Буферизация pH: поддержание «зоны комфорта» микроорганизмов
Во время темного брожения непрерывное производство органических кислот приводит к постоянному снижению значения pH (меры кислотности) среды брожения, делая ее все более кислой. Большинство микроорганизмов,-продуцирующих водород, очень чувствительны к кислой среде, и слишком низкий уровень pH может серьезно повлиять на их физиологическую активность.
Биоуголь, особенно биоуголь, изготовленный из определенного сырья (например, соломы,-богатой минералами), содержит некоторые щелочные вещества (например, карбонат калия и карбонат кальция). Эти вещества могут нейтрализовать кислоты, образующиеся во время ферментации, действуя как буфер pH, сопротивляясь резким изменениям pH и стремясь поддерживать среду ферментации в диапазоне pH, который относительно безопасен для микроорганизмов. Это имеет решающее значение для поддержания микробной активности.
Совет: pH — это мера кислотности и щелочности; 7 – нейтральный, ниже 7 – кислый, выше 7 – щелочной. Буферизация означает способность поддерживать относительно стабильный pH.
Адсорбция ингибиторов: удаление «вредных отходов»
Пористая структура и большая удельная поверхность биоугля придают ему отличные адсорбционные способности. Подобно активированному углю, он может адсорбировать на своей поверхности и порах побочные продукты метаболизма, которые накапливаются в ферментационном бульоне и токсичны для микроорганизмов (например, избыток органических кислот и этанола).
Таким образом, биоуголь может эффективно снизить свободную концентрацию этих ингибиторов в ферментационном бульоне, тем самым снижая их прямую токсичность для микроорганизмов и смягчая эффекты ингибирования продукта.
Совет: Адсорбция – это явление, когда вещество (например, ингибитор) прикрепляется к поверхности другого вещества (например, биоугля).
Микробная иммобилизация: создание «мест расселения»
Помимо адсорбции, шероховатая и пористая поверхность биоугля является идеальным местом прикрепления микроорганизмов. Микроорганизмы могут «поселиться» на биоугле, образуя биопленку. По сравнению с микроорганизмами, «дрейфующими» в жидкости, сообщества биопленок, образующиеся в результате прикрепленного роста, обычно обладают более сильной организацией и устойчивостью к внешним стрессам окружающей среды (например, высоким концентрациям ингибиторов).
Предоставляя эти «места расселения», биоуголь помогает микроорганизмам лучше адаптироваться к неблагоприятной среде и противостоять ей, поддерживая более высокую биомассу и активность, тем самым способствуя стабильному развитию процесса производства водорода. Это называется микробной иммобилизацией или колонизацией клеток.
