同济大学戴晓虎教授团队WR|污泥“变身”植物激素助力微藻产生物油

8月4日，同济大学戴晓虎教授和华煜助理教授（共同通讯）在Water Research在线发表了题为“Sludge-derived phytohormones produced via alkaline thermal hydrolysis enhance stress-resilient growth and biodiesel production of limnetic microalgae in seawater-containing wastewater ”的研究论文，发现碱性热水解可将污泥重构为植物激素类似物，在海水胁迫下显著促进栅藻生长和油脂积累，并揭示了“污泥废弃物→植物激素→能源微藻”的增值转化新机制。

剩余污泥含有大量生物活性有机物，但传统处理路径（如厌氧消化产沼、脱水焚烧）未能充分挖掘其高值化利用潜力，而微藻培养虽能以废水为基质生产生物柴油，却面临淡水消耗大、海水盐度胁迫抑制生长等瓶颈。本研究开发了碱性热水解处理技术，在优化条件下（160°C、pH 12、120分钟），污泥中有机质被高效溶出，释放出78种可识别的植物激素（SPs，总浓度达72,601.32 μg/L）。通过FT-ICR MS超高分辨质谱和靶向代谢物分析，研究揭示了这些植物激素的前体-中间体-产物关系——它们并非自然存在于污泥中，而是源于污泥中蛋白质、脂质和核酸在热碱条件下的“热化学重构”：大分子经解聚和重构，通过氧化脱氨、脱羧、羟基化、环化和烷基化等反应，生成具有植物激素活性的小分子类似物。将SPs添加到以海水稀释的厌氧消化液中培养栅藻，相较于对照组，生物量增加1.45倍，油脂积累增加1.68倍。转录组分析显示，SPs上调了与营养代谢和光合碳固定相关的通路，增强了光合电子传递和能量供给；同时上调了乙酰辅酶A羧化酶、脂肪酸合酶和二酰甘油酰基转移酶等编码基因的表达，将碳流导向油脂合成方向；此外，抗氧化防御相关基因下调，表明盐胁迫压力得到显著缓解。尽管该研究从机理上揭示了污泥中植物激素的非生物形成路径，但SPs的复杂组分中哪些具体激素分子贡献最大、活性提取物的批次稳定性、中试规模的放大效应以及SPs在不同微藻物种中的普适性仍有待进一步验证。该工作为污泥资源化开辟了“废弃物-植物激素-能源藻类”的增值转化新范式，也为海水资源化利用和微藻生物柴油的产业化提供了潜在的技术突破口。