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発酵による水素生産は、有機基質を発酵させてH 2に変換することです。この方法で生成された水素は、バイオ水素と呼ばれることがよくあります。この変換は、酵素を使用するバクテリアと原生動物によって行われます。発酵による水素生産は、いくつかの嫌気性変換の 1 つです。
暗発酵と光発酵
暗発酵反応は光エネルギーを必要としません。昼夜を問わず有機化合物から水素を継続的に生成することができます。通常、これらの反応は二酸化炭素またはギ酸の生成と連動しています。水素生成につながる重要な反応はブドウ糖から始まり、酢酸に変換されます。[1]
- C 6 H 12 O 6 + 2 H 2 O → 2 CH 3 CO 2 H + 2 CO 2 + 4 H 2
- C 6 H 12 O 6 + 2 H 2 O → 2 CH 3 CO 2 H + 2 HCO 2 H + 2 H 2
これらの反応はそれぞれ 216 kcal/mol と 209 kcal/mol の発熱量があります。
合成生物学を利用すると、細菌の遺伝子を改変してこの反応を強化することができます。[2] [3]
光発酵は暗発酵とは異なり、光がある場合にのみ進行します。電気水素生成は微生物燃料電池で使用されます。
細菌株
例えば、ロドバクター・スフェロイデスSH2Cを用いた光発酵は、小分子脂肪酸を水素に変換するために利用することができる。[4]
エンテロバクター・アエロゲネスは優れた水素生産菌である。これは嫌気性通性中温細菌で、さまざまな糖を消費することができ、厳密な嫌気性菌の培養とは対照的に、発酵槽からすべての酸素を除去するための特別な操作は不要である。エンテロバクター・アエロゲネスは倍加時間が短く、水素生産性と発生率が高い。さらに、この細菌による水素生産は高い水素分圧でも阻害されないが、収量はクロストリジウムなどの厳密な嫌気性菌に比べて低い。厳密な嫌気性細菌は理論上最大で4 mol H 2 /mol グルコースを生産することができる。エンテロバクター・アエロゲネスなどの通性嫌気性細菌は理論上最大で2 mol H 2 /mol グルコースを生産することができる。[5]
参照
参考文献
- ^ Thauer, RK (1998). 「メタン生成の生化学: Marjory Stephenson へのトリビュート」.微生物学. 144 : 2377–2406. doi : 10.1099/00221287-144-9-2377 . PMID 9782487.
- ^ 合成生物学と水素
- ^ Edwards, Chris (2008 年 6 月 19 日)。「合成生物学はエネルギー問題の解決を目指す」。ガーディアン。ロンドン。
- ^ 「スクロースの暗所および光発酵の2段階プロセスによる高水素収率」。2012年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年9月7日閲覧。
- ^ Asadi, Nooshin; Zilouei, Hamid (2017 年 3 月)。「Enterobacter aerogenes を 用いたバイオ水素生産の強化に向けた稲わらの有機溶媒前処理の最適化」。バイオリソース テクノロジー。227 : 335–344。Bibcode :2017BiTec.227..335A。doi : 10.1016 /j.biortech.2016.12.073。PMID 28042989 。
外部リンク
- 直接発酵による水素生産
- 発酵水素生産における発展と制約