مروری بر سازوکار سینتیکی و تأثیر مشخصه‌های محیطی بر تولید ‌زیستی هیدروژن به‌وسیلۀ انتروباکتر‌ و کلاستریدیوم‌

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی شیمی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

2 استاد میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

3 استادیار حشره‌شناسی کشاورزی، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری میکروبیولوژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران

doi
10.22034/ijche.2023.377933.1265
چکیده

تولید زیستی هیدروژن با کنسرسیوم میکروبی متشکل از کلاستریدیوم‌ها و انتروباکترها بررسی شده‌است. استفاده از کنسرسیوم مصنوعی میکروبی علاوه­بر نداشتن دشواری‌های کشت خالص، امکان بررسی تأثیر شرایط محیطی را بر گونه‌های حاضر و هم‌چنین تأثیر آن‌ها را بر یکدیگر و برروی بازده تولید هیدروژن فراهم می‌آورد. در این مقالۀ مروری، به مسیر تولید زیستی هیدروژن در انتروباکترها و کلاستریدیوم‌ها، نسبت بازده تولید هیدروژن عملی به نظری، تعیین سرعت رشد، توانایی استفاده از سوبستراهای کربنی، اعمال شرایط بی هوازی، pH و حرارت پرداخته شده‌است. انتروباکترها از مسیر پیروات فرمات لیاز (PFL) و کلاستریدیوم‌ها از مسیر پیروات فردوکسین اکسید­و­ردوکتاز (PFOR) هیدروژن را با بازده نظری  2mol H2/mol glucose و 4mol H2/mol glucoseتولید می ­­کنند، باوجود این، مقایسۀ پژوهش‌های انجام‌شده در این مقاله، نشان می ­دهد که میانگین بازده هیدروژن تولیدشده در انتروباکترها برابر 1.36mol H2/mol glucoseبا و در کلاستریدیوم ­ها 2.205mol H2/mol glucose است که اختلاف بازده عملی 38% را نشان می‌دهد. انتروباکترها با بی­هوازی کردن سریع  36/1محیط جای‌گزین مناسب مواد احیاکننده ­ای مانند اِل- سیستئین هستند و هزینۀ فرایند را کاهش می ­دهند. این کنسرسیوم درحضور سوبستراهای کربنی ساده و نسبتاً پیچیده مانند پساب­های نشاسته و لیگنوسلولزی، نسبت تلقیح زیاد انتروباکتر به کلاستریدیوم، دامنه pH 5-7 و دمای 39-30 درجه سلسیوس بازده تولید هیدروژن مناسبی دارد.