Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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 анаэробному преобразованию . Темное брожение отличается от фотоферментации тем, что оно протекает без света .

Обзор [ править ]

Ферментативные / гидролитические микроорганизмы гидролизуют сложные органические полимеры до мономеров, которые затем превращаются в смесь низкомолекулярных органических кислот и спиртов путем обязательного продуцирования ацидогенных бактерий. [ необходима цитата ]

Использование сточных вод в качестве потенциального субстрата для производства биоводорода вызывает значительный интерес в последние годы, особенно в процессе темной ферментации. Промышленные сточные воды в качестве ферментативного субстрата для производства H 2 соответствуют большинству критериев, необходимых для выбора субстрата, а именно доступности, стоимости и биоразлагаемости (Angenent, et al. , 2004; Kapdan and Kargi, 2006). Химические сточные воды (Venkata Mohan, et al. , 2007a, b), сточные воды крупного рогатого скота (Tang, et al. , 2008), сточные воды молочного производства (Venkata Mohan, et al. 2007c, Rai et al. 2012), сточные воды гидролизата крахмала ( Чен,и другие. , 2008) и разработанные синтетические сточные воды (Venkata Mohan, et al. , 2007a, 2008b), как сообщается, производят биоводород помимо очистки сточных вод от процессов темного брожения с использованием селективно обогащенных смешанных 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 в качестве сбраживаемых субстратов для производства H 2 наряду с очисткой сточных вод. 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 (Venkata Mohan, et al., 2007d, 2008c, d, Виджая Бхаскар и др. , 2008г).

Несмотря на свои преимущества, основная проблема, наблюдаемая при ферментативном производстве H 2, - это относительно низкая эффективность преобразования энергии из органического источника. Типичный выход H 2 составляет от 1 до 2 моль H 2 / моль глюкозы, что приводит к тому, что 80-90% первоначального ХПК остается в сточных водах в виде различных летучих органических кислот (ЛЖК) и растворителей, таких как уксусная кислота. кислота, пропионовая кислота, масляная кислота и этанол. Даже в оптимальных условиях в растворе остается около 60-70% исходного органического вещества. Также сообщалось о биоаугментации с использованием селективно обогащенных ацидогенных консорциумов для увеличения производства H 2 (Venkata Mohan,и другие. , 2007b). Образование и накопление растворимых кислотных метаболитов вызывает резкое падение pH в системе и тормозит процесс производства H 2 . Использование неиспользованных источников углерода, присутствующих в ацидогенном процессе, для дополнительного производства биогаза поддерживает практическую применимость процесса. Один из способов , чтобы использовать / восстановить остатки органического вещества в удобной форме, чтобы произвести дополнительную H 2 терминала интеграции фото-ферментативного процессов Н 2 производства (Венкат Mohan, и др. , 2008e, Раи и др. 2012) и метана интеграция ацидогенных процессов с терминальными метаногенными процессами. [ необходима цитата]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  • Ангенент, Л. Т., Карим, К., Аль-Дахан, М. Х., Ренн, Б. А., Домигес-Эспиноса, Р., 2004 г. «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 биоводорода из гидролизата крахмала видами Clostridium". Международный журнал водородной энергетики 33 , 1803–18012 гг.
  • Dabrock, B., Bahl, H., Gottschalk, G., 1992. «Параметры, влияющие на производство растворителей Clostridium pasteurianum», Appl Environ Microbiol , 58 , 1233-9
  • Дас, Д., Везироглу, Т.Н., 2001. «Производство водорода биологическим процессом: обзор литературы». Международный журнал водородной энергетики 26 , 13-28
  • Дас, Д., 2008 г., «Международный семинар по технологии производства биоводорода» (IWBT 2008), 7–9 февраля 2008 г., ИИТ Харапгур. Международный журнал водородной энергетики 33 , 2627-8
  • Фан, Ю.Т., Чжан, Ю.Х., Чжан, С.Ф., Хоу, Х.В., Рен, Б.З., 2006. «Эффективное преобразование отходов соломы пшеницы в газообразный биоводород с помощью компоста из коровьего помета». Biores Technol 97 , 500-5
  • Ферчичи, М., Краббе, Э., Гван-Хун, Г., Хинц, В., Альмадиди, А., 2005. «Влияние начального pH на производство водорода из сырной сыворотки». J Biotechnol 120 , 402-9
  • Идания, В.В., Ричард, С., Дерек, Р., Ноэми, Р.С., Гектор, MPV, 2005. «Производство водорода посредством анаэробной ферментации отходов бумажной фабрики». Biores Technol 96 , 1907–1913 гг.
  • 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., Сеунг-Ук., Ли, Дж., 2003. «Влияние различных предварительных обработок на усиление анаэробной активности. сбраживание отработанным активным илом ». J. Biosci. Биоенг 95 , 271-5
  • Kraemer, JT, Bagley, DM, 2007. «Повышение выхода из ферментативного производства водорода». Biotechnol Let 29 , 685–95.
  • Логан, Б.Э., 2004. Тематическая статья: «Биологическое извлечение энергии из сточных вод: производство биоводорода и микробные топливные элементы». Environ Sci Technol 38 , 160A-167A
  • Логан, Б.Э., О, С.Е., ван Гинкель, С., Ким, И.С., 2002. «Биологическое производство водорода, измеренное с помощью анаэробных респрометров периодического действия». Environ Sci Technol 36 , 2530-5
  • Рай, Панкадж К., Сингх, С.П. и Астхана, РК. «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., Левандовски, М., 1988. «Производство водорода путем микробной ферментации». Международный журнал водородной энергетики 13 , 407-10
  • Шин, HS, Юн, JH, Ким, SH, 2004. «Производство водорода из пищевых отходов в анаэробном мезофильном и термофильном ацидогенезе». Международный журнал водородной энергетики 29 , 1355–1363
  • Спарлинг, Р., Рисби, Д., Погги-Варальдо, Х.М., 1997. «Производство водорода из ингибированных анаэробных компостеров». Международный журнал водородной энергетики 22 , 563–6
  • Тан, Г., Хуанг, Дж., Сан, З., Тан, К., Ян, К., Лю, Г., 2008. «Производство биогидрогена из сточных вод крупного рогатого скота с помощью обогащенных анаэробных смешанных консорциумов: влияние температуры ферментации и pH. ". J Biosci Bioengng. , 106 , 80-7
  • Вальдес-Васкес, И., Риос-Леал, Э., Муньос-Паез, К.М., Кармона-Мартинес, А., Поджи-Варальдо, Х.М., 2006. «Влияние ингибирующей обработки, тип инокулята и температура инкубации на партии» Производство H2 из твердых органических отходов ». Биотехнология Биоенг 95 , 342-9
  • ван Гинкель, Юго-Запад, О, Ю, Логан. BE, 2005. «Производство биогаза из пищевых и бытовых сточных вод». Международный журнал водородной энергии 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 периодическом режиме». Water Res 41 , 2652–64.
  • Венката Мохан, С., Моханакришна Г., Вир Рагхувулу С., Сарма, ПН, 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, ПН, 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, 2007d. «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 энергетики , 32 , 2286–95.
  • Венката Мохан, С., Моханакришна, Г., Раманая, С.В., Сарма, ПН, 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., Раманая, С.В., Сарма, ПН, 2008b. «Интеграция 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, ПН, 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
  • Венката Мохан, С., Лалит Бабу, В., Срикантх, С., Сарма, ПН, 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., Срикантх, С., Динакар, П., Сарма, ПН, 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 химическими сточными водами на ферментативное производство биогидрогена в реакторе периодического действия секвенирования с конфигурацией биопленки». 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 водородной энергетики 31 , 1284–91
  • Ю, Х., Чжу, З., Ху, В., Чжан, Х., 2002. «Производство водорода из сточных вод рисовых виноделен в анаэробном реакторе с восходящим потоком с использованием смешанных анаэробных культур», International Journal of Hydrogen Energy 27 , 1359– 65
  • Чжан, Т., Лю, Х., Фанг, 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 получения водорода, производящего семена из сброженного осадка сточных вод". Международный журнал водородной энергетики 31 , 1980-8

Внешние ссылки [ править ]