Фотоферментация

Фотоферментация - это ферментативное преобразование органического субстрата в биоводород, проявляющееся разнообразную группу фотосинтетических бактерий посредством серии биохимических реакций, включающих три стадии, аналогичные анаэробному превращению. Фотоферментация отличается от темной ферментации, потому что она протекает только в присутствии света.

. Например, фотоферментация с Rhodobacter sphaeroides SH2C (или многими другими пурпурными несерными бактерии) можно использовать для превращения низкомолекулярных жирных кислот в водород и другие продукты.

Изображает общий процесс фотоферментации.

.

• 1 Светозависимые пути
  • 1.1 Фототропные бактерии
  • 1.2 Фотолитические продуценты
• 2 Устойчивое производство энергии
  • 2.1 Механизм
  • 2.2 Варианты
  • 2.3 Преимущества
  • 2.4 Ограничения
• 3 См. Также
• 4 Ссылки
• 5 Внешние ссылки

Фототропные бактерии

Фототропные бактерии производят газообразный водород посредством фотоферментации, при которой водород получают из органических соединений.

$C\; 6\; H\; 12\; O\; 6\; +\; 6\; H\; 2\; O\; \to \; hv\; 6\; CO\; 2\; +\; 12\; H\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{C6H12O6\; +\; 6H2O\; ->[\{hv\}]\; 6CO2\; +\; 12H2\}\}\}$

Фотолитические производители

Фотолитические производители похожи на фототрофов, но получают водород из молекул воды поскольку организм взаимодействует со светом. Производители фотолитиков минусы содержит водоросли и некоторые фотосинтезирующие бактерии.

$12\; H\; 2\; O\; \to \; hv\; 12\; H\; 2\; +\; 6\; O\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{12H2O\; ->[\{hv\}]\; 12H2\; +\; 6O2\}\}\}$(водоросли)

$CO\; +\; H\; 2\; O\; \to \; hv\; H\; 2\; +\; CO\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; ce\; \{CO\; +\; H2O\; ->[\{hv\}]\; H2\; +\; CO2\}\}\}$(фотолитические бактерии)

Фотоферментация с помощью пурпурных бактерий, не продуцирующих серу, была исследована как метод производства биотоплива. Естественный продукт ферментации этих бактерий, газообразный водород, может использоваться в качестве источника энергии природного газа. Фотоферментация с помощью водорослей вместо бактерий используется для производства биоэтанола, среди других альтернатив жидкого топлива.

Основные принципы биореактора. Биореактор фотоферментации не должен иметь воздуховод.

Механизм

Бактерии и их источник энергии содержатся в камере биореактора, которая непроницаема для воздуха и кислорода. В биореакторе поддерживается надлежащая температура для бактерий. Бактерии поддерживаются углеводной диетой, состоящей из простых молекул сахарида. Углеводы обычно получают из сельскохозяйственных или лесных отходов.

Варианты

Изображение водорослей (виды не указаны) в биореакторе, подходящем для производства биоэтанола.

В дополнение к формам дикого типа. Rhodopseudomonas palustris, ученые использовали генетически модифицированные формы для производства водорода. Другие исследования включают расширение системы биореактора для содержания комбинации бактерий, водорослей или цианобактерий. Производство этанола осуществляется водорослями Chlamydomonas reinhardtii, среди других видов, в циклической смене света и темноты. Чередование светлой и темной среды также было исследовано с помощью бактерий для производства водорода, увеличивая выход водорода.

Преимущества

Бактерии обычно питаются измельченными сельскохозяйственными отходами или нежелательными культурами, такими как водяной салат или патока сахарной свеклы. Большое количество таких отходов обеспечивает стабильный источник пищи для бактерий и продуктивно использует отходы человеческого происхождения. По сравнению с темной ферментацией, фотоферментация производит больше водорода за реакцию и позволяет избежать кислых конечных продуктов темной ферментации.

Ограничения

Основные ограничения фотоферментации как устойчивой энергии источник проистекает из точных требований поддержания бактерий в биореакторе. Исследователи обнаружили, что поддерживать постоянную температуру для бактерий внутри биореактора сложно. Кроме того, питательную среду для бактерий необходимо вращать и обновлять без подачи воздуха в систему биореактора, что усложняет установку и без того дорогостоящего биореактора.

• Темная ферментация
• Производство ферментативного водорода
• Биоводород
• Ферментация (биохимия)
• Производство водорода
• Фотохимическая реакция
• Фотоводород
• Фототроф
• Фотобиология
• Электрогидрогенез
• Микробный топливный элемент

Найдите фотоферментацию в Wiktionary, бесплатном словаре.

• Фотоферментация
• Повышение фототропного производства водорода с помощью ферментации с твердым носителем и внутреннего оптического оптоволоконное освещение