Biohydrogen production by fermentive bacterium Clostridium sp. Tr2 using batch fermenter system controlled pH under dark fermentation

Sản xuất hydro sinh học nhờ vi khuẩn lên men Clostridium sp. Tr2 bằng cách lên men tối theo mẻ có kiểm soát pH

Abstract

Limitation of fuels reserves and contribution of fossil fuels to the greenhouse effect leads to develop anew, clean and sustainable energy. Among the various options, biohydrogen appears as a promising alternative energy source. The fermentative hydrogen production process holds a great promise for commercial processes. Hydrogen production by fermentative bacteria is a very complex and greatly influenced by pH. This paper presents biohydrogen production by bacterial strain Clostridium sp. Tr2. Operational pH strongly affected its hyrogen production. Its gas production rate as well as obtained gas product were roughly increase twice under controlled pH at 6 than non-controlled condition. Dark fermentation for hydrogen production of strain Tr2 was performed under bottle as well as automatic fermenter scale under optimal nutritional and environmental conditions at 30°C, initial pH at 6.5, then pH was controlled at 6 for bioreactor scale (BioFlo 110). Bioreactor scale was much better for hydrogen production of strain Tr2. Clostridium sp. Tr2 produced 0.74 L hydro (L medium)^-1 occupying 72.6 % of total gas under bottle scale while it produced 2.94 L hydro (L medium)^-1 occupying 95.82 % of total gas under fermenter scale. Its maximum obtained hydrogen yield of Clostridium sp. Tr2 under bioreactor scale Bioflo 110 in optimal medium with controlled pH 6 was 2.31 mol hydro (mol glucose)^-1.

Dự trữ nhiên liệu có giới hạn và việc sử dụng nhiên liêu hoá thạch góp phần không nhỏ gây hiệu ứng nhà kính dẫn đến cần phải phát triển năng lượng mới, sạch và bền vững. Trong số các giải pháp, hydro sinh học xuất hiện như một nguồn năng lượng thay thế đầy hứa hẹn. Quá trình lên men sản xuất hydro có tiềm năng lớn để áp dụng trong sản xuất thương mại. Tuy nhiên qúa trình này rất phức tạp và chịu ảnh hưởng lớn bởi pH. Nghiên cứu này trình bày sản xuất hydro sinh học do chủng vi khuẩn Clostridium sp. Tr2. Quá trình sản xuất hydro của chủng này bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi pH thay đổi trong quá trình lên men. Tốc độ tạo khí cũng như lượng khí thu được của chủng này tăng gần gấp đôi trong môi trường có duy trì pH ở pH 6 so với môi trường không kiểm soát pH. Quá trình lên men tối sản xuất hydro của chủng Tr2 được thực hiện ở quy mô bình thí nghiệm cũng như bình lên men tự động trong điều kiện môi trường tối ưu ở 30°C, pH ban đầu 6.5, ở qui mô bình lên men tự động (BioFlo 110), pH môi trường sau đó được duy trì ổn định ở pH 6. Lên men sản xuất hdyro của chủng Tr2 trong bình lên men tự động tốt hơn rất nhiều so với lên men trong bình thí nghiệm. Clostridium sp. Tr2 chỉ tạo ra được 0,74 L hydro (L medium)^-1 chiếm 72,6 % tổng thể tích khí thu được ở điều kiện lên men bình thí nghiệm trong khi chủng này sản xuất được 2,94 L hydro (L medium)^-1 chiếm 95,82 % tổng thể tích khí ở điều kiện lên men tự động. Sản lượng hydro thu được lớn nhất của chủng này trong bình lên men tự động BioFlo 110 trong trong môi trường tối ưu có kiểm soát pH tại pH 6 là 2,31 mol hydro (mol glucose)^-1.