pH puferiranje: održavanje "zone udobnosti" mikroorganizama
Tokom tamne fermentacije, kontinuirana proizvodnja organskih kiselina dovodi do kontinuiranog smanjenja pH vrijednosti (mjere kiselosti) fermentacijske sredine, čineći je sve kiselijom. Većina mikroorganizama koji proizvode{1}}vodik vrlo je osjetljiva na kiselu sredinu, a pretjerano nizak pH može ozbiljno utjecati na njihovu fiziološku aktivnost.
Biouglje, posebno biouglje napravljeno od određenih sirovina (kao što je mineral-bogata slama), sadrži neke alkalne supstance (kao što su kalijum karbonat i kalcijum karbonat). Ove tvari mogu neutralizirati kiseline nastale tijekom fermentacije, djelujući kao pH pufer, odupirući se drastičnim promjenama pH i težeći održavanju fermentacijskog okruženja unutar pH raspona koji je relativno prijateljski za mikroorganizme. Ovo je ključno za održavanje mikrobne aktivnosti.
Savjet: pH je mjera kiselosti i alkalnosti; 7 je neutralno, ispod 7 je kiselo, a iznad 7 je alkalno. Puferiranje se odnosi na sposobnost održavanja relativno stabilnog pH.
Adsorpcija inhibitora: Uklanjanje "štetnog otpada"
Porozna struktura i velika specifična površina biouglja daju mu odličnu sposobnost adsorpcije. Poput aktivnog ugljena, može adsorbirati metaboličke nusproizvode koji se nakupljaju u fermentacijskom bujonu i toksični su za mikroorganizme (kao što su prekomjerne organske kiseline i etanol) na svoju površinu i pore.
Na taj način, biouglje može efikasno smanjiti slobodnu koncentraciju ovih inhibitora u fermentacionom bujonu, čime se smanjuje njihova direktna toksičnost za mikroorganizme i ublažavaju efekti inhibicije proizvoda.
Savjet: Adsorpcija se odnosi na fenomen da se supstanca (kao što je inhibitor) veže za površinu druge supstance (kao što je biouglje).
Imobilizacija mikroba: obezbjeđivanje "mjesta naselja"
Osim adsorpcije, hrapava i porozna površina biouglja je idealno mjesto vezivanja za mikroorganizme. Mikroorganizmi se mogu "naseliti" na biougljevlju, formirajući biofilm. U poređenju sa mikroorganizmima koji "lupaju" u tečnosti, zajednice biofilma formirane vezanim rastom obično imaju jaču organizaciju i toleranciju na vanjske stresove iz okoline (kao što su visoke koncentracije inhibitora).
Pružajući ova „mjesta naseljavanja“, biougljev pomaže mikroorganizmima da se bolje prilagode nepovoljnom okruženju i odupru se, održavajući veću biomasu i aktivnost, čime se promoviše stabilan napredak procesa proizvodnje vodonika. To se zove mikrobna imobilizacija ili kolonizacija ćelija.
