Mörk jäsning

Mörk jäsning är den fermentativa omvandlingen av organiskt substrat till bioväte . Det är en komplex process som manifesteras av olika grupper av bakterier , som involverar en serie biokemiska reaktioner med tre steg som liknar anaerob omvandling . Mörk jäsning skiljer sig från fotofermentering genom att den fortgår utan närvaro av ljus .

Översikt

Fermentativa/hydrolytiska mikroorganismer hydrolyserar komplexa organiska polymerer till monomerer som vidare omvandlas till en blandning av organiska syror och alkoholer med lägre molekylvikt genom obligatoriskt producerande acidogena bakterier. [ citat behövs ]

Användning av avloppsvatten som ett potentiellt substrat för produktion av bioväte har rönt stort intresse under de senaste åren, särskilt i den mörka jäsningsprocessen. Industriellt avloppsvatten som ett fermentativt substrat för H 2 -produktion uppfyller de flesta av de kriterier som krävs för val av substrat, nämligen tillgänglighet, kostnad och biologisk nedbrytbarhet . Kemiskt avloppsvatten (Venkata Mohan, et al. , 2007a,b), nötkreatursavloppsvatten (Tang, et al. , 2008), mejeriprocessavloppsvatten (Venkata Mohan, et al. 2007c, Rai et al. 2012), stärkelsehydrolysatavloppsvatten ( Chen, et al. , 2008) och designat syntetiskt avloppsvatten (Venkata Mohan, et al. , 2007a, 2008b) har rapporterats producera bioväte förutom avloppsvattenbehandling från mörka fermenteringsprocesser med användning av selektivt berikade blandkulturer under acidofila förhållanden. Olika avloppsvatten, nämligen avloppsvatten från pappersbruk (Idania, et al. , 2005), stärkelseavlopp (Zhang, et al. , 2003), avloppsvatten från livsmedelsbearbetning (Shin et al. , 2004, van Ginkel, et al. , 2005) , hushållsavloppsvatten (Shin, et al. , 2004, 2008e), risvingårdsavloppsvatten (Yu et al. , 2002), destilleri och melassbaserat avloppsvatten (Ren, et al. , 2007, Venkata Mohan, et al. , 2008a) , avfall från vetehalm (Fan, et al. , 2006) och palmoljebruks avloppsvatten (Vijayaraghavan och Ahmed, 2006) har studerats som jäsbara substrat för H 2 -produktion tillsammans med avloppsvattenrening. Att använda avloppsvatten som ett jäsbart substrat underlättar både rening av avloppsvatten förutom H 2 -produktion. Effektiviteten hos den mörka fermentativa H 2 -produktionsprocessen visade sig bero på förbehandling av de blandade konsortier som används som biokatalysator , drift-pH och organisk laddningshastighet förutom avloppsvattnets egenskaper (Venkata Mohan, et al. , 2007d, 2008c, d, Vijaya Bhaskar, et al. , 2008d).

Trots dess fördelar är den största utmaningen som observerats med fermentativa H 2 -produktionsprocesser den relativt låga energiomvandlingseffektiviteten från den organiska källan. Typiska H 2 -utbyten sträcker sig från 1 till 2 mol H 2 /mol glukos , vilket resulterar i att 80-90 % av den initiala COD blir kvar i avloppsvattnet i form av olika flyktiga organiska syror (VFA) och lösningsmedel, såsom ättiksyra syra , propionsyra , smörsyra och etanol . Även under optimala förhållanden förblir cirka 60-70 % av det ursprungliga organiska materialet i lösning. Bioaugmentation med selektivt berikade acidogena konsortier för att öka H 2 -produktionen rapporterades också (Venkata Mohan, et al., 2007b). Generering och ackumulering av lösliga syrametaboliter orsakar ett kraftigt fall i systemets pH och hämmar H 2 -produktionsprocessen. Användning av outnyttjade kolkällor som finns i acidogen process för ytterligare biogasproduktion upprätthåller processens praktiska användbarhet. Ett sätt att utnyttja/återvinna det kvarvarande organiska materialet i en användbar form är att producera ytterligare H 2 genom terminal integrering av fotofermentativa processer för H 2- produktion (Venkata Mohan, et al. 2008e, Rai et al. 2012) och metan av integrering av acidogena processer med terminala metanogena processer. [ citat behövs ]

Se även

  1. ^ Angenent, Largus T.; Karim, Khursheed; Al-Dahhan, Muthanna H.; Wrenn, Brian A.; Domíguez-Espinosa, Rosa (september 2004). "Tillverkning av bioenergi och biokemikalier från industri- och jordbruksavloppsvatten". Trender inom bioteknik . 22 (9): 477–485. doi : 10.1016/j.tibtech.2004.07.001 .
  2. ^ Kapdan, Ilgi Karapinar; Kargi, Fikret (mars 2006). "Bioväteproduktion från avfallsmaterial". Enzym och mikrobiell teknologi . 38 (5): 569–582. doi : 10.1016/j.enzmictec.2005.09.015 .
  • Chen, S.-D., Lee, K.-S., Lo, Y.-C., Chen, W.-M., Wu, J.-F., Lin, C.-Y., Chang, J.-S., 2008, "Satsvis och kontinuerlig bioväteproduktion från stärkelsehydrolysat av Clostridium-arter". International Journal of Hydrogen Energy 33 , 1803–12
  • Dabrock, B., Bahl, H., Gottschalk, G., 1992. "Parameters affecting solvent production by Clostridium pasteurianum", Appl Environ Microbiol , 58 , 1233-9
  • Das, D., Veziroglu, TN, 2001. "Väteproduktion genom biologisk process: en litteraturöversikt". International Journal of Hydrogen Energy 26 , 13-28
  • Das, D., 2008, "International workshop on biohydrogen production technology" (IWBT 2008), 7–9 februari 2008, IIT Kharapgur. International Journal of Hydrogen Energy 33 , 2627-8
  • Fan, YT, Zhang, YH, Zhang, SF, Hou, HW., Ren, BZ., 2006. "Effektiv omvandling av avfall från vetehalm till biovätegas genom kompost från kodynge". Biores Technol 97 , 500-5
  • Ferchichi, M., Crabbe, E., Gwang-Hoon, G., Hintz, W., Almadidy, A., 2005. "Inflytande av initialt pH på väteproduktion från ostvassle". J Biotechnol 120 , 402-9
  • Idania, VV, Richard, S., Derek, R., Noemi, RS, Hector, MPV, 2005. "Hydrogen generation via anaerobic fermentation of paper mill wastes". Biores Technol 96 , 1907–13
  • Kapdan, IK, Kargi, F., 2006. "Bio-väteproduktion från avfallsmaterial", Enzyme Microb Technol 38 , 569–82
  • Kim, J., Park, C., Kim, TH., Lee, M., Kim, S., Kim, S., Seung-Wook., Lee, J., 2003. "Effekter av olika förbehandlingar för förbättrad anaerobic rötning med avfallsaktiverat slam". J. Biosci. Bioeng 95 , 271-5
  • Kraemer, JT, Bagley, DM, 2007. "Förbättring av utbytet från fermentativ väteproduktion". Biotechnol Let 29 , 685-95
  • Logan, BE, 2004. Artikelartikel: "Biologisk utvinning av energi från avloppsvatten: Bioväteproduktion och mikrobiella bränsleceller". Environ Sci Technol 38 , 160A-167A
  • Logan, BE, Oh, SE, van Ginkel, S., Kim, IS, 2002. "Biologisk väteproduktion mätt i batch anaeroba respirometrar". Environ Sci Technol 36 , 2530-5
  • Rai, Pankaj K, Singh, SP & Asthana, RK. "Bioväteproduktion från ostvassleavloppsvatten i en tvåstegs anaerob process". Applied Biochemistry and Biotechnology 2012, 167 (6) 1540-9
  • Ren, NQ, Chua, H., Chan, SY, Tsang, YF, Wang, YJ, Sin, N., 2007. "Assessing optimal fermentation type for bio-hydrogen production in continuous flow acidogenic reactors", Biores Technol 98 , 1774 –80
  • Roy Chowdhury, S., Cox, D., Levandowsky, M., 1988. "Produktion av väte genom mikrobiell fermentering". International Journal of Hydrogen Energy 13 , 407-10
  • Shin, HS, Youn, JH, Kim, SH, 2004. "Väteproduktion från matavfall vid anaerob mesofil och termofil acidogenes". International Journal of Hydrogen Energy 29 , 1355–63
  • Sparling, R., Risbey, D., Poggi-Varaldo, HM, 1997. "Väteproduktion från hämmade anaeroba komposterare". International Journal of Hydrogen Energy 22 , 563–6
  • Tang, G., Huang, J., Sun, Z., Tang, Q., Yan, C., Liu, G., 2008. "Bioväteproduktion från nötkreatursavloppsvatten av anrikade anaeroba blandade konsortier: Inverkan av jäsningstemperatur och pH ". J Biosci Bioengng. 106 , 80-7
  • Valdez-Vazquez, I., Rıos-Leal, E., Munoz-Paez, KM, Carmona-Martınez, A., Poggi-Varaldo, HM, 2006. "Effekten av inhiberingsbehandling, typ av inokula och inkubationstemperatur på batch H2-produktion från organiskt fast avfall". Biotechnol Bioeng 95 , 342-9
  • van Ginkel, SW, Oh, SE, Logan. BE, 2005. "Biovätegasproduktion från livsmedelsförädling och hushållsavloppsvatten". International Journal of Hydrogen Energy 30 , 1535–42
  • Venkata Mohan, S., Vijaya Bhaskar, Y., Sarm, PN, 2007a. "Bioväteproduktion från kemisk avloppsvattenrening av selektivt berikade anaeroba blandade konsortier i biofilmkonfigurerad reaktor som drivs i periodiskt diskontinuerligt batchläge". Water Res 41 , 2652–64
  • Venkata Mohan, S., Mohanakrishna G., Veer Raghuvulu S., Sarma, PN, 2007b. "Förbättra produktion av bioväte från kemisk avloppsvattenrening i anaerob sekvenseringssats biofilmreaktor (AnSBBR) genom bioaugmentering med selektivt berikade kanamycinresistenta anaeroba blandade konsortier". International Journal of Hydrogen Energy 32 , 3284–92
  • Venkata Mohan, S., Lalit Babu, V., Sarma, PN, 2007c. "Anaerob bioväteproduktion från rening av mejeriavloppsvatten i sekvenseringssatsreaktor (AnSBR): Effekt av organisk laddningshastighet". Enzyme and Microbial Technology 41(4) , 506-15
  • Venkata Mohan, S., Bhaskar, YB, Krishna, TM, Chandrasekhara Rao N., Lalit Babu V., Sarma, PN, 2007d. "Bioväteproduktion från kemiskt avloppsvatten som substrat av selektivt berikade anaeroba blandade konsortier: Inverkan av jäsningens pH och substratsammansättning". International Journal of Hydrogen Energy , 32 , 2286–95
  • Venkata Mohan, S., Mohanakrishna, G., Ramanaiah, SV, Sarma, PN, 2008a. "Samtidig produktion av bioväte och avloppsvattenbehandling i biofilmkonfigurerad anaerob periodisk diskontinuerlig satsreaktor med användning av destilleriets avloppsvatten". International Journal of Hydrogen Energy 33(2) , 550-8
  • Venkata Mohan, S., Mohanakrishna, G., Ramanaiah, SV, Sarma, PN, 2008b. "Integration av acidogena och metanogena processer för samtidig produktion av bioväte och metan från rening av avloppsvatten". International Journal of Hydrogen Energy 33 , 2156–66
  • Venkata Mohan, S., Lalit Babu, V., Sarma, PN, 2008c. "Effekt av olika förbehandlingsmetoder på anaerob blandad mikroflora för att förbättra produktionen av bioväte genom att använda mejeriavloppsvatten som substrat". Biores Technol 99 , 59-67
  • Venkata Mohan, S., Lalit Babu, V., Srikanth, S., Sarma, PN, 2008d. "Bio-elektrokemiskt beteende av fermentativ väteproduktionsprocess med funktionen att mata pH". International Journal of Hydrogen Energy doi : 10.1016/j.ijhydene.2008.05.073
  • Venkata Mohan, S., Srikanth, S., Dinakar, P., Sarma, PN, 2008e. "Fotobiologisk väteproduktion av den antagna blandade kulturen: Dataomslutande analys". International Journal of Hydrogen Energy 33(2) , 559-69
  • Venkata Mohan, S., Mohanakrishna, G., Reddy, SS, Raju, BD, Rama Rao, KS, Sarma, P,N., 2008f. "Självimmobilisering av acidogena blandade konsortier på mesoporöst material (SBA-15) och aktivt kol för att förbättra fermentativ väteproduktion". International Journal of Hydrogen Energy doi : 10.1016/j.ijhydene.2008.07.096
  • Vijaya Bhaskar, Y., Venkata Mohan S, Sarma, PN, 2008. "Effekt av substratladdningshastighet för kemiskt avloppsvatten på fermentativ bioväteproduktion i biofilmkonfigurerad sekvenseringssatsreaktor". Biores Technol 99 , 6941-8
  • Vijayaraghavan, K., Ahmad, D., "Biovätegenerering från avloppsvatten från palmoljebruk med anaerobt kontaktfilter". International Journal of Hydrogen Energy 31 , 1284–91
  • Yu, H., Zhu, Z., Hu, W., Zhang, H., 2002. "Väteproduktion från risvingårdsavloppsvatten i en uppströms anaerob reaktor genom att använda blandade anaeroba kulturer", International Journal of Hydrogen Energy 27 , 1359– 65
  • Zhang, T., Liu, H., Fang, HHP, 2003. "Bioväteproduktion från stärkelse i avloppsvatten under termofila tillstånd". J Environ Manag 69 , 149-56
  • Zhu, H., Beland, M., 2006, "Utvärdering av alternativa metoder för att framställa väteproducerande frön från rötat avloppsvattenslam". International Journal of Hydrogen Energy 31 , 1980-8

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Dark_fermentation&oldid=1112803675 "