微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展_汤桂兰
微生物产氢过程的优化研究
微生物产氢过程的优化研究微生物是地球上最古老的生命之一，在地球上的存在时间超过40亿年，其生命功能包括分解有机物、氮循环、固氮、产生甲烷、产生二氧化碳、产生氢气等。
其中，微生物产生氢气的过程已经被广泛研究和应用，因为微生物产氢可以替代化石能源，有着绿色环保的优势。
微生物产氢的基本原理是通过发酵作用将有机物转化为氢气。
这个过程需要微生物通过代谢产生酸和/或酮，酸具有还原性，可以转化为氢气，因此，微生物在发酵过程中产生的酸越多，产氢效率也就越高。
但是微生物在产氢过程中，还会同时产生一些低分子有机酸和乙醇等副产物，这些副产物会影响产氢的效率和产品的纯度，因此，如何对微生物产氢过程进行优化，提高氢气产率和纯度，是当前产氢研究的热点。
一些研究表明，不同营养条件下的微生物能够产生不同种类和量的气体。
在不缺氧的情况下，氢气的产量要比氨和甲烷多。
因此，研究人员提出了一些优化微生物产氢的方法，大体可以归纳为以下几类：1. 选择合适的微生物微生物种类作为微生物产氢的关键决定因素之一，研究人员可以通过对不同微生物菌株的酸快速率、受理能力、产氢速率等指标进行评估，从而推荐出适合产氢的微生物菌株。
目前常见的微生物菌株有：链球菌、桿菌、卡氏氢菌等。
2. 优化培养介质除了微生物菌株之外，培养基组成也是影响微生物产氢的重要因素。
比如，改变培养介质中碳源和氮源等元素的浓度和种类，会显著影响微生物代谢过程和产氢效率。
此外，培养温度和pH值也是影响微生物产氢的因素之一。
3. 剔除不利副产物的产生微生物在产氢的同时，往往还会产生一些不利副产物，例如乙酸和丙酮。
因此，对于微生物细胞内关键代谢通路的优化，可以促进产氢酸的代谢，减少不利副产物的产生，从而提高产氢的效率。
4. 利用微生物代谢网络利用微生物代谢网络，可以模拟反应过程，优化微生物产氢过程。
例如可以通过改变反应参数，增加反应瓶颈步骤的催化效率来增加产氢的效率。
微生物产氢技术是一个处于快速发展阶段的领域，还有很多问题需要解决。
微生物生成氢气的机制与应用
微生物生成氢气的机制与应用随着环境污染和化石能源消耗的日益严重，人们开始寻求一些可再生能源以逐步替代化石能源，其中氢能是被认为最有潜力的候选能源之一。
但是，目前常规的氢气生产工艺需要高温高压反应，其过程中产生的热量与化学物质会产生二氧化碳和二氧化硫等大量污染物质。
于是，工业界与科研人员转向了利用微生物生成氢气的方法。
本文将介绍微生物生成氢气的机制以及其应用。
一、微生物发酵氢气的机制目前，已经发现多种微生物能够利用生物多糖和有机物质通过发酵过程生产出氢气，其中常见的微生物包括厌氧细菌、革兰氏阳性菌、蓝藻等。
微生物发酵氢气的基本机制是通过这些微生物在缺少氧气的条件下，利用各种有机物质进行代谢反应。
在这个过程中，产生的高浓度电子将通过细胞膜途径被输运出来，然后利用氢酶（hydrogenase）催化反应还原为氢气并生成自由能。
由于微生物代谢过程将有机质分解为CO2，H2 和有机酸等化合物，因此微生物发酵产生的氢气，严格来讲是一种“废气”，可以被视为垃圾处理的一种形式。
二、微生物生成氢气的应用利用微生物进行氢气生产具有很多的应用价值，主要包括以下几个方面。
1、环保项目微生物发酵氢气途径是一种非常环保的氢气生产方式，因为它不需要高温高压反应，也不会产生二氧化碳和二氧化硫等大量污染物质。
并且可以利用生物多糖和有机物质进行代谢反应，从而循环利用一些“垃圾”，一定程度上缓解垃圾处理问题。
2、微型能源项目微生物发酵氢气还可以用于微型能源项目中，例如供电，供热等。
由于微生物发酵氢气不需要高温高压反应，因此可以将其应用于一些微小的能源项目中，例如小型便携设备，无线传感器网络等，可能会成为未来微型能源项目的重要组成部分。
3、车用氢气项目微生物发酵氢气还可以用于车用氢气项目中。
由于氢气是比较清洁的燃料，因此它有望替代化石燃料成为今后的能源之一。
当前，微生物发酵氢气可以用于生产一些化学合成氢气相似的生物氢气，这些生物氢气则可以被用于车用氢气电池项目中。
生物发酵制氢技术的研究及进展
文章编号：１００６－４１８４（２００８）０２－００１４－０４收稿日期：２００７－１０－１５作者简介：蒋志城（１９７８－），男，讲师，在读硕士生，主要研究方向：生物化工。
技术进展生物发酵制氢技术的研究及进展蒋志城１，２（１．浙江工业大学，浙江杭州３１００１４；２．杭州职业技术学院，浙江杭州３１００１８）摘要：生物制氢技术具有无污染、成本低、可再生等优点，生物制氢在新能源的研究利用中占有日趋重要的位置。
本文概述了国内生物制氢技术研究的现状。
对厌氧发酵制氢的影响因素进行了阐述。
对生物制氢技术当前存在的问题进行了探讨，并对未来发展进行了展望。
关键词：生物制氢；发酵；生物能源随着世界经济的快速发展和人口的迅速增加，大量开采和使用矿物能源带来的能源短缺和环境污染问题，已促使人类更多地关注对可再生能源和清洁能源的开发和利用。
寻找新的可替代能源和开发可再生能源体系是实现社会可持续发展的必然选择。
氢气是一种清洁、高效的能源，有着广泛的工业用途，潜力巨大，制氢的研究逐渐成为人们关注的热点，但将其他物质转化为氢并不容易。
新兴的生物制氢法是利用某些微生物以有机物为基质产生氢气的一种制氢方法，由于该方法可以在降解有机物的同时产生氢气，来源丰富，价格低廉，将可再生资源利用、污染治理和制氢联合进行，被认为是最具潜力的氢能生产技术之一，因此，已成为目前的研究热点。
生物制氢过程可分为厌氧光合制氢和厌氧发酵制氢两大类。
其中，前者所利用的微生物为厌氧光合细菌（及某些藻类），后者利用的则为厌氧化能异养菌。
与光合制氢相比，发酵制氢过程具有微生物比产氢速率高、不受光照时间限制、可利用的有机物范围广、工艺简单等优点。
因此，在生物制氢方法中，厌氧发酵制氢法更具有发展潜力。
１国内生物制氢发展情况生物制氢技术研究在我国发展较晚，但进展迅速，无论是光解生物制氢技术还是发酵法生物制氢技术，其研究成果均己达到国际水平。
１９７９年，成都生物研究所的刘克鑫、徐洁泉［１］等在沼气发酵污泥的富集培养物中加入薯芋粉完全抑制了产甲烷，转而产氢气，并从中分离出了２４株产氢细菌。
微生物产氢技术的研究
微生物产氢技术的研究微生物产氢技术的研究微生物产氢技术是一种利用微生物代谢产生氢气的新兴技术。
随着全球能源需求的不断增长以及对传统能源资源的限制，寻找替代能源的技术研究变得越来越重要。
而微生物产氢技术的出现就为我们提供了一种新的能源选择。
微生物产氢技术的原理是利用某些微生物的代谢能力来将有机废弃物转化为氢气。
这些微生物通过发酵过程将有机废弃物转化为氢气和二氧化碳。
相比传统的化石燃料，这种技术具有许多优势。
首先，微生物产氢技术是一种清洁能源生产方式。
相较于煤炭或石油等传统能源资源的使用，微生物产氢技术不会产生二氧化碳等温室气体，对环境的污染较小。
这对于减缓全球气候变化有着积极的影响。
其次，微生物产氢技术具有废物利用的优势。
废弃物是一种无法避免的存在，而将废弃物转化为能源可以最大限度地减少资源浪费。
微生物产氢技术可以利用各种废弃物，如农业废弃物、食品废弃物和家庭废物等，转化为有用的氢气，提供了一种可持续的能源解决方案。
此外，微生物产氢技术还具有高效性。
许多微生物在产氢过程中能够高效地将有机废弃物转化为氢气，产氢效率较高。
这为大规模应用微生物产氢技术提供了可行性。
而且，微生物产氢技术还可以通过改变废物的组合、优化反应条件等方式进一步提高产氢效率。
然而，微生物产氢技术也面临一些挑战。
例如，微生物的生长和代谢过程受到温度、酸碱度、营养物质等环境因素的影响，需要寻找最适宜的反应条件。
此外，微生物的生长周期较长，导致产氢速度相对较慢。
因此，如何提高微生物产氢技术的效率和稳定性仍然是一个亟待解决的问题。
总的来说，微生物产氢技术是一种具有巨大潜力的新兴技术，可以为我们提供一种清洁、可持续的能源选择。
通过进一步的研究和技术创新，相信微生物产氢技术将在未来得到广泛应用，为人类的能源需求做出重要贡献。
探索生物质新能源之微生物制氢技术
微生物课程论文
探索生物质新能源之微生物制氢技术
子产生的甲酸可以通过铁氧还原蛋白和氢酶生成二氧化碳和氢气。
而辅酶Ⅰ的氧化与还原平衡调节产氢则是在碳水化合物发酵过程中，经ＥＭ Ｐ途径产生的 NADPH 和氢离子可以通过与一定比例的丙酸、丁酸、乙醇和乳酸 等发酵过程相偶联而氧化为 NADPˉ，以保证代谢过程中的 NADPH/NADP+的 平衡，因而可以分为丁酸型发酵和乙醇型发酵。发酵细菌可以通过释放氢气的形 式实现 NADPH 与 NADP+之间转化，这种转化在标准状况下不会自发进行，但 在ＮＡＤＰ－铁氧还原蛋白及铁氧还原蛋白酶作用下能够进行，反应式是： NADPH+H+→H2+NADP+。
许多光合细菌在黑暗条件下可以通过厌氧发酵产氢。 4.1.2厌氧发酵产氢机理
发酵产氢微生物可以在发酵过程中分解有机物产生氢气，包括梭菌属、固氮 菌属、肠杆菌属、鱼腥蓝细菌属、甲烷球菌属等。发酵产氢分为直接产氢的丙酮 酸脱羧产氢和辅酶Ⅰ的氧化与还原平衡调节产氢两类。
丙酮酸脱羧作用分为两种方式：第一种是丙酮酸首先在丙酮酸脱羧酶的作用 下脱羧形成硫胺素焦磷酸-酶的复合物，同时将电子转移给还原态的铁氧还原蛋 白然后在氢酶的作用下重新氧化成氧化态的铁氧还原蛋白，产生分子氢；第二种 是通过甲酸裂解的途径产氢，丙酮酸脱羧后的甲酸及厌氧环境中二氧化碳和氢离
2 关于生物质能源
生物质指所有的动、植物和微生物，是通过光合作用而形成的各种生命有机 体。生物质能源，就是贮存在生物质中的以其为载体的能量。它直接或间接来源 于植物的光合作用，可转化为固态、液态 和气态燃料，取之不尽、用之不竭、 可再生。生物质能来源于太阳，所以， 从广义上讲，生物质能是太阳能的一种 存在形式。
微生物产氢技术研究进展
发酵产氢微生物可以在发酵过程中分解有机物 产生氢气, 研究表明, 能够进行发酵产氢的微生物有 许多,其中研究比较多的是梭菌属、脱硫弧菌属和肠 杆菌属, 前两个属中都有氢酶晶体结构, 目前的研究 主要集中在这两个属。不同种类的微生物对同一有 机底物的产氢能力不同, 通常严格厌氧菌高于兼性 厌氧菌
除了传统的微生物筛选方法, 除了传统的微生物筛选方法 现代生物信息学和基因工程的 手段也被用来获取产氢菌株。这些新尝试, 手段也被用来获取产氢菌株。这些新尝试 将会大大推动目标 菌株的获取效率, 是一个值得重视的研究方向。 菌株的获取效率 是一个值得重视的研究方向。
利用纯菌发酵制氢的主要优点
(1) 采用具有高效产氢能力的纯细菌,底 物的降解速度快, 产氢速度快。反应器 可以在较高的负荷下运行。 (2) 细菌可利用的底物比较广泛。 (3) 通过对细菌固定化, 可以利用通常 的厌氧反应器来进行连续流 产氢实验。 (4) 可供选择的固定材料比较多。
利用纯菌产氢的研究方向
(1) 高效产氢能力细菌的分离和鉴定及 相关的包埋技术的研究, 利用现有的分 子生物学的成果, 在分子水平上进行纯 菌的分离和鉴别。 (2) 采用不同种类的产氢细菌联合产氢。 (3) 开发高效的生物制氢反应器的研究。
混合菌产氢研究进展
主要表现在三个方面 利用单纯糖类发酵产氢的研究 利用有机废水发酵产氢的研究 利用固体废弃物发酵产氢的研究
混合培养
混合培养主要是利用厌氧活性污泥, 在 酸性条件下抑制产甲烷阶段的进行转 为发酵产氢。国内外研究者利用混合 微生物发酵不同种类的基质进行产氢 作了大量的研究。目前研究结果表明: 与利用纯菌产氢相比, 利用混合菌系进 行厌氧生物制氢具有明显的优势。
微生物发酵在能源方面的研究进展
微生物发酵在能源方面的研究进展微生物发酵在能源方面的研究进展摘要：微生物技术在新能源开发领域中有广阔的应用潜力，对能源的可持续发展具有重要的理论和现实意义。
简要叙述了生物柴油、燃料酒精、生物制沼气、生物制氢等新能源的原理、优缺点和开发现状，概述了微生物资源在能源领域的应用，指出发掘新的微生物资源或构建工程菌株、明确微生物作用机理、开发新工艺将会是今后研究的重点。
关键词：关键词：微生物资源，能源，可持续发展Abstract：Microbial technology is a potential new technology in new energy development process and it has important theoretical and practical significance on the sustainable development of energy source8·l he Pnn—ciples，Dresent situations，advantages and disadvantages of new energy sources，such as biodiesel，fuel etna—n01．biological methane production，biological hydrogen production and microbial fuel cell were reVlewed·The applications of microbial sources in energy field were summarized．Finally，some research emphasessuch as discover new microbe sources，construct gene engineering microbes，definitize effect mechanismand exploit new technologies were given．Keywords：Microbial sources，Energy sources，Sustainable development目录前言 (1)论文正文 (2)1当今世界及中国的能源状况 (2)2微生物发酵的主要作用以及其与生物能源的关系 (2)1.1微生物与柴油的开发 (3)1.2微生物与氢气制造 (4)1.3微生物与燃料酒精 (4)1.4微生物与沼气 (5)1.5微生物制氢 (6)1.6展望 (8)参考文献 (8)前言能源是人类社会进步与经济发展的重要物质基础。
微生物固定化制氢技术的研究现状与展望
微生物固定化制氢技术的研究现状与展望
1. 研究现状
微生物固定化制氢技术是利用细菌从可生物降解的有机物质中
分解氢，从而实现生物工艺制氢的一种技术。
目前，微生物固定化制氢技术伴随着科学的进步，取得了一定的进展。
首先，研究人员已经成功地建立了一系列细菌，获得了多种细菌的生物质氢制备技术，如由放线菌等建立的微生物发酵过程，以及由枯草芽孢杆菌和芽孢杆菌等建立的基于酸性发酵的系统。
此外，研究人员已经开发了一系列基于催化复合物的新型改性催化剂，能够有效地增加发酵液中的氢气释放。
此外，研究人员也在研究利用细菌聚合酶分解高分子有机物质，如糖，以及利用微生物便携式技术，以提高氢气生成率方面取得了一定的进展。
2. 展望
今后，微生物固定化制氢技术的研究将继续向前发展，可期待的是：
1）逐渐完善基于生物技术的工艺，开发出更高效的微生物固定化氢技术，以便更有效的制氢；
2）发展出可用于大规模工业应用的微生物固定化制氢技术，提高氢气生成率，减少成本，提高投资回报；
3）将微生物固定化制氢技术与其他生物技术相结合，实现可持续发展；
4）研究先进的氢气分离技术，进一步提高氢气的经济性；
5）逐步完善国内外关于微生物固定化制氢技术的管理系统，使之更加完善。
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第23卷第12期2007年12月农业工程学报T ransactio ns o f the CSAE V o l.23 No.12Dec. 2007微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展汤桂兰,孙振钧※,李玉英(中国农业大学资源与环境学院,北京100094)摘 要:氢是一种理想的清洁能源,在未来的新能源中将占有重要的位置。
该文综述了微生物发酵法制氢和发酵产氢微生物的最新研究进展。
比较了国内外利用纯菌产氢和混合菌产氢的优缺点,纯菌产氢速度快,但纯菌发酵条件要求严格,成本高。
混合菌来源广泛,利用底物广泛,无需灭菌,成本低。
文中还分析了当前微生物发酵制氢技术存在的问题,展望了厌氧发酵制氢的发展前景。
关键词:生物产氢;发酵法产氢;厌氧产氢细菌中图分类号:X 24 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2007)12-0285-06汤桂兰,孙振钧,李玉英.微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展[J].农业工程学报,2007,23(12):285-290.T ang G uilan ,Sun Zhenjun ,L i Y uy ing .P ro gr ess in m icro bial ferm enta tiv e hydro gen pr oduct ion a nd hy dr og en -pro ducing micr oo rg anisms[J].T r ansactions of the CSA E,2007,23(12):285-290.(in Chinese w ith English abstract )收稿日期:2006-11-30 修订日期:2007-08-15基金项目教育部科学技术研究重点项目(107117)作者简介:汤桂兰(1981-),女,安徽全椒人,博士研究生,从事生物质能的研究。
北京 中国农业大学资源与环境学院,100094。
Email:t-angguilan@※通讯作者:孙振钧,男,教授,博士生导师,从事有机畜牧与农业废弃物的生物处理的研究。
北京 中国农业大学资源与环境学院,100094。
Email:su n108@0 引 言能源匮乏、环境污染是未来人类所面临的两大难题。
氢气以其热密度大、洁净燃烧、可再生而被能源界公认为最具潜力的新能源之一。
目前研究发现有几种制氢方法包括热化学制氢、光催化作用制氢、生物制氢等方法。
对于热化学制氢目前正处在实验室试验阶段,而光催化作用制氢,科学家们正努力寻找合适的光催化剂。
生物制氢是目前研究进展最快并很有希望进行规模化生产的一种制氢方法[1]。
由于其使用的原料低廉,生产过程清洁、节能且不消耗矿物资源,正越来越受到人们的关注。
生物制氢的方法可分为细菌发酵法和光合生物法。
细菌发酵法利用碳水化合物作为能量来源,并将其转化成氢气,无需光照条件,同时实现产能和除废的双重目的。
因此,在生物制氢方法中,细菌发酵制氢法更具有潜力。
为了提高发酵产氢能力,许多研究集中在选育高产氢的优势菌种和菌群。
本文主要综述国内外发酵制氢微生物的研究进展和产氢机制,并提出今后的研究方向。
1 国内外利用纯菌产氢进展大自然中能够通过厌氧发酵方式产氢的细菌种类很多。
Gray 等人[2]将所有的产氢微生物分为4类:(1)专性厌氧的异养微生物,它们不具有细胞色素体系,通过产生丙酮酸或丙酮酸的代谢途径来产氢。
包括梭菌属(Clostr idium )、甲基营养菌(M ethy lotrop hs )、产甲烷菌(M ethanogenic bacteria ),瘤胃细菌(R umen bacteria )以及一些古细菌(A r chaea )等,脱硫菌(Desulf ovibrio desulf uricans )是唯一一种具有细胞色素体系的专性厌氧菌。
(2)兼性厌氧菌,含有细胞色素体系,能够通过分解甲酸的代谢途径产氢。
包括大肠杆菌(E scher ichia coli )和肠道细菌(E nterobacter )等。
(3)需氧菌(A er obes ),包括产碱杆菌属(A lcaligenes )和一些杆状菌(B acillus )等。
(4)光合细菌(P hotosy nthetic bacteria )。
厌氧发酵产氢微生物主要包括前2类微生物。
目前发酵法产氢研究得最多的产氢细菌种类主要包括梭状芽孢杆菌属和肠杆菌属。
Oh 等分离的柠檬酸杆菌属(Citrobacter sp.)Y19最大产氢速率达到了32.3mm ol /(g 干细胞・h )[3]。
Chen 等研究pH 值、底物浓度、不同基质组成对厌氧菌Clostr idium buty ricum CGS5产氢的影响,当底物COD 为浓度20g /L,pH 6.0时,最大氢气产率达到209m L/(h ・L)[4]。
哈尔滨工业大学研究人员以消化污泥为菌种来源,分离出高效产氢细菌B 49之后又发现9个发酵产氢菌种。
中试规模的产氢能力达到每天5.7m 3/m 3,其产氢率比国外同类的小试结果高出几十倍,生产成本低于目前广泛采用的水电解法的成本,有望实现生物氢能工业化生产[5]。
1.1 固定化细菌产氢在厌氧菌发酵研究中,人们为了提高反应器内的生物量,普遍利用生物细胞固定化,即微生物载体或包埋285剂的方法,用以提高发酵系统单位体积的产氢能力。
Tanisho等利用聚氨基甲酸乙酯泡沫对Enter obacter aer ogenes E.82005进行了固定化培养,比产氢率从1.5提高到2.2m ol/mo l葡萄糖[6,7]。
黄锦丽等报道了一种适用于连续流产氢过程中产氢菌截留的新方法,以曲霉(A sp er gillus sp.XF101)XF101所形成的菌丝球吸附并固定产氢细菌克雷伯氏菌(K lebsiella ox y toca HP1)进行连续流产氢[8]。
Husen(2006)等以Clostr idium acetobuty licum ATCC824为产氢微生物,用玻璃珠填充的柱状反应器进行连续流试验,产氢速率在89～220 mL/(h・L)[9]。
上述研究成果表明:固定化细胞与非固定化细胞相比具有耐低pH值,持续产氢时间长,抑制氧气扩散速率等优点,提高了反应器内的生物持有量,使单位体积反应器的比产氢速率和运行稳定性均有很大提高。
但作为载体的物质占据反应器内有效空间的比例大,反应器比产氢速率的进一步提高也因此受到一定的限制。
另外,载体对产氢细菌的毒性及对产氢和二氧化碳扩散的阻碍,也影响生物制氢反应器的产氢效能。
同时由于固定化技术中采用的是纯菌种,也为生物制氢技术工业化的操作和管理带来了困难。
1.2 改良细菌产氢除了传统的微生物筛选方法,现代生物信息学和基因工程的手段也被用来获取产氢菌株。
2003年,Kalia VC等通过基因组数据库搜索的方式,筛选出多株可能的产氢细菌。
如极端嗜热菌A quif ex aeolicus,能够降解高氯酸盐的W olinella succinogenes等13株细菌[10]。
Liu诱变Clostridium ty r obutyr icum,使pta基因失活,通过编码pta酶、ack基因和ak酶提高丁酸产量。
结果表明,诱变改变了代谢途径和基因表达,提高了丁酸产量和产氢量[11]。
Chittibatu等采用重组E scher ichia coli BL21为产氢微生物,皮革厂废水为底物,试验中最大产氢率是66mm ol/(L・h),和野生型Enter obacter cloacae IIT-BT-08相比,重组型E.coli BL21的产氢率高于野生型[12]。
这些新尝试,将会大大推动目标菌株的获取效率,是一个值得重视的研究方向。
从利用纯菌发酵制氢的研究结果来看,纯菌的厌氧发酵制氢技术还处于起步阶段,最具有产氢潜力的一类细菌是梭状芽孢杆菌和产氢肠杆菌,其它细菌由于其产氢能力有限,故文献报道的不多(见表1)。
实验方式主要是小型的间歇的分批实验,还有一部分是采用细菌固定化的方式进行连续产氢实验。
因此,利用纯菌发酵制氢的主要优点有:(1)采用具有高效产氢能力的纯细菌,底物的降解速度快,产氢速度快。
反应器可以在较高的负荷下运行。
(2)细菌可利用的底物比较广泛。
(3)通过对细菌固定化,可以利用通常的厌氧反应器来进行连续流(co ntinuous-flow stirred tank)产氢实验。
(4)可供选择的固定材料比较多。
表1 产氢菌的产氢能力T able1 Hy dr og en-pr o ducing abilit y o f hy dr og en-pro ducing bacter ia菌 类基质产氢率(mol/mol葡萄糖)文献E nter obacter cloacae DM11葡萄糖 3.8Kumar,2001[13]Citrobacter s p.Y19葡萄糖 2.49Oh,2003[3]E nterobacter aerogenes玉米淀粉的水解产物 1.36～3.02Palazz i,2000[14]C.p arap utrif ic um M-21乙酰氨基葡萄糖 1.9Evvyernie,2000[15]C.buty ric um CGS5蔗糖 2.78Chen,2005[4]E nterobacter aerogenes HU-101丙三醇 3.69Nakas himada,2002[16]重组E scherichia coli BL21皮革厂废水66mmol/(L・h)Chittibab u,2006[12] Clostridium ty robutyr icum葡萄糖 2.61Liu,2005[11] Clostrid ium acetobuty lic um AT CC824葡萄糖89～220mL/(h・L)Hus en,2006[9] 利用纯菌发酵制氧的主要缺点有:(1)利用纯菌种和固定技术的生物制氢方法,发酵条件要求严格,纯菌种分离成本昂贵,所以只适合于实验室研究。
(2)以连续流(co ntinuous-flow stirred tank)产氢,为了保证反应器内较高的细菌浓度,通常采用纯菌固定化的方式、需要大量的载体和固定剂;并且,固定化技术复杂,且不易选择合适的包埋剂,固定化后的细菌传质阻力增大,对产氢有一定的影响。
(3)文献报道的实验结果多为短期的、小型的研究结果,小型试验易取得瞬间最高产氢率,要长期运行并连续生物产氢、保持较高的产氢量和氢浓度,技术难度高,还有待继续研究。
为了降低纯菌制氢的成本,提高利用纯菌的产氢效率和氢气产量,今后利用纯菌制氢的研究方向将集中在以下几个方面:(1)高效产氢能力细菌的分离和鉴定及相关的包埋技术的研究,利用现有的分子生物学的成果,在分子水平上进行纯菌的分离和鉴别。