Темный ферментация

Темное брожение - это ферментативное преобразование органического субстрата в биоводород. Это сложный процесс, проявляемый различными группами бактерий, включающий серию биохимических реакций с использованием трех стадий, аналогичных анаэробной конверсии. Темное брожение отличается от фотоферментации тем, что оно протекает без легкого.

Ферментативные / гидролитические микроорганизмы гидролизуют сложные органические полимеры до мономеров, которые затем превращаются в смесь низкомолекулярных органических соединений. кислоты и спирты обязательными продуцирующими ацидогенными бактериями.

Использование сточных вод в качестве потенциального субстрата для производства биоводорода вызывает значительный интерес в последние годы, особенно в процессе темной ферментации. Промышленные сточные воды как ферментативный субстрат для производства H 2 удовлетворяют большинству критериев, необходимых для выбора субстрата, а именно: доступность, стоимость и биоразлагаемость (Angenent, et al.., 2004; Капдан, Карги, 2006). Химические сточные воды (Venkata Mohan, et al., 2007a, b), сточные воды крупного рогатого скота (Tang, et al., 2008), сточные воды молочных производств (Venkata Mohan, et al. 2007c, Rai et al. 2012), сточные воды гидролизата крахмала ( Chen, et al., 2008) и разработанные синтетические сточные воды (Venkata Mohan, et al., 2007a, 2008b), как сообщается, производят биоводород помимо очистки сточных вод в процессах темного брожения с использованием селективно обогащенной смеси культур в ацидофильных условиях. Различные сточные воды, а именно сточные воды бумажной фабрики (Idania, et al., 2005), сточные воды крахмала (Zhang, et al., 2003), сточные воды пищевой промышленности (Shin et al., 2004, van Ginkel, et al., 2005), бытовые сточные воды (Shin, et al., 2004, 2008e), сточные воды рисовых виноделен (Yu et al., 2002), сточные воды на основе винокурни и патоки (Ren, et al., 2007, Venkata Mohan, et al., 2008a), отходы пшеничной соломы (Fan, et al., 2006) и сточные воды завода по производству пальмового масла (Vijayaraghavan and Ahmed, 2006) были изучены как ферментируемые субстраты для производства H 2 вместе со сточными водами. лечение. Использование сточных вод в качестве ферментируемого субстрата облегчает как очистку сточных вод, так и производство H 2. Было обнаружено, что эффективность процесса производства H 2 в темном брожении зависит от предварительной обработки смешанных консорциумов, используемых в качестве биокатализатора, рабочего pH и скорости загрузки органических веществ, помимо характеристик сточных вод. (Венката Мохан и др., 2007d, 2008c, d, Виджая Бхаскар и др., 2008d).

Несмотря на свои преимущества, основная проблема, наблюдаемая при ферментативных процессах производства H 2, заключается в относительно низкой эффективности преобразования энергии из органического источника. Типичный выход H 2 находится в диапазоне от 1 до 2 моль H 2 / моль глюкозы, что приводит к тому, что 80-90% исходного COD остается в сточные воды в виде различных летучих органических кислот (ЛЖК) и растворителей, таких как уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота и этанол. Даже в оптимальных условиях в растворе остается около 60-70% исходного органического вещества. Биоаугментация с помощью селективно обогащенных ацидогенных консорциумов для увеличения продукции H 2 также сообщалось (Venkata Mohan, et al., 2007b). Образование и накопление растворимых кислотных метаболитов вызывает резкое падение рН системы и тормозит процесс производства H 2. Использование неиспользованных источников углерода, присутствующих в ацидогенном процессе, для дополнительного производства биогаза поддерживает практическую применимость процесса. Одним из способов использования / восстановления оставшегося органического вещества в пригодной для использования форме является получение дополнительного H 2 путем окончательной интеграции фотоферментативных процессов производства H 2. (Venkata Mohan, et al. 2008e, Rai et al. 2012) и метана путем интеграции ацидогенных процессов с конечными метаногенными процессами.

См. Также

• Биогаз
• Биоводород
• Биологическое производство водорода (водоросли)
• Биомасса
• Электрогидрогенез
• Ферментация (биохимия)
• Микробный топливный элемент

Ссылки

• Ангенент, Л. Т., Карим, К., Аль-Дахан, М. Х., Ренн, Б. А., Домигес-Эспиноза, Р., 2004. «Производство биоэнергии и биохимических веществ из промышленных и сельскохозяйственных сточных вод». Тенденции в биотехнологии 22, 477-85
• Chen, S.-D., Lee, K.-S., Lo, Y.-C., Chen, W.-M., Wu, J.-F., Lin, C.-Y., Chang, J.-S., 2008, "Периодическое и непрерывное производство биогидрогена из гидролизата крахмала видами Clostridium". International Journal of Hydrogen Energy 33, 1803–12
• Даброк, Б., Бахл, Х., Готтшалк, Г., 1992. «Параметры, влияющие на выработку растворителя Clostridium pasteurianum», Appl. Environ Microbiol, 58, 1233-9
• Das, D., Veziroglu, TN, 2001. "Производство водорода биологическим процессом: обзор литературы". Международный журнал водородной энергетики 26, 13-28
• Дас, Д., 2008, «Международный семинар по технологии производства биогидрогена» (IWBT 2008), 7–9 февраля 2008 года, ИИТ Харапгур. Международный журнал водородной энергетики 33, 2627-8
• Fan, YT, Zhang, YH, Zhang, SF, Hou, HW., Ren, BZ., 2006. «Эффективное преобразование отходы пшеничной соломы в газообразный биоводород из коровьего навоза компоста ». Biores Technol 97, 500-5
• Ferchichi, M., Crabbe, E., Gwang-Hoon, G., Hintz, W., Almadidy, A., 2005. "Влияние начального pH при получении водорода из сырной сыворотки ». J Biotechnol 120, 402-9
• Идания, В.В., Ричард, С., Дерек, Р., Ноэми, Р.С., Гектор, MPV, 2005. «Производство водорода путем анаэробной ферментации отходы бумажной фабрики ». Biores Technol 96, 1907–13
• Капдан, И.К., Карги, Ф., 2006. «Производство био-водорода из отходов», Enzyme Microb Technol 38, 569–82
• Ким, Дж., Пак, К., Ким, Т.Х., Ли, М., Ким, С., Ким, С., Сын-Ук., Ли, Дж., 2003. «Эффекты различных предварительных обработок для усиленного анаэробного сбраживания отработанного активного ила». J. Biosci. Bioeng 95, 271-5
• Kraemer, J.T., Bagley, D.M., 2007. «Повышение выхода при ферментативном производстве водорода». Biotechnol Let 29, 685–95
• Logan, B.E., 2004. Тематическая статья: «Биологическое извлечение энергии из сточных вод: производство биоводорода и микробные топливные элементы». Environ Sci Technol 38, 160A-167A
• Логан, Б.Е., О, С.Е., ван Гинкель, С., Ким, И.С., 2002. «Биологическое производство водорода, измеренное с помощью анаэробных респиметров периодического действия». Environ Sci Technol 36, 2530-5
• Рай, Панкадж К., Сингх С.П. и Астхана Р.К. «Производство биоводорода из сточных вод сырной сыворотки в двухступенчатом анаэробном процессе». Прикладная биохимия и биотехнология 2012, 167 (6) 1540-9
• Ren, NQ, Chua, H., Chan, SY, Tsang, YF, Wang, YJ, Sin, N., 2007. «Оценка оптимального типа ферментации для производства био-водорода в ацидогенных реакторах с непрерывным потоком», Biores Technol 98, 1774–80
• Рой Чоудхури, С., Кокс, Д., Левандовский М., 1988. «Производство водорода микробной ферментацией». Международный журнал по водородной энергии 13, 407-10
• Шин, Х.С., Юн, Дж. Х., Ким, С.Х., 2004. «Производство водорода из пищевых отходов в анаэробном мезофильном и термофильном ацидогенезе». Международный журнал по водородной энергии 29, 1355–63
• Спарлинг, Р., Рисби, Д., Погги-Варальдо, Х.М., 1997. «Производство водорода из ингибированных анаэробных композитов». Международный журнал водородной энергетики 22, 563–6
• Тан, Г., Хуан, Дж., Сунь, З., Тан, К., Янь, К., Лю, Г.., 2008. «Производство биоводорода из сточных вод крупного рогатого скота с помощью обогащенных анаэробных смешанных консорциумов: влияние температуры ферментации и pH». J Biosci Bioengng., 106, 80-7
• Valdez-Vazquez, I., Rıos-Leal, E., Munoz-Paez, KM, Carmona-Martınez, A., Poggi -Varaldo, HM, 2006. «Влияние ингибирующей обработки, типа инокулята и температуры инкубации на серийное производство H2 из органических твердых отходов». Biotechnol Bioeng 95, 342-9
• van Ginkel, S.W., Oh, S.E., Logan. Б.Е., 2005. «Производство биогаза из пищевых и бытовых сточных вод». Международный журнал водородной энергетики 30, 1535–42
• Венката Мохан, С., Виджая Бхаскар, Ю., Сарм, П.Н., 2007a. «Производство биоводорода в результате химической очистки сточных вод с помощью селективно обогащенных анаэробных смешанных консорциумов в реакторе с биопленкой, работающем в периодическом прерывистом режиме». Water Res 41, 2652–64
• Венката Мохан, С., Моханакришна Г., Вир Рагхувулу С., Сарма, П.Н., 2007b. «Повышение производства биогидрогена при химической очистке сточных вод в реакторе с анаэробным секвенированием периодического действия с биопленкой (AnSBBR) путем биоаугментации с использованием селективно обогащенных устойчивых к канамицину анаэробных смешанных консорциумов». Международный журнал водородной энергетики 32, 3284–92
• Венката Мохан, С., Лалит Бабу, В., Сарма, П.Н., 2007c. «Производство анаэробного биогидрогена при очистке сточных вод молочных предприятий в последовательном реакторе периодического действия (AnSBR): влияние скорости загрузки органических веществ». Ферментные и микробные технологии 41 (4), 506-15
• Венката Мохан, С., Бхаскар, Й.Б., Кришна, Т.М., Чандрасекхара Рао Н., Лалит Бабу В., Сарма, ПН, 2007г. «Производство биоводорода из химических сточных вод в качестве субстрата с помощью селективно обогащенных анаэробных смешанных консорциумов: влияние рН ферментации и состава субстрата». Международный журнал водородной энергии, 32, 2286–95
• Венката Мохан, С., Моханакришна, Г., Раманая, С.В., Сарма, П.Н., 2008a. «Одновременное производство биоводорода и очистка сточных вод в анаэробном периодическом реакторе периодического действия периодического действия, сконфигурированном на основе биопленки, с использованием сточных вод ликероводочного завода» Международный журнал водородной энергетики 33 (2), 550-8
• Венката Мохан, С., Моханакришна, Г., Раманайя, С.В., Сарма, П.Н., 2008b. «Объединение ацидогенных и метаногенных процессов для одновременного производства биоводорода и метана при очистке сточных вод». Международный журнал водородной энергетики 33, 2156–66
• Венката Мохан, С., Лалит Бабу, В., Сарма, П.Н., 2008c. «Влияние различных методов предварительной обработки на анаэробную смешанную микрофлору для увеличения производства биогидрогена с использованием сточных вод молочных предприятий в качестве субстрата». Biores Technol 99, 59-67
• Venkata Mohan, S., Lalit Babu, V., Srikanth, S., Sarma, P.N., 2008d. «Био-электрохимическое поведение процесса производства ферментативного водорода с функцией поддержания pH». Международный журнал водородной энергетики doi : 10.1016 / j.ijhydene.2008.05.073
• Венката Мохан, С., Срикант, С., Динакар, П., Сарма, П.Н., 2008e. «Фотобиологическое производство водорода принятой смешанной культурой: анализ данных». Международный журнал водородной энергетики 33 (2), 559-69
• Венката Мохан, С., Моханакришна, Г., Редди, С.С., Раджу, Б.Д., Рама Рао, К.С., Сарма, П, Н., 2008f. «Самоиммобилизация ацидогенных смешанных консорциумов на мезопористом материале (SBA-15) и активированном угле для увеличения производства ферментативного водорода». Международный журнал водородной энергетики doi : 10.1016 / j.ijhydene.2008.07.096
• Виджая Бхаскар, Ю., Венката Мохан С., Сарма, П.Н., 2008. «Влияние скорости загрузки субстрата. химических сточных вод при ферментативном производстве биогидрогена в биопленочном реакторе периодического действия ». Biores Technol 99, 6941–8
• Виджаярагхаван, К., Ахмад, Д., «Производство биогидрогена из сточных вод завода по производству пальмового масла с использованием анаэробного контактного фильтра». Международный журнал по водородной энергии 31, 1284–91
• Ю, Х., Чжу, З., Ху, В., Чжан, Х., 2002. «Производство водорода из рисовых виноделен. сточные воды в анаэробном реакторе с восходящим потоком с использованием смешанных анаэробных культур », International Journal of Hydrogen Energy 27, 1359–65
• Zhang, T., Liu, H., Fang, HHP, 2003 «Производство биоводорода из крахмала в сточных водах в термофильных условиях». J Environ Manag 69, 149-56
• Чжу, Х., Беланд, М., 2006, «Оценка альтернативных методов подготовки семян, производящих водород, из сброженного осадка сточных вод». International Journal of Hydrogen Energy 31, 1980-8

Внешние ссылки

• Производство био-водорода из сточных вод