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Urine Addition as a Nutrient Source for Biological Wood Oxidation at 40 °C
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-11-11 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c04896 Shiyang Fan 1 , Anran Li 1 , Annemiek ter Heijne 1 , Cees J.N. Buisman 1, 2 , Wei-Shan Chen 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2020-11-11 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c04896 Shiyang Fan 1 , Anran Li 1 , Annemiek ter Heijne 1 , Cees J.N. Buisman 1, 2 , Wei-Shan Chen 1
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Biological wood oxidation (BWO) offers great potential for sustainable heat generation, and our previous work has shown that nutrient addition (especially nitrogen; N) is necessary for fast BWO. To reduce the cost and environmental impacts of chemical nutrients, human urine was chosen as a source of nutrient in this study. We investigated the factors including urine dilution ratio, the types of urine (fresh urine and synthetic urine), and urine readdition, by studying their effects on oxygen consumption and dry weight loss of the wood. After 42-day incubation, synthetic urine with five times dilution (corresponding to 1.2 ‰ N dry basis of wood) showed the best performance; it improved the oxygen consumption by 3.8 times and wood weight loss by 3.3 times than that without urine addition (analysis of variance (ANOVA), P < 0.05). At the same N level, fresh urine addition was able to enhance the BWO more efficiently than synthetic urine addition, further improving the oxygen consumption by 64% and weight loss by 47% (ANOVA, P < 0.05). During the BWO process, the decrease in wood degradation rate was possibly due to the decrease in nutrient availability. With the readdition of synthetic urine, the total oxygen consumption and weight loss after 100-day incubation increased by more than 40% compared with the group without readdition. However, readdition of only N-containing components did not increase the BWO, showing that elements (other than N) were important. To this end, we demonstrated the feasibility of human urine as a waste-based nutrient source for fast BWO and the possibility of long-term BWO operation via urine readdition.
中文翻译：
尿液作为40°C下生物木材氧化的营养来源
生物木材氧化（BWO）为可持续的热产生提供了巨大潜力，我们以前的工作表明，添加营养素（尤其是氮； N）对于快速BWO是必不可少的。为了降低化学营养素的成本和对环境的影响，本研究选择了人类尿液作为营养素的来源。通过研究它们对木材耗氧量和干燥失重的影响，我们研究了尿液稀释比，尿液类型（新鲜尿液和合成尿液）以及尿液重新分配等因素。孵育42天后，合成尿液经5倍稀释（相当于1.2‰N木材干基）表现出最好的性能。与不添加尿液相比，它的耗氧量增加了3.8倍，木材重量减少了3.3倍（方差分析（ANOVA），P <0.05）。在相同的氮水平下，新鲜尿液的添加量比合成尿液的添加量更有效地提高了BWO，使氧气消耗量减少了64％，体重减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的降低可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。新鲜尿液的添加量比合成尿液的添加量更有效地提高了BWO，使氧气消耗量减少了64％，体重减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的下降可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。新鲜尿液的添加量比合成尿液的添加量更有效地提高了BWO，使氧气消耗量减少了64％，体重减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的降低可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。进一步使耗氧量提高了64％，重量减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的下降可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。进一步使耗氧量提高了64％，重量减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的降低可能是由于养分利用率的降低。与合成尿相比，经过合成尿的培养，经过100天培养后，总耗氧量和体重减轻增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。木材降解率的下降可能是由于养分利用率的下降。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。木材降解率的下降可能是由于养分利用率的下降。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。仅含氮组分的重新分配并没有增加BWO，表明元素（除N外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。仅含氮组分的重新分配并没有增加BWO，表明元素（除N外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。
更新日期：2020-11-23
中文翻译：
尿液作为40°C下生物木材氧化的营养来源
生物木材氧化（BWO）为可持续的热产生提供了巨大潜力，我们以前的工作表明，添加营养素（尤其是氮； N）对于快速BWO是必不可少的。为了降低化学营养素的成本和对环境的影响，本研究选择了人类尿液作为营养素的来源。通过研究它们对木材耗氧量和干燥失重的影响，我们研究了尿液稀释比，尿液类型（新鲜尿液和合成尿液）以及尿液重新分配等因素。孵育42天后，合成尿液经5倍稀释（相当于1.2‰N木材干基）表现出最好的性能。与不添加尿液相比，它的耗氧量增加了3.8倍，木材重量减少了3.3倍（方差分析（ANOVA），P <0.05）。在相同的氮水平下，新鲜尿液的添加量比合成尿液的添加量更有效地提高了BWO，使氧气消耗量减少了64％，体重减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的降低可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。新鲜尿液的添加量比合成尿液的添加量更有效地提高了BWO，使氧气消耗量减少了64％，体重减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的下降可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。新鲜尿液的添加量比合成尿液的添加量更有效地提高了BWO，使氧气消耗量减少了64％，体重减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的降低可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。进一步使耗氧量提高了64％，重量减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的下降可能是由于养分利用率的降低。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。进一步使耗氧量提高了64％，重量减轻了47％（ANOVA，P <0.05）。在BWO过程中，木材降解率的降低可能是由于养分利用率的降低。与合成尿相比，经过合成尿的培养，经过100天培养后，总耗氧量和体重减轻增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。木材降解率的下降可能是由于养分利用率的下降。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。木材降解率的下降可能是由于养分利用率的下降。与合成尿液相比，合成尿液经过100天培养后的总耗氧量和体重减轻比未分配尿液的组增加了40％以上。但是，仅含N组分的重排不会增加BWO，这表明元素（N除外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。仅含氮组分的重新分配并没有增加BWO，表明元素（除N外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。仅含氮组分的重新分配并没有增加BWO，表明元素（除N外）很重要。为此，我们证明了人类尿液作为快速BWO的基于废物的营养源的可行性，以及通过尿液重新分配长期BWO的可能性。
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