Способы продуцирования биоводорода

Описаны способы производства биоводорода при их классификации по источникам энергии, используемым микроорганизмами, а также проведен сравнительный анализ этих процессов. Приведены микроорганизмы-продуценты, реакции образования водовода и оптимальные параметры окружающей среды для каждого способа продуцирования биоводорода. Все перечисленные способы имеют свои преимущества и недостатки. Установлен оптимальный вариант продуцирования биоводорода: на первой стадии – фотозависимое выделение водорода и производство биомассы, которая будет ферментирована на второй темновой стадии, а ее продукты будут использованы для производства водорода биоэлектрохимическим способом.

Год издания: 
2011
Номер: 
3
УДК: 
066.098:546.11
С. 105—114. Іл. 1. Табл. 3. Бібліогр.: 38 назв.
Литература: 

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.

Полнотекстовый документSize
2011-3-16.pdf315.39 KB

Тематичні розділи журналу

,