北京工业大学彭永臻院士团队张莉课题组JACS：桥接电子转移——生物启发氧化还原通信实现可持续的非亚硝依赖型厌氧氨氧化

背景：厌氧氨氧化（anammox）是一种低碳生物脱氮技术，但传统工艺依赖亚硝酸盐（NO₂⁻）作为电子受体，存在能耗高、成本增加及温室气体排放等问题。微生物胞外电子传递（EET）为突破NO₂⁻依赖提供了新思路，但微生物与电极间的界面电荷转移速率缓慢。研究目的：本研究旨在通过构建基于“导电桥”介导胞外电子传递的非亚硝依赖型厌氧氨氧化技术，利用Fe₂O₃纳米颗粒与黄素富集胞外聚合物（EPS）的杂化组装，在微生物-材料界面实现高效电交互，并探究其在亚硝酸盐匮乏条件下的长期运行性能与机制。结论：Fe₂O₃@EPS体系成功实现了超过150天的稳定运行，氨氮去除率达97.90%，厌氧氨氧化菌相对丰度提升127.22%，温室气体N₂O排放降低44.6倍。该体系通过Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原信号网络驱动微生物代谢协同，强化了电子传递效率和碳固定，为研发绿色低碳污水处理新技术提供了理论依据和技术支撑。