pH pufrovanie: udržiavanie "komfortnej zóny" mikroorganizmov
Počas tmavého kvasenia vedie nepretržitá produkcia organických kyselín k neustálemu znižovaniu hodnoty pH (miera kyslosti) fermentačného prostredia, čím sa stáva čoraz kyslejším. Väčšina mikroorganizmov-produkujúcich vodík je veľmi citlivá na kyslé prostredie a príliš nízke pH môže vážne ovplyvniť ich fyziologickú aktivitu.
Biouhlie, najmä biouhlie vyrobené z určitých surovín (ako je slama bohatá na minerály), obsahuje niektoré alkalické látky (ako je uhličitan draselný a uhličitan vápenatý). Tieto látky dokážu neutralizovať kyseliny vznikajúce počas fermentácie, pričom pôsobia ako pH pufor, odolávajú drastickým zmenám pH a snažia sa udržiavať fermentačné prostredie v rozsahu pH, ktorý je relatívne priateľský k mikroorganizmom. To je rozhodujúce pre udržanie mikrobiálnej aktivity.
Tip: pH je mierou kyslosti a zásaditosti; 7 je neutrálny, pod 7 je kyslý a nad 7 je zásaditý. Pufrovanie sa týka schopnosti udržiavať relatívne stabilné pH.
Adsorpcia inhibítorov: Odstránenie „škodlivého odpadu“
Pórovitá štruktúra a veľký špecifický povrch biouhlia mu poskytujú vynikajúce adsorpčné schopnosti. Podobne ako aktívne uhlie dokáže adsorbovať na jeho povrch a póry vedľajšie produkty metabolizmu, ktoré sa hromadia vo fermentačnom bujóne a sú toxické pre mikroorganizmy (ako sú nadmerné organické kyseliny a etanol).
Týmto spôsobom môže biouhlie účinne znížiť voľnú koncentráciu týchto inhibítorov vo fermentačnom bujóne, čím sa zníži ich priama toxicita pre mikroorganizmy a zmierni sa účinky inhibície produktu.
Tip: Adsorpcia sa týka javu, keď sa látka (napríklad inhibítor) prichytí na povrch inej látky (napríklad biouhlia).
Mikrobiálna imobilizácia: Poskytovanie „miest na osídlenie“
Okrem adsorpcie je drsný a porézny povrch biouhlia ideálnym miestom na prichytenie mikroorganizmov. Mikroorganizmy sa môžu „usadiť“ na biouhlie a vytvoriť tak biofilm. V porovnaní s mikroorganizmami „unášajúcimi sa“ v kvapaline, spoločenstvá biofilmu tvorené pripojeným rastom majú zvyčajne silnejšiu organizáciu a toleranciu voči vonkajším environmentálnym stresom (ako sú vysoké koncentrácie inhibítorov).
Poskytnutím týchto „miest osídlenia“ biouhlie pomáha mikroorganizmom lepšie sa prispôsobiť nepriaznivému prostrediu a odolávať mu, udržiavať vyššiu biomasu a aktivitu, čím podporuje stabilný pokrok procesu výroby vodíka. Toto sa nazýva mikrobiálna imobilizácia alebo kolonizácia buniek.
