Đệm pH: Duy trì "Vùng thoải mái" của vi sinh vật
Trong quá trình lên men tối, việc sản xuất axit hữu cơ liên tục dẫn đến giá trị pH (thước đo độ axit) của môi trường lên men liên tục giảm, khiến nó ngày càng có tính axit. Hầu hết các vi sinh vật sản xuất hydro-rất nhạy cảm với môi trường axit và độ pH quá thấp có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sinh lý của chúng.
Than sinh học, đặc biệt là than sinh học được làm từ một số nguyên liệu thô nhất định (như rơm{0}}giàu khoáng chất), có chứa một số chất có tính kiềm (chẳng hạn như kali cacbonat và canxi cacbonat). Các chất này có thể trung hòa axit sinh ra trong quá trình lên men, hoạt động như chất đệm pH, chống lại sự thay đổi mạnh mẽ của pH và cố gắng duy trì môi trường lên men trong phạm vi pH tương đối thân thiện với vi sinh vật. Điều này rất quan trọng để duy trì hoạt động của vi sinh vật.
Mẹo: pH là thước đo độ axit và độ kiềm; 7 là trung tính, dưới 7 là axit và trên 7 là kiềm. Đệm đề cập đến khả năng duy trì độ pH tương đối ổn định.
Hấp phụ các chất ức chế: Loại bỏ "Chất thải có hại"
Cấu trúc xốp và diện tích bề mặt riêng lớn của than sinh học mang lại cho nó khả năng hấp phụ tuyệt vời. Giống như than hoạt tính, nó có thể hấp thụ các sản phẩm phụ trao đổi chất tích tụ trong dịch lên men và gây độc cho vi sinh vật (như axit hữu cơ quá mức và ethanol) trên bề mặt và lỗ chân lông của nó.
Bằng cách này, than sinh học có thể làm giảm hiệu quả nồng độ tự do của các chất ức chế này trong môi trường lên men, do đó làm giảm độc tính trực tiếp của chúng đối với vi sinh vật và giảm bớt tác dụng ức chế sản phẩm.
Mẹo: Sự hấp phụ là hiện tượng một chất (chẳng hạn như chất ức chế) bám vào bề mặt của một chất khác (chẳng hạn như than sinh học).
Cố định vi sinh vật: Cung cấp “Nơi định cư”
Ngoài khả năng hấp phụ, bề mặt gồ ghề và xốp của than sinh học là nơi bám dính lý tưởng cho vi sinh vật. Vi sinh vật có thể “lắng đọng” trên than sinh học, tạo thành màng sinh học. So với các vi sinh vật “trôi dạt” trong chất lỏng, các cộng đồng màng sinh học được hình thành nhờ sự tăng trưởng kèm theo thường có tổ chức mạnh hơn và có khả năng chịu đựng các áp lực môi trường bên ngoài (chẳng hạn như nồng độ chất ức chế cao).
Bằng cách cung cấp những “nơi định cư” này, than sinh học giúp vi sinh vật thích nghi và chống chọi tốt hơn với môi trường không thuận lợi, duy trì sinh khối và hoạt động cao hơn, từ đó thúc đẩy tiến trình ổn định của quá trình sản xuất hydro. Điều này được gọi là cố định vi sinh vật hoặc xâm chiếm tế bào.
