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农业是立国之本。随着经济发展和人口增长，我国温室大棚的建设面积已经达到了近16万公顷。但是，由于缺少蔬菜废弃物循环利用技术，大量蔬菜废弃物被遗弃，造成极大的资源浪费，污染当地环境卫生。蔬菜废弃物的甲烷发酵技术因其具备较高的处理效率和产气能力而备受关注，大多数研究都从处理效率和产气能力两个方面来进行。但是，甲烷发酵也存在一定的局限性，蔬菜废弃物的快速水解和酸化导致反应器的pH值快速下降，从而抑制产甲烷过程。
最新研究报告显示，在甲烷发酵中结合生物电化学系统（Bioelectrochemical system, BES），可以通过电活性菌的富集提高直接种间电子传递（Direct interspecies electron transfer, DIET）的产甲烷路径，进而提高工艺的状态稳定性，大大减少运行和管理的不确定性。本科技小院拟以生物电化学系统协助蔬菜废弃物甲烷发酵，实现蔬菜废弃物高效处理，并提高甲烷产率。本科技小院将通过开展蔬菜废弃物高效产甲烷和水培废液的高效脱氮研究，拟形成多相资源化利用，通过合理配置形成以太阳能、沼气为能源，以沼渣、沼液为肥源、碳源的温室农业体系，实现种植业的能流、物流良性循环系统，实现温室农业的低碳排放，助力我国低碳温室农业的高质量发展。
本科技小院依托本单位国家一流专业（环境工程）和山东省轻工废弃物清洁能优化技术工程实验室、山东省应用微生物重点实验室等多个省级平台，长期致力于生物电化学技术的研发及其资源化方面的理论和应用研究，取得了一定的工作成绩。在国家自然科学基金、山东省自然科学基金等基金的支持下，针对生物电化学技术的研发、有机物资源化和作用机制及其电子传递动力学方面，取得了具有创新意义和应用价值的成果，具体如下：
① 揭示了环境因子诱导的生物电化学反应生物成膜和结构演变规律，阐明了生物膜内质子传递与电子传递间的耦合机制；
② 揭示了电化学生化反应的多相流多尺度传递及转化机理和规律，获得多相流动与物质传递和转化之间的相互影响规律；
③ 探明从微生物细胞、微生态系统到生物电化学反应介观和宏观尺度下微生物生长代谢与多相流动和能质传递之间的相互耦合关系，构建复杂生物电化学反应体系的多尺度传输理论模型。
④ 依赖于上述研究成果，首席专家以第一作者（或通讯作者）在国际期刊上发表SCI论文20余篇，共主持6项、参与5项与本申请项目相关的科研课题，被授予国内外7项发明专利，研究成果得到国内外众多学者的关注。
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