pH-buffer: opprettholdelse av mikroorganismenes "komfortsone"
Under mørk gjæring fører kontinuerlig produksjon av organiske syrer til en kontinuerlig reduksjon i pH-verdien (et mål på surhet) i gjæringsmiljøet, noe som gjør det stadig surere. De fleste hydrogenproduserende-mikroorganismer er svært følsomme for sure miljøer, og for lav pH kan påvirke deres fysiologiske aktivitet alvorlig.
Biokull, spesielt biokull laget av visse råvarer (som mineralrik-halm), inneholder noen alkaliske stoffer (som kaliumkarbonat og kalsiumkarbonat). Disse stoffene kan nøytralisere syrene som produseres under gjæring, fungerer som en pH-buffer, motstår drastiske endringer i pH og streber etter å holde gjæringsmiljøet innenfor et pH-område som er relativt vennlig mot mikroorganismer. Dette er avgjørende for å opprettholde mikrobiell aktivitet.
Tips: pH er et mål på surhet og alkalitet; 7 er nøytralt, under 7 er surt, og over 7 er alkalisk. Bufring refererer til evnen til å opprettholde en relativt stabil pH.
Adsorpsjon av inhibitorer: Fjerning av "skadelig avfall"
Den porøse strukturen og det store spesifikke overflatearealet til biokull gir det utmerkede adsorpsjonsevner. Som aktivt karbon kan det adsorbere metabolske biprodukter som samler seg i gjæringsbuljongen og er giftig for mikroorganismer (som for mye organiske syrer og etanol) på overflaten og porene.
På denne måten kan biokull effektivt redusere den frie konsentrasjonen av disse inhibitorene i fermenteringsbuljongen, og dermed redusere deres direkte toksisitet for mikroorganismer og lindre produkthemmende effekter.
Tips: Adsorpsjon refererer til fenomenet med at et stoff (som en hemmer) fester seg til overflaten av et annet stoff (som biokull).
Mikrobiell immobilisering: Tilbyr "bosettingssteder"
I tillegg til adsorpsjon er den ru og porøse overflaten til biokull et ideelt festested for mikroorganismer. Mikroorganismer kan "sette seg" på biokullet og danne en biofilm. Sammenlignet med mikroorganismer som "driver" i væsken, har biofilmsamfunn dannet av vedlagt vekst vanligvis sterkere organisering og toleranse for ytre miljøpåkjenninger (som høye konsentrasjoner av inhibitorer).
Ved å tilby disse "bosettingsstedene", hjelper biokull mikroorganismer bedre å tilpasse seg og motstå ugunstige miljøer, opprettholde høyere biomasse og aktivitet, og dermed fremme den stabile fremdriften av hydrogenproduksjonsprosessen. Dette kalles mikrobiell immobilisering eller cellekolonisering.
