暗発酵は、有機基質を発酵によってバイオ水素に変換するプロセスです。これは、多様な細菌群によって発現される複雑なプロセスであり、嫌気性発酵に類似した3段階の生化学反応を経る一連のプロセスです。暗発酵は光発酵とは異なり、光が存在しない状態で進行します。

概要

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、さらに必須の酸生成細菌によって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。水素生産のための発酵基質としての産業廃水は、基質選択に必要な基準、すなわち入手可能性、コスト、そして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)、デンプン廃水 (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)、小麦わら廃棄物 (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生成用の発酵基質として研究されてきました。廃水を発酵基質として用いることで、水素生産だけでなく、廃水処理も促進されます。暗発酵による水素生産プロセスの効率は、廃水の特性に加え、バイオ触媒として用いられる混合コンソーシアムの前処理、運転pH、および有機物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）。

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H 2 1～2 モルの範囲で、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。最適条件でも、元の有機物の約60～70％が溶解したままになります。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で水素製造を強化することも報告されています（Venkata Mohan, et al. , 2007b）。可溶性の酸代謝物の生成と蓄積はシステムpHの急激な低下を引き起こし、水素製造プロセスを阻害します。酸生成プロセスに存在する未利用炭素源を追加のバイオガス生産に利用することで、このプロセスの実用性は維持される。残存有機物を利用可能な形で利用・回収する一つの方法は、水素生産の光発酵プロセスを末端に統合することで追加の水素を生産すること（Venkata Mohan他2008e、Rai他 2012）と、酸生成プロセスを末端のメタン生成プロセスに統合することでメタンを生産することである。[要出典]

参照

参考文献

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