Основы технологии микробиологической конверсии органических целлюлозосодержащих отходов в электроэнергию через промежуточное образование биоводорода

Проведен скрининг микроорганизмов, способных к разложению целлюлозосодержащих отходов и выделению водорода. Созданы основы технологии для извлечения и использования водорода. Для скрининга были применены классические микробиологические методики. Для извлечения водорода из культуральной жидкости использовали технологию полимерных непористых мембран. Полученный водород непрерывно окисляли с образованием электричества, при помощи инновационной технологии ферментного электрода на основе гидрогеназы. В ходе работы было отобрано несколько высокопродуктивных сообществ микроорганизмов, показана возможность интенсификации процесса микробиологической конверсии целлюлозосодержащих отходов в электроэнергию через образование водорода с 20 мМ(Н2)/(л·ч) до 68 мМ(Н2)/(л·ч) с применением мембранной технологии, а также возможность использования ферментного топливного электрода для окисления водорода. При этом максимальная мощность составила до 250 мкВт/см2 .Показано, что обе технологии можно использовать для получения электроэнергии и экологически чистого водорода.

1. Тепляков В.В. Прогнозирование газоразделительных свойств полимерных мембран // Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева. 1987. Т. XXXII. №. 6. С. 693.

2. Karyakin A.A., Morozov S.V., Voronin O.G. et al. The Limiting Performance Characteristics in Bioelectrocatalysis of Hydrogenase Enzymes // Angewandte Chemie. 2007. № 119. Р. 7382.

3. Морозов С.В., Воронин О.Г., Карякина Е.Е., Карякин А.А. Водородные топливные электроды на основе ферментов // Нано- и микросистемная техника. 2006. №. 5. С. 9.

4. Morozov S.V., Voronin O.G., Karyakina E.E. et al. Tolerance to oxygen of hydrogen enzyme electrodes // Electrochemistry Communications. 2006. № 8. Р. 851.

5. Voronin O.G., van Haaster D.J., Karyakina E.E. et al. Direct Bioelectrocatalysis by NADP-Reducing Hydrogenase from Pyrococcus furiosus // Electroanalysis. 2007. Vol. 19. № 21. Р. 2264.

6. Netrusov A., Abramov S., Sadraddinova E. et al. Membrane-assisted separation of microbial gaseous fuels from renewable sources // Desalination and Water Treatment. 2010. № 14. Р. 252.