tamponare pH: menținerea „zonei de confort” a microorganismelor
În timpul fermentației întunecate, producția continuă de acizi organici duce la o scădere continuă a valorii pH-ului (o măsură a acidității) a mediului de fermentație, făcându-l din ce în ce mai acid. Majoritatea microorganismelor-producătoare de hidrogen sunt foarte sensibile la mediile acide, iar pH-ul excesiv de scăzut le poate afecta grav activitatea fiziologică.
Biocharul, în special biocharul fabricat din anumite materii prime (cum ar fi paiele bogate-minerale), conține unele substanțe alcaline (cum ar fi carbonatul de potasiu și carbonatul de calciu). Aceste substanțe pot neutraliza acizii produși în timpul fermentației, acționând ca un tampon de pH, rezistând la modificări drastice ale pH-ului și străduindu-se să mențină mediul de fermentație într-un interval de pH care este relativ prietenos cu microorganismele. Acest lucru este crucial pentru menținerea activității microbiene.
Sfat: pH-ul este o măsură a acidității și alcalinității; 7 este neutru, sub 7 este acid, iar peste 7 este alcalin. Tamponarea se referă la capacitatea de a menține un pH relativ stabil.
Adsorbția inhibitorilor: eliminarea „deșeurilor dăunătoare”
Structura poroasă și suprafața specifică mare a biocharului îi conferă capacități excelente de adsorbție. La fel ca carbonul activat, poate adsorbi produse secundare metabolice care se acumulează în bulionul de fermentație și sunt toxice pentru microorganisme (cum ar fi acizii organici excesivi și etanolul) pe suprafața și porii acestuia.
În acest fel, biocharul poate reduce în mod eficient concentrația liberă a acestor inhibitori în bulionul de fermentație, reducând astfel toxicitatea lor directă pentru microorganisme și atenuând efectele de inhibare a produsului.
Sfat: Adsorbția se referă la fenomenul de atașare a unei substanțe (cum ar fi un inhibitor) de suprafața unei alte substanțe (cum ar fi biochar).
Imobilizarea microbiană: furnizarea de „locuri de așezare”
Pe lângă adsorbție, suprafața rugoasă și poroasă a biocharului este un loc ideal de atașare pentru microorganisme. Microorganismele se pot „așeza” pe biochar, formând un biofilm. În comparație cu microorganismele „în derivă” în lichid, comunitățile de biofilm formate prin creșterea atașată au de obicei o organizare mai puternică și o toleranță mai puternică la stresurile externe ale mediului (cum ar fi concentrații mari de inhibitori).
Prin furnizarea acestor „locuri de așezare”, biocharul ajută microorganismele să se adapteze și să reziste mai bine la mediile nefavorabile, menținând biomasă și activitate mai ridicate, promovând astfel progresul stabil al procesului de producție de hidrogen. Aceasta se numește imobilizare microbiană sau colonizare celulară.
