Biohydrogen Production Ways

The present paper describes biohydrogen production methods according to the classification of energy sources used by microorganisms. We also conduct the comparative analysis of these processes. We describe the microorganism-producers, hydrogen formation reaction and optimal environmental parameters for every method of biohydrogen production. All these methods have their advantages and disadvantages. Crucially, we define the most optimal biohydrogen production way. Photobiological hydrogen production and biomass production should take place on the first stage. The formed biomass should be fermented on the second dark stage and its products will be used to produce biohydrogen by the bioelectrochemical method.

Publication year: 
2011
Issue: 
3
УДК: 
066.098:546.11
С. 105—114. Іл. 1. Табл. 3. Бібліогр.: 38 назв.
References: 

1. Kuzminskiy Ye., Shchurska K., Samarukha I., Łagod G. Sposoby konwersji energii dla produkcji wodoru z wykorzystaniem procesow biochemicznych // Srodkowoeuropejska Konferencja ECOpole, Люблін, Польща, 8— 10 вересня 2010. — С. 18.
2. Janssen P.H., Morgan H.W. Heterotrophic Sulfur Reduction by Thermotoga sp. strain FjSS3.B1. FEMS // Microbiol Lett. — 1992. — N 96. — Р. 213—218.
3. Kengen S.W., Stams A.J. Formation of L-alanine as a Reduced Endproduct in Carbohydrate Fermentation by the Hyperthermophilic Archaeon Pyrococcus Furiosus // Archives of Microbiology. — 1994. — N 161. — Р. 168—175.
4. Taguchi F., Chang J.D., Takiguchi S., Morimoto M. Efficient Hydrogen Production from Starch by a Bacteriumi- Solated from Termites // J. of Fermentation and Bioengineering. — 1992. — N 73. — Р. 244—245.
5. Taguchi F., Chang J.D., Mizukami N. et al. Isolation of a Hydrogen Producing Bacterium, Clostridium beijerinckii strain AM 21B from Termites // Canad. Journal of Microbiology. — 1993. — N 39. — Р. 726—730.
6. Taguchi F., Mizukami N., Hasegawa K., Saito-Taki T. Microbial Conversion of Arabinose and Xylose to Hydrogen by a Newly Isolated Clostridium sp. No.2. // Ibid. — 1994. — N 40. — Р. 228—233.
7. Innotti E.L., Kafkawitz D., Wolin M.J., Bryant M.P. Glucose Fermentation Products of Ruminococcus Albus Grown in Continuous Culture with Vibrio Succinogenes: Changes Caused by Interspecies Transfer of H2 // The Journal of Bacteriology. — 1973. — N 114. — Р. 1231— 1240.
8. Godfroy A., Raven N.D.H., Sharp R.J. Physiology and Continuous Culture of the Hyperthermophilic Deep-Sea Vent Archaeon Pyrococcus abyssi ST549 // FEMS Microbiology Letters. — 2000. — N 186. — Р. 127—132.
9. Tamagnini P., Axelsson R., Lindberg P. et al. Hydrogenases and Hydrogen Metabolism of Cyanobacteria // Microbiology and Molecular Biology Reviews. — 2002. — 66, N 1. — P. 880—890.
10. Dietrich G., Weiss N., Winter J. Acetothermus Paucivorans, gen. Nov., sp. nov, a Strictly Anaerobic, Thermophilic Bacterium from Sewage Sludge, Fermenting Hexoses to Acetate, CO2 and H2 // Systematic and Applied Microbiology. — 1988. — N 10. — Р. 174—179.
11. Van Niel E.W.J., Budde M.A.W., de Haas G.G. et al. Distinctive Properties of High Hydrogen Producing Extreme Thermophiles, Caldicellulosiruptor saccharolyticus and Thermotoga elfi // Intern. Journal of Hydrogen Energy. — 2002. — N 27. — Р. 1391—1398.
12. Bott M. Coupling of Carbon Monooxide to Carbon Dioxide and Hydrogen with the Phosphorylation of ADP in Acetate Grown Methanosarcina barkeri // Europ. J. of Biochemistry. — 1986. — N 159. — Р. 393—398.
13. Голуб Н.Б., Жураховська Д.І., Нікуліна К.В., Нікулі- на Н.В. Одержання біоводню в анаеробних процесах // Відновлювальна енергетика. — 2009. — 17, № 2. — С. 65—73.
14. Tanisho S., Suzuki Y., Wakao N. Fermentative Hydrogen Evolution by Enterobacter aerogenes strain E.82005 // Intern. Journal of Hydrogen Energy. — 1987. — N 12. — Р. 623—627.
15. Tanisho S., Wakao S., Kosako Y. Biological Hydrogen Production by Enterobacter aerogenes // J. of Chem. Engineering of Japan. — 1983. — N 16. — Р. 529—530.
16. Tanisho S., Ishiwata Y. Continuous Hydrogen Production from Molasses by the Bacterium Enterobacter aerogenes // Intern. Journal of Hydrogen Energy. — N 19. — Р. 807— 812.
17. Tanisho S., Kuromoto M., Kadokura N. Effect of CO2 Removal on Hydrogen Production by Fermentation // Ibid. — 1998. — N 23. — Р. 559—563.
18. Yokoi H., Ohkawara T., Hirose J. et al. Characteristics of Hydrogen Production by Aciduric Enterobacter aerogenes strain HO-39 // J. of Fermentation and Bioengineering. — 1995. — N 80. — Р. 571—574.
19. Rachman M.A., Furutani Y., Nakashimada Y. et al. Enhanced Hydrogen Production in Altered Mixed Acid Fermentation of Glucose by Enterobacter aerogenes // Ibid. — 1997. — N 83. — Р. 358—363.
20. Gray C.T., Gest H. Biological Formation of Molecular Hydrogen // Science. — 1965. — N 148. — Р. 186—192.
21. Nandi R., Sengupta S. Involvement of Anaerobic Reductases in the Spontaneous Lysis of Formate by Immobilized Cells of E. coli // Enzyme and Microbial Technology. — 1996. — N 19. — Р. 20—25.
22. Blackwood A.C., Neish A.C., Ledingham G.A. Dissimilation of Glucose at Controlled pH Values by Pigmented and Non-Pigmented Strains of Escherichia Coli // The Journal of Bacteriology. — 1996. — N 72. — Р. 497—498.
23. Jung G.Y., Kim J.R., Park J.Y., Park S. Hydrogen Production by a New Chemoheterotrophic Bacterium Citrobacter sp. Y19 // Intern. Journal of Hydrogen Energy. — 2002. — N 27. — Р. 601—610.
24. Kuhn M., Steinbuchel A., Schlegel H.G. H2 Evolution by Strictly Aerobic H2 Bacteria under Anaerobic Condition // The Journal of Bacteriology. — 1984. — N 159. — Р. 633—639.
25. Kalia V.C., Jain S.R., Kumar A., Joshi A.P. Fermentation of Biowaste to H2 by Bacillus licheniformis // World Journal of Microbiology and Biotechnology. — 1994. — N 10. — Р. 224—227.
26. Kumar A., Jain S.R., Sharma C.B. et al. Increased H2 Production by Immobilized Microorganisms // Ibid. — 1995. — N 11. — Р. 156—159.
27. Uffen R.L. Anaerobic Growth of a Rhodopseudomonas species in the Dark with Carbon Monoxide as Sole Carbon and Energy Substrate // The Proceedings of the National Academy of Sciences. — 1996. — N 73. — P. 3298—3302.
28. Markov S.A., Weaver P.F., Seibert M. Potential of Using Microorganisms in Hollow-Fiber Bioreactors for Hydrogen Production // Biomedical and Life Sciences. — 1999. — N 8. — Р. 383—390.
29. Prince R.C., Kheshgi H.S. The Photobiological Production of Hydrogen: Potential Efficiency and Effectiveness as a Renewable Fuel // Critical Reviews in Microbiology. — 2005. — N 31. — P. 19—31.
30. Greenbaum E. Energetic Efficiency of Hydrogen Photoevolution by Algal Water Splitting // Biophysical Journal. — 1988. — N 54. — P. 365—368.
31. Кузьмінський Є.В., Щурська К.О. Біоелектрохімія — невід’ємна складова нового технологічного укладу // На- ук. вісн. Чернів. ун-ту. — 2010. — Вип. 526. — С. 9—20.
32. Щурська К.О. Біотехнологічне отримання водню в біопаливному елементі: магістер. дис. 19.06.2010 /НТУУ “КПІ”. — К., 2010. — 122 с.
33. Кузьмінський Є.В., Щурська К.О. Біоелектрохімічне генерування водню в мікробному паливному елементі. 1. Загальна частина // Відновлювальна енергетика. — 2010. — № 4 (23). — С. 87—97.
34. Rabaey K., Ossieur W., Verhaege M., Verstraete W. Continuous Microbial Fuel Cells Convert Carbohydrates to Electricity // Water Science and Technology. — 2005. — N 52. — Р. 515—523.
35. Heilmann J., Logan B.E. Production of Electricity from Proteins Using a Single Chamber Microbial Fuel Cell // Water Environment Research. — 2006. — N 78. — Р. 531—537.
36. Rabaey K., Lissens G., Siciliano S.D., Verstraete W. A Microbial Fuel Cell Capable of Converting Glucose to Electricity at High Rate and Efficiency // Biotechnology Letters. — 2003. — N 25. — Р. 1531—1535.
37. Кузьмінський Є.В., Голуб Н.Б., Щурська К.О. Стан, проблеми та перспективи біоенергетики в Україні // Відновлювальна енергетика. — 2009. — 17, № 4. — С. 64—80.
38. Фундаментальні проблеми водневої енергетики [Електронний ресурс] / За ред. В.Д. Походенка, В.В. Скорохода, Ю.М. Солоніна. — Режим доступу: http:// www.nas.gov.ua/programs/hydrogen/UA/news/Document s/monograph.pdf.

AttachmentSize
2011-3-16.pdf315.39 KB

Тематичні розділи журналу

,