Буфериране на pH: Поддържане на „зоната на комфорт“ на микроорганизмите
По време на тъмна ферментация непрекъснатото производство на органични киселини води до непрекъснато намаляване на стойността на рН (мярка за киселинност) на ферментационната среда, което я прави все по-киселинна. Повечето микроорганизми, -произвеждащи водород, са много чувствителни към киселинни среди и прекалено ниското рН може сериозно да засегне тяхната физиологична активност.
Биовъглен, особено биовъглен, произведен от определени суровини (като богата на минерали -слама), съдържа някои алкални вещества (като калиев карбонат и калциев карбонат). Тези вещества могат да неутрализират киселините, произведени по време на ферментацията, действайки като pH буфер, устоявайки на драстични промени в pH и стремейки се да поддържат ферментационната среда в диапазон на pH, който е относително благоприятен за микроорганизмите. Това е от решаващо значение за поддържане на микробната активност.
Съвет: pH е мярка за киселинност и алкалност; 7 е неутрален, под 7 е киселинен, а над 7 е алкален. Буферирането се отнася до способността да се поддържа относително стабилно pH.
Адсорбция на инхибитори: Премахване на "вредни отпадъци"
Порестата структура и голямата специфична повърхност на биовъглена му придават отлични адсорбционни способности. Подобно на активния въглен, той може да абсорбира метаболитни странични продукти, които се натрупват във ферментационния бульон и са токсични за микроорганизмите (като прекомерни органични киселини и етанол) върху своята повърхност и пори.
По този начин биовъгленът може ефективно да намали свободната концентрация на тези инхибитори във ферментационния бульон, като по този начин намалява тяхната директна токсичност за микроорганизмите и облекчава ефектите на инхибиране на продукта.
Съвет: Адсорбцията се отнася до феномена на вещество (като инхибитор), прикрепено към повърхността на друго вещество (като биовъглен).
Микробна имобилизация: Осигуряване на „места за заселване“
В допълнение към адсорбцията, грапавата и пореста повърхност на биовъглен е идеално място за закрепване на микроорганизми. Микроорганизмите могат да се "заселят" върху биовъглена, образувайки биофилм. В сравнение с микроорганизмите, "движещи се" в течността, съобществата от биофилм, образувани от прикрепен растеж, обикновено имат по-силна организация и толерантност към външни натоварвания на околната среда (като високи концентрации на инхибитори).
Като осигурява тези „места за заселване“, биовъгленът помага на микроорганизмите да се адаптират по-добре и да устоят на неблагоприятни среди, поддържайки по-висока биомаса и активност, като по този начин насърчава стабилния напредък на процеса на производство на водород. Това се нарича микробна имобилизация или клетъчна колонизация.
