可再生清洁生物能源以其缓解化石能源危机、保护环境以及实现经济的可持续发展,在世界范围内受到广泛关注。在中国,玉米秸秆因价格便宜、可再生以及来源广泛被认为纤维素乙醇工业化生产的理想原料。然而,高底物浓度下生产纤维素乙醇,提高生物质的转化率仍是一个巨大挑战。本研究以未水洗蒸汽爆破预处理玉米秸秆为原料,建立统合生产生物乙醇及甲烷的工艺。在生物乙醇生产工艺中,采用批式补料的策略进行高底物浓度同步糖化发酵,来获得高的乙醇产率。实验结果表明,通过分批补料,终底物浓度达到35.5%(w/w),最高乙醇浓度在72h达到69.8g/kg,相当于理论值的73%,纤维素转化率达到80%。为阐明木质纤维素原料乙醇发酵残留物产甲烷的能力,本研究以乙醇发酵残留物、发酵残留物上清及固体部分分别进行产甲烷潜力实验。研究结果表明,发酵残留物产甲烷潜力为46mL CH4/g底物,上清部分产甲烷潜力为12mL CH4/g底物,固体部分产甲烷潜力达到286mL CH4/g底物,从而证明高底物浓度汽爆玉米秸秆乙醇发酵残留物具有较好的产甲烷潜力。高底物乙醇发酵残留物于3L厌氧反应器内利用富集驯化菌群进行厌氧消化产甲烷,经过52d厌氧消化,VS去除率55.3%,甲烷产率320mL/g VS。乙醇甲烷统合共生产工艺物料平衡分析,lkg玉米秸秆可产生197g乙醇和96g甲烷,这表明统合工艺相比单独生产纤维素乙醇工艺,不仅可以实现木质纤维素原料的多级利用,而且生物质产率提高9.6%。