La complejidad inherente de la celulosa, hemicelulosa y lignina contribuye a la recalcitrancia de la biomasa lignocelulósica, lo que resulta en una baja eficiencia de conversión y alto costo de conversión de bioetanol. Los métodos de pretratamiento que interrumpen la estructura celular de la lignocelulosa, como la paja, pueden mejorar significativamente la eficiencia de conversión. En este estudio, utilizamos una técnica de depolimerización mecano-catalítica asistida por ácido para pretratar la paja de arroz, y los resultados demostraron una interrupción significativa de la estructura de celulosa de la paja. En comparación con la paja sin tratar, el tamaño de partícula de la paja pretratada se redujo de 279 m a 11.8 m, la cristalinidad de la celulosa disminuyó de 43.05% a 22.71%, el área de superficie específica aumentó en un 177%, y la relación oxígeno-carbono en la superficie (O/C) se mejoró en un 75%. Los cambios en la microestructura permitieron que la paja pretratada alcanzara un rendimiento total de azúcar de más del 95% en 12 h de hidrólisis enzimática, significativamente superior al rendimiento del 36.24% de la paja sin tratar, el 45.20% de la paja impregnada con ácido y el 73.25% de la paja molida con bolas. En consecuencia, la depolimerización mecano-catalítica asistida por ácido emerge como una estrategia de pretratamiento altamente efectiva para mejorar tanto la hidrólisis enzimática como la eficiencia de conversión general de la paja de arroz.