乙酸占比最高（39.1%～48.7%）；當碳氮比為20 時，可溶性COD、可溶性蛋白質和可溶性碳水化合物增加，酶活性最高，梭菌、螺旋藻和擬桿菌是優勢菌群，VFAs 產量最高為0.369 g·（gTS）-1，乙酸占39.7%。

2.4 廚余垃圾內部組分對乙酸發酵的影響

鹽和油脂：廚余垃圾中富含鹽分和油脂，兩者濃度過高均會對微生物生長產生一定的限制。王權[27］研究發現廚余垃圾發酵產VFAs濃度隨NaCl含量增加而下降，當NaCl含量達到12.0 g·L-1時，VFAs最高濃度僅為未添加NaCl時的10%；NaCl并未顯著影響發酵類型，但當NaCl含量超過6.0 g·L-1時丁酸積累階段時間延長。LIU Nuo[28］利用廚余垃圾發酵產生VFAs的適宜條件是鹽濃度＜6 g·L-1或油脂濃度＜5 g·L-1；當含鹽低于6 g·L-1以下，乙酸為主占比40%以上，其次是丁酸（26.4%～35.3%）；含鹽9 g·L-1時VFAs中丁酸為主（占比達51.2%），含鹽12 g·L-1時產酸總量很低（4.14 g·L-1，乙酸為主25.2%）。廚余垃圾除鹽的成本很高且意義不大，控制油脂含量不僅可以對餐廚企業提高油脂提取率有正面激勵，同時對發酵產酸具有一定參考價值。

其他成分：除了有機組分、鹽份、油類等主要成分外，廚余垃圾中亦會摻雜少量的其他組分，如硫代亞砜（俗稱 “大蒜素” ）、聚丙烯酸等。硫代亞砜存在于蔥屬植物的各個部位，會在廚余垃圾中積累，可轉化為多種含活性硫基團的衍生物，構成廣譜抑菌功能影響細菌的生長和繁殖[29］，進而影響酸化階段功能酶乙酰輔酶a、半胱氨酸蛋白酶和NADH 的相對活性，導致VFAs產量下降，丙酸積累[30］。還有人發現陽離子聚丙烯酰胺陽離子聚丙烯酰胺及其代謝產物聚丙烯酸因靜電作用影響蛋白質等生物轉化，且其官能團如羧酸基團和酰胺基團與有機物形成競爭，一定程度上抑制了污泥的溶解、水解、產酸，產乙酸和同型產乙酸過程，顯著降低了污泥發酵時VFAs的積累[31］。

3 提高VFA產率和乙酸占比的策略

廚余垃級產酸發酵過程復雜，存在酸產量不高且種類分散等諸多問題。從產酸機理和微生物代謝途徑看，提高乙酸產量首先考慮從正向促進丙酮酸和乙酰輔酶A的生成；其次，應避免乙酸消耗或抑制其他代謝路線；最后，原位剝離系統中已產生的乙酸，從而減少酸抑制促進發酵反應繼續進行[32］。研究者經常在發酵前（預處理）和發酵過程（過程調控）兩個階段采用不同處理方法刺激加速乙酸發酵，強化功能菌群和關鍵功能酶的活性提高產酸率，常用的方法有物理（超聲法[33］、熱水解[34］）、化學法（堿法[35］、加鐵[36］或緩沖/中和劑[37］、游離亞硝酸、表面活性劑、抗菌劑[38］）、物理化學法和生物預處理[39］等，本文將選擇研究較多的方法和其效果進行總結，為后續研究中提高乙酸產量提供參考。

3.1 酸堿催化耦合物理預處理方法提高乙酸產量

如前文所述，適當提高溫度或者控制堿性條件有利于大分子的水解和有機酸的產生。為提高有機酸的產量，研究者一般首先考慮利用調控溫度和pH，吳云[40］對廚余垃圾進行熱堿預處理（70℃條件下5 mol·L-1濃度NaOH 溶液浸泡處理6 h）后，對比未預處理的廚余垃圾，在pH=4～5 條件下，發酵使得產物中總VFAs 累積濃度提高了68%，其中乙酸約占57%，熱堿預處理方法能夠促進垃圾絮體結構解體，提高原料的可降解性進而提高產酸量。KUMAR A N[41］采用1% NaOH （v/v） 堿催化耦合高壓滅菌和超聲波處理廢活性污泥可提高有機物的增溶度SCOD增加14倍以上，在pH=10下，發酵短鏈羧酸VFAs 產量較高（產率約0.7 gVFAs·（gSCOD）-1，乙酸占比11.3%；但在pH=6 條件下，乙酸占比最高13.1%。用酸催化（催化條件1%H2SO4/HCl： 42.4/40.8 g·L-1）處理蔬菜垃圾可提高還原糖的增溶效果，在pH=6 條件下，發酵產物VFAs 產量最高（0.62 gVFAs·（g RS）-1），乙酸占比最高（23.2%）[42］。用酸催化處理脫脂藻類生物質殘渣，pH－6 下進行發酵產VFAs 最高（0.54 g SCA·（g RS）-1），乙酸占比最高14.3%[6］。

3.2 添加金屬等活性成分提高產酸量

有研究者發現，雖然采取高溫、堿性能提高短鏈脂肪酸產量和積累，但因為有機物溶解速率的限制，仍需較長發酵時間，因此額外添加活性成分成為研究熱點。鐵是微生物生長過程中的必須元素，添加鐵（如零價鐵[43］、納米零價鐵、Fe/C[44］、磁鐵礦[45］）可以提高代謝過程中丙酮酸-鐵還蛋白氧化還原酶、α－葡萄糖苷酶、蛋白酶、乙酰輔酶A和乙酸激酶A的活性及產酸微生物如梭狀芽胞桿菌等的豐度，增加短鏈脂肪酸的產量，有效提高乙酸產率。例如，JIN Yong[46］添加10 g·L-1納米零價鐵劑量時，VFAs最大累積量為22.25 gCOD·L-1，且乙酸占比72%以上。YANG Guang[47］添加Fe0納米顆粒促使馬鈴薯果皮廢棄物厭氧發酵時VFAs 的產量從325.8 mg·（g·vS）-1增加至540.5 mg·（g·vS）-1。另外，加入一定量的金屬離子如Fe2+、Mg2+、Ca2+、Ni2+和Cu2+等對廚余垃圾厭氧發酵產VFAs 也有正向促進作用[48］，但金屬濃度過高亦會對厭氧發酵細菌產生毒性[49］。有人用游離亞硝酸（FNA）對活性污泥進行預處理加速了細胞外聚合物和細胞包膜的破壞，極大地刺激了水解酸化關鍵酶包括蛋白酶、α－葡萄糖苷酶、PTA、AK 等的活性，抑制F420 活性，促進VFAs 生成[50］，ZHAO Jianwei[51］用1.54 mg·L-1FNA 預處理的活性污泥在pH 10條件下發酵2d后VFAs產量即達到最高（370.1 mgCOD·（g VSS）-1），產率提高近5 倍，發酵時間大幅縮短[52］。另外，還有研究者研究投加表面活性劑（十二烷基苯磺酸鈉）[50］、鼠李糖脂[53］、表面素、皂苷[54］促進污泥溶解或蛋白質水解，抑制產甲烷菌活性提高VFAs產量。

3.3 生物強化提高乙酸產量

為增強目標產物VFAs 和乙酸的產量，最直接的強化手段即純菌培養發酵，顯然不適合發酵系統復雜的廚余垃級開放式發酵。除了通過調控運行條件促使產乙酸菌群的生長，研究者還考慮充分利用菌群協同作用機制。例如，LI Yang[55］采用酵母菌和醋酸菌菌株加強乙醇型發酵，揮發性脂肪酸產量達到30.22 g·L-1，乙酸產量提高到25.88 g·L-1， 對比沒有菌株的情況下（乙酸產量12.81 g·L-1）提高2 倍。趙振煥[56］研究發現當pH=7.5，酵母菌添加量為0.10 g·g-1時，反應器中乙醇轉化為乙酸的轉化率最高，乙酸產量可達到7 264 mg·L-1。

綜上，不同調控手段對提高廚余垃級發酵乙酸產量的效果差異較大（如表1中所示）且雜酸比例相對較高，因此，探索能促進廚余垃級中的有機質高效定向轉化成乙酸的策略具有重要意義。

表1 不同發酵條件下VFAs和乙酸產量Tab.1 The yields of VFA and acetic acid under different fermentation conditions

4 乙酸分離提純方法

乙酸純度直接影響其后續高值化利用途徑的選擇。乙酸發酵液成分復雜，且涉及多種揮發性有機酸和中間產物分離難度較大，通常需要經過所示 “過濾－乙酸回收－離子去除－濃縮凈化－（升級轉化衍生物）－配方產品”[56］等一系列步驟，其中核心回收段研究最多的方法有吸附、蒸餾、萃取、電滲析、膜分離及多方法的組合。AGHAPOUR A S[57］總結對比了VFAs常規回收方法的優缺點（如表2所示），但從VFAs中提純乙酸的應用相對較少。

表2 從發酵系統回收VFAs方法的比較[70］Tab.2 Comparison of VFAs recovery methods from fermentation systems[70]

吸附法：選用具有選擇性的吸附材料與溶液中的乙酸相結合使其從發酵液中剝離，然后通過解析獲得乙酸。廚余垃圾發酵產物復雜，各組分對活性炭等傳統吸附劑都有較強的親和力，因此傳統吸附劑通常會導致產品污染，不易用于發酵物中乙酸分離。帶有陽離子或陰離子交換基團的離子交換樹脂則在包括乙酸在內的羧酸分離效果明顯。HASAN U[58］利用Amberlite IRA－67 對乙酸的最大吸附效率約為61.36%，酸負載高達33 g 乙酸/g 樹脂；用離子交換樹脂回收棕櫚油廠污泥厭氧發液中的乙酸，乙酸濃度從0.5M提高至1.5M，濃縮3倍[59］；用聚乙烯吡啶（PVP）樹脂作吸附劑、甲醇或水作解吸劑，從10%w/w醋酸/水混合物中回收乙酸，得到回收率為95%，純度為99%的醋酸[60］。吸附法分離提取乙酸的效果與材料的吸附能力有關，例如選用強堿型陰離子交換樹脂IRN－78 吸附處理濃度為25 g·L-1的乙酸溶液時，最大吸附量為104 mg乙酸·g-1樹脂[61］；用分子篩13X（球團、粉末）吸附分離稀水溶液中的乙酸，吸收率為354.03 mg·g-1，吸附飽和后需要吸附再生[62］。另外，溶液中雜質亦可產生競爭吸附從而使得乙酸吸附效果受限。

萃取法：萃取是乙酸回收研究最多的技術，乙酸可以通過與脂肪族和芳烴、碳鍵合的含氧萃取劑、磷鍵合的含氧萃取劑的溶劑化以及與胺基化合物的相互作用被提取出來。例如，利用三正辛胺/2－乙基－1－己醇（TOA濃度90 wt.%）的溶劑從裂解油中萃取乙酸，乙酸萃取率達到90%左右[63］。使用混合萃取劑體積分數40%三烷基胺－30%正辛醇－30%煤油處理初始濃度為30 g·L-1醋酸水溶液，醋酸回收率可達95.25%[64］。萃取劑和能源使用成本是萃取法使用過程中的限制因素，利用由二甲苯和乙酸乙酯制成的新型混合溶劑萃?。麴s混合工藝回收苯二甲酸生產中的乙酸，不僅顯著提高了乙酸回收率，乙酸濃度從1.39 wt.%濃縮至86.62 wt.%，而且年成本相比傳統的乙酸乙酯單一溶劑工藝降低了6%[65］。另外，也有研究發現超臨界流體如超臨界二氧化碳從發酵液中回收乙酸效果取得了較好的效果[64］。

膜法：WU Haoran[66］分別用納濾膜和反滲透膜處理初始濃度9 g·L-1，pH=6.3，25℃的乙酸溶液，反滲透膜的乙酸最大截留率98.6%；納濾膜最大滲透通 量105 L·（h·m2）-1，乙 酸 截 留 率83.1%。LABONI A[67］將活性炭吸附－納濾－反滲透相結合，從溶解制紙漿預水解液中回收濃縮乙酸，總回收率達到70%，乙酸濃度從6.94 g·L-1提高到55.94 g·L-1。袁亮續[68］提出的最新INVISTA技術PTA裝置乙酸回收系統通過反滲透膜法將廢水中的乙酸進行回收，系統溫度18～22℃，操作壓力60～70 MPa，乙酸回收率可達80%。LI Shiguang[69］采用多孔管狀不銹鋼支架上制備的鍺取代ZSM－5膜通過滲透汽化法分離乙酸和水，Ge－ZSM－5 膜具有更高的乙酸通量和更低的純水通量，乙酸進料濃度從0.33 wt %增加到5%。LEE S C[70］利用乳化液膜在含有高濃度羧酸溶液中分離乙酸和琥珀酸，乙酸的表觀萃取度大于95%，而且乙酸的富集率同時達到3.0以上。

綜上，乙酸分離提純方法很多，每種技術都需要一定的能量，且在實際應用中都有不同的生命周期?？陀^評估乙酸分離成本、進行全面的技術經濟分析，是乙酸分離提純技術選擇的重點。

5 乙酸應用

石油催化方法生產乙酸存在效率低、催化劑昂貴和反應條件極端等缺點，因此替代性生化方法制備生物乙酸逐漸受到各界關注。廚余垃圾酸發酵所得的未提純發酵液富含小分子酸，可作為污水處理反硝化碳源，乙酸發酵液的脫氮效果與乙酸鈉相似，在總氮去除率、總磷去除和有機物消耗率多方面明顯優于葡萄糖[71-72］；乙酸發酵液因富含生物量還被人用來栽培真菌[73］。

乙酸是化工、制藥、能源等各個行業的基礎化學原料之一，用途頗廣。

眾所周知，醋酸作為食品行業常用的溶劑、食品調味、酸度調節劑和風味成分[74］。據市場研究報告[75］，2019 年全球乙酸市場規模達到1728 萬噸，預計到2025年將達到2451萬噸左右，2021年全球乙酸市場中乙酸乙烯單體的應用領域以44.5%的份額主導了市場，而乙酸是生產乙酸乙烯酯單體[76］的主要原料，用于合成聚乙烯醇（PVA）、聚醋酸乙烯（PVAc）、醋酸乙烯（EVA）共聚物、聚羥基脂肪酸酯PHA 等[77］，用于生產塑料、油漆和涂料、紙張涂料、印刷產品、乳膠漆、紡織品和粘合劑；乙酸酐則占據第二大份額約19%，廣泛應用于醋酸纖維、攝影膠片和各種其他涂層材料，同時還是開發阿司匹林等藥物的關鍵原料。

乙酸可以用于生產油漆、涂料和印刷油墨的制造用到的乙酸酯，其中，乙酸酯化乙醇制備的乙酸乙酯是一種綠色溶劑，廣泛用作稀釋劑、溶劑和香水[78］。乙酸也被用于生產對苯二甲酸（PTA），一種制造聚酯纖維的替代原料，具有良好的耐化學、耐染色性、高耐候性；另外，乙酸還可用作一氯乙酸、羧甲基纖維素、甘氨酸、醋酸纖維素、除草劑、抑菌劑、實驗室化學品及動物飼料添加劑的原料。

6 結語

以廚余垃圾為基質制備高濃度乙酸，不僅可以提高廚余垃圾的資源化利用率，還可從廢物中創造價值，節約化石能源，為我國能源綠色低碳轉型提供新思路。然而，廚余垃圾中的有機物代謝機理復雜，現有發酵手段制得的總VFAs濃度有限且乙酸占比不高，很難真正實現高值化利用，要與化石燃料乙酸競爭并占領一定的乙酸市場份額更是面臨著巨大的挑戰。為此，通過預處理、堿性調控、投加催化劑或者其它活性成分等調控手段干預有機物降解途徑，促使有機物和中間代謝產物能定向轉化成乙酸，進而提高乙酸產率制備高濃度乙酸具有重要意義。

作者貢獻聲明：

劉 峰：論文撰寫、圖表繪制及論文修改；

陳銀廣：論文寫作指導；

賀北平：資助項目的獲取，論文質量控制；

吳朝鋒：論文質量控制。