ダーク発酵

暗発酵は、有機基質をバイオ水素に発酵変換するプロセスです。これは、嫌気性変換に似た 3 つのステップを含む一連の生化学反応を伴う、多様なバクテリアのグループによって現れる複雑なプロセスです。暗発酵は、光が存在しない状態で進行する点で光発酵とは異なります。

発酵/加水分解微生物は複雑な有機ポリマーをモノマーに加水分解し、それが必須の酸生成細菌によってさらに低分子量の有機酸とアルコールの混合物に変換されます。^{[引用が必要]}

バイオ水素生産のための潜在的な基質としての廃水の利用は、近年、特に暗発酵プロセスにおいて大きな関心を集めています。H2生産のための発酵基質としての産業廃水は、_基質の選択に必要な基準、すなわち入手可能性、コスト、生分解性のほとんどを満たしています。^{[1] [2]}化学廃水（Venkata Mohanら、2007a、b）、畜産廃水（Tangら、 2008）、乳製品廃水（Venkata Mohanら、2007c、Raiら、2012）、デンプン加水分解物廃水（Chenら、2008）、設計された合成廃水（Venkata Mohanら、2007a 、2008b）は、酸性条件下で選択的に濃縮された混合培養物を使用した暗発酵プロセスからの廃水処理とは別に、バイオ水素を生成することが報告されています。さまざまな廃水、すなわち製紙工場廃水 (Idania ら、 2005 年)、デンプン排出物 (Zhang ら、 2003 年)、食品加工廃水 (Shinら、2004 年、van Ginkelら、2005 年)、家庭廃水 (Shin ら、2004年、2008e)、米酒醸造所廃水 (Yuら、2002 年)、蒸留所および糖蜜ベースの廃水 (Ren ら、2007年、Venkata Mohanら、2008a)、麦わら廃棄物 (Fan ら、2006 年)、およびパーム油工場廃水 (Vijayaraghavan および Ahmed、2006 年) が、廃水処理とともにH ₂生成のための発酵性基質として研究されてきました。廃水を発酵基質として使用すると、H ₂生成以外にも廃水処理が容易になります。暗発酵による H _{2生成プロセスの効率は、廃水特性のほか、バイオ}触媒として使用される混合コンソーシアムの前処理、動作 pH、有機負荷率に依存することが分かりました (Venkata Mohan他、2007d、2008c、d、Vijaya Bhaskar他、2008d)。

こうした利点にもかかわらず、発酵による水素製造プロセスで見られる主な課題は_、有機源からのエネルギー変換効率が比較的低いことです。一般的な_{水素生成量は}グルコース₁モルあたり1～2 モルの水素で、初期のCODの80～90%が酢酸、プロピオン酸、酪酸、エタノールなどのさまざまな揮発性有機酸（VFA）や溶媒の形で廃水中に残ります。最適条件下でも、元の有機物の約60～70%が溶解したまま残ります。選択的に濃縮された酸生成コンソーシアムによるバイオオーグメンテーションによって_水素生成を強化することも報告されています（Venkata Mohanら、2007b）。可溶性の酸代謝産物の生成と蓄積により、システムpHが急激に低下し、_水素製造プロセスが阻害されます。酸生成プロセスに存在する未利用の炭素源を追加のバイオガス生成に使用することで、プロセスの実用性が維持されます。残りの有機物を使用可能な形で利用/回収する 1 つの方法は、水素生成の光発酵プロセスの末端統合によって追加の水素を生成すること₍ Venkata Mohanら_2008e、Raiら 2012) と、酸生成プロセスを末端メタン生成プロセスに統合してメタンを生成することです。^{[引用が必要]}

• バイオガス
• バイオ水素
• 生物学的水素生産（藻類）
• バイオマス
• 電気水素生成
• 発酵（生化学）
• 微生物燃料電池

• Chen, S.-D., Lee, K.-S., Lo, Y.-C., Chen, W.-M., Wu, J.-F., Lin, C.-Y., Chang, J.-S., 2008, 「Clostridium 種によるデンプン加水分解物からのバッチおよび連続バイオ水素生産」。International Journal of Hydrogen Energy 33、1803–12
• Dabrock, B., Bahl, H., Gottschalk, G., 1992.「Clostridium pasteurianum による溶媒生成に影響を与えるパラメータ」、Appl Environ Microbiol、58、1233-9
• Das, D., Veziroglu, TN, 2001.「生物学的プロセスによる水素生成：文献調査」。国際水素エネルギージャーナル 26、13-28
• Das, D., 2008、「バイオ水素製造技術に関する国際ワークショップ」（IWBT 2008）、2008 年 2 月 7 ～ 9 日、IIT Kharapgur。International Journal of Hydrogen Energy 33、2627-8
• Fan, YT、Zhang, YH、Zhang , SF、Hou, HW.、Ren, BZ.、2006。「牛糞堆肥による麦わら廃棄物のバイオ水素ガスへの効率的な変換」。Biores Technol 97、500-5
• Ferchichi, M., Crabbe, E., Gwang-Hoon, G., Hintz, W., Almadidy, A., 2005.「チーズホエーからの水素生成に対する初期 pH の影響」J Biotechnol 120 , 402-9
• Idania, VV、Richard, S.、Derek, R.、Noemi, RS、Hector, MPV、2005 年。「製紙工場廃棄物の嫌気性発酵による水素生成」。Biores Technol 96、1907–13
• Kapdan, IK, Kargi, F. , 2006.「廃棄物からのバイオ水素生産」、Enzyme Microb Technol 38、569–82
• Kim, J., Park, C., Kim, TH., Lee, M., Kim, S., Kim, S., Seung-Wook., Lee, J., 2003.「廃活性汚泥による嫌気性消化促進のための各種前処理の効果」J. Biosci. Bioeng 95 , 271-5
• Kraemer, JT, Bagley, DM, 2007.「発酵水素生産からの収量の向上」Biotechnol Let 29 , 685–95
• Logan, BE、2004 年。特集記事：「廃水から生物学的にエネルギーを抽出する：バイオ水素生産と微生物燃料電池」Environ Sci Technol 38、160A -167A
• Logan, BE, Oh, SE, van Ginkel, S., Kim, IS, 2002.「バッチ嫌気性呼吸計で測定した生物学的水素生成」Environ Sci Technol 36 , 2530-5
• Rai, Pankaj K, Singh, SP & Asthana, RK. 「2段階嫌気性プロセスによるチーズホエー廃水からのバイオ水素生成」応用生化学およびバイオテクノロジー2012, 167 (6) 1540-9
• Ren, NQ, Chua, H., Chan, SY, Tsang, YF, Wang, YJ, Sin, N., 2007. 「連続フロー酸生成リアクターにおけるバイオ水素生産のための最適な発酵タイプの評価」、Biores Technol 98、1774–80
• Roy Chowdhury, S.、Cox, D.、Levandowsky, M.、1988 年。「微生物発酵による水素の生産」。国際水素エネルギー誌 13、407-10
• Shin, HS, Youn, JH, Kim, SH, 2004.「嫌気性中温および好熱性酸生成における食品廃棄物からの水素生成」。国際水素エネルギージャーナル 29、1355–63
• Sparling, R., Risbey, D., Poggi-Varaldo, HM, 1997.「抑制された嫌気性コンポスターからの水素生成」。国際水素エネルギージャーナル 22、563–6
• Tang, G., Huang, J., Sun, Z., Tang, Q., Yan, C., Liu, G., 2008.「強化嫌気性混合コンソーシアムによる牛廃水からのバイオ水素生産：発酵温度とpH の影響」J Biosci Bioengng.、106、80-7
• Valdez-Vazquez, I., Rıos-Leal, E., Munoz-Paez, KM, Carmona-Martınez, A., Poggi-Varaldo, HM, 2006. 「有機固形廃棄物からのバッチ H2 生成に対する阻害処理、接種物の種類、および培養温度の影響」Biotechnol Bioeng 95、342-9
• van Ginkel, SW, Oh, SE, Logan. BE, 2005. 「食品加工と家庭廃水からのバイオ水素ガス生産」。国際水素エネルギージャーナル 30、1535–42
• Venkata Mohan, S.、Vijaya Bhaskar, Y.、Sarm, PN、2007a。「周期的不連続バッチモードで動作するバイオフィルム構成リアクターでの選択的に濃縮された嫌気性混合コンソーシアムによる化学廃水処理からのバイオ水素生成」。Water Res 41、2652–64
• Venkata Mohan, S.、Mohanakrishna G.、Veer Raghuvulu S.、Sarma, PN、2007b。「選択的に濃縮されたカナマイシン耐性嫌気性混合コンソーシアムによるバイオ増強による嫌気性シークエンシングバッチバイオフィルムリアクター（AnSBBR）での化学廃水処理からのバイオ水素生産の強化」。International Journal of Hydrogen Energy 32、3284–92
• Venkata Mohan, S.、Lalit Babu, V.、Sarma, PN、2007c。「連続バッチリアクター（AnSBR）での酪農廃水処理からの嫌気性バイオ水素生成：有機負荷率の影響」酵素および微生物技術 41（4）、506-15
• Venkata Mohan, S.、Bhaskar, YB、Krishna, TM、Chandrasekhara Rao N.、Lalit Babu V.、Sarma, PN、2007d。「選択的に濃縮された嫌気性混合コンソーシアムによる化学廃水を基質としたバイオ水素生産：発酵 pH と基質組成の影響」。International Journal of Hydrogen Energy、32、2286–95
• Venkata Mohan, S.、Mohanakrishna, G.、Ramanaiah, SV、Sarma, PN、2008a。「蒸留所廃水を使用したバイオフィルム構成の嫌気性周期的不連続バッチ反応器での同時バイオ水素生成と廃水処理」。International Journal of Hydrogen Energy 33(2)、550-8
• Venkata Mohan, S.、Mohanakrishna, G.、Ramanaiah, SV、Sarma, PN、 2008b 。「廃水処理からのバイオ水素とメタンの同時生産のための酸生成プロセスとメタン生成プロセスの統合」。International Journal of Hydrogen Energy 33、2156–66
• Venkata Mohan, S.、Lalit Babu, V.、Sarma, PN、2008c。「乳製品廃水を基質として利用したバイオ水素生産を強化するための嫌気性混合微生物叢に対するさまざまな前処理方法の効果」Biores Technol 99、59-67
• Venkata Mohan, S.、Lalit Babu, V.、Srikanth, S.、Sarma, PN、2008d。「pH 供給機能を備えた発酵水素製造プロセスのバイオ電気化学的挙動」。International Journal of Hydrogen Energy doi :10.1016/j.ijhydene.2008.05.073
• Venkata Mohan, S.、Srikanth, S.、Dinakar, P.、Sarma, PN、2008e。「養子混合培養による光生物学的水素生産：データ包絡分析」。国際水素エネルギージャーナル 33（2）、559-69
• Venkata Mohan, S.、Mohanakrishna, G.、Reddy, SS、Raju, BD、Rama Rao, KS、Sarma, P, N.、2008f。「メソポーラス材料（SBA-15）と活性炭上での酸生成混合コンソーシアムの自己固定化による発酵水素生産の強化」。International Journal of Hydrogen Energy doi :10.1016/j.ijhydene.2008.07.096
• Vijaya Bhaskar, Y.、Venkata Mohan S、Sarma, PN、2008。「バイオフィルム構成の連続バッチリアクターにおける発酵バイオ水素生産に対する化学廃水の基質負荷率の影響」。Biores Technol 99、6941–8
• Vijayaraghavan, K.、Ahmad, D.、「嫌気性接触フィルターを使用したパーム油工場排水からのバイオ水素生成」。国際水素エネルギージャーナル 31、1284–91
• Yu, H., Zhu, Z., Hu, W., Zhang, H., 2002. 「混合嫌気性培養物を用いた上向流嫌気性リアクターによる米醸造所廃水からの水素製造」、International Journal of Hydrogen Energy 27、1359–65
• Zhang, T., Liu, H., Fang, HHP, 2003.「好熱条件下での廃水中のデンプンからのバイオ水素生成」J Environ Manag 69 , 149-56
• Zhu, H., Beland, M., 2006、「消化された廃水スラッジから水素生成シードを調製する代替方法の評価」。International Journal of Hydrogen Energy 31、1980-8

• 廃水からのバイオ水素生産