Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Микробная конверсия целлюлозосодержащих отходов в электроэнергию с помощью гидрогеназного электрода, интегрированного в среду ферментации

Диссертация: Микробная конверсия целлюлозосодержащих отходов в электроэнергию с помощью гидрогеназного электрода, интегрированного в среду ферментации
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Одним из определяющих факторов развития любого общества является его энергообеспеченность, причем энергетические потребности человечества удваиваются каждые 10−15 лет. Потребление энергии (в расчете на одного человека) за историю развития человечества возросло более чем в 100 раз (Kovacs et al., 2000). Об исчерпаемости запасов нефти и необходимости перехода на другие виды топлива учёные… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Обзор литературы
    • 1. 1. Образование водорода микроорганизмами в природе
    • 1. 2. Целлюлоза и целлюлозолитические микроорганизмы
      • 1. 2. 1. Разложение целлюлозы в природе
      • 1. 2. 2. Целлюлозолитические ферментные системы
      • 1. 2. 3. Регуляция синтеза целлюлазных комплексов
    • 1. 3. Получение водорода из различных видов целлюлозосодержащего сырья
    • 1. 4. Предобработка целлюлозосодержащего сырья
    • 1. 5. Микроорганизмы применяемые для получения водорода
    • 1. 6. Конверсия микробного водорода в электроэнергию
      • 1. 6. 1. Топливные элементы
      • 1. 6. 2. Биологические топливные элементы

Микробная конверсия целлюлозосодержащих отходов в электроэнергию с помощью гидрогеназного электрода, интегрированного в среду ферментации (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одним из определяющих факторов развития любого общества является его энергообеспеченность, причем энергетические потребности человечества удваиваются каждые 10−15 лет. Потребление энергии (в расчете на одного человека) за историю развития человечества возросло более чем в 100 раз (Kovacs et al., 2000). Об исчерпаемости запасов нефти и необходимости перехода на другие виды топлива учёные задумывались уже в те времена, которые сейчас мы относим, чуть ли не к началу развития нефтехимического синтеза и нефтепереработки. В. Е. Тищенко в монографии «Химическая промышленность и война», опубликованной в 1923 г., писал: «Каменный уголь дорожает, запасы его' истощаются и это обязывает соблюдать величайшую экономию в его использовании, высказываются опасения за полное истощение нефтяных запасов в течение ближайших 30 лет» (Данилов, 2003). С тех пор прошли десятилетия, из недр земли извлечены десятки миллиардов тон нефти, ежегодные её добычи возросли в сотни раз, а потенциал добычи нефти оценивается всё теми же 30-ю годами. Нефтяное изобилие действовало расслабляющим образом, и к альтернативным топливам обращались только в крайнем случае, главным образом, те страны, которые были обделены нефтяными ресурсами.

За время индустриального периода развития цивилизации, заметно повысилась концентрация парниковых газов в атмосфере Земли. При современных темпах развития энергетики, изменение климата Земли может наступить уже в ближайшие 40−60 лет (Балашев, 1998; Teplyakov et al., 2002). Эти последствия, заставляют передовые умы человечества искать выход из ситуации неэффективного использования ограниченных ресурсов и зависимости от них. Кроме того, разведанных запасов нефти и газаучитывая современные темпы их потребления, хватит примерно на 50 лет, а запасов угля хватит примерно на 150 лет (Chen et al., 2001). Переход к биоэнергетике позволит отчасти устранить ряд проблем связанных с использованием ископаемых источников энергии.

На данном этапе развития нашей цивилизации перед энергетикой возникают новые серьёзные задачи, решение которых обещает качественно изменить жизнь будущих поколений.

Получение энергии из биомассы — одно из направлений биотехнологии, связанное с эффективным использованием энергии, запасаемой при фотосинтезе. Это достигается путем:

1) превращения биомассы, накопленной в результате фотосинтеза в дешевое и высококалорийное топливо — биогаз, этанол, водород и т. д.;

2) модификации самого процесса фотосинтеза, в результате которых энергия света с максимальной эффективностью используется на образование водорода или другого 4 топлива, минуя стадию фотоассимиляции СОг и синтеза компонентов клетки.(Мулява, 2001).

В последнее время большое количество работ посвящено разработке процесса прлучения водорода из возобновляемого сырья. Этому виду «вечного» топлива, использование которого было описано ещё романах Жюля Верна, пророчат колоссальные будущее, способное в корне изменить нынешнюю энергетическую систему. Теплота сгорания водорода в несколько раз превышает теплоту сгорания бензина. Хотя газ водород известен людям с 1766 года, началом водородной энергетики можно считать 1974 г, когда после энергетического кризиса 1973 г, была создана Мировая ассоциация' водородной энергии (Бутаев, 2004).

В свободном состоянии водород (Н2) на Земле встречается крайне редко. Примерно половина водорода, производимого в мире сегодня, извлекается из природного газа в ходе его переработки методом парового реформинга (Алексеев, 2005; Ве^танг, 2007). Этот метод имеет два недостатка. Во-первых, в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ, загрязняющий атмосферу и, во-вторых, сырьё для производства водорода является исчерпаемым ресурсом. Интересным для химической промышленности способом получения чистого водорода, считается разложение воды (2Н2О —" 2Нг + О2) в электролизерах с затратой электроэнергии. Однако на данный момент при производстве водорода как горючего, к примеру, для топливных элементов (ТЭ), отдача энергии не превышает 25% от энергии потребляемой теплоэлектростанцией (ТЭС). Для получения водорода путём электролиза воды можно использовать электроэнергию, генерируемую на атомных электростанциях (АЭС) или получаемую с помощью возобновляемых источников гидроэлектростанции, энергия ветра, Солнца, гидротермальная энергия, энергия приливов и отливов, энергия, заключённая в биомассе (Алексеев, 2005).

Одним из факторов, ограничивающих применение водорода как энергоносителя, является отсутствие конструкционных материалов, способных работать в газообразном водороде при температуре горения и в жидком водороде при очень низких температурах. Другой сдерживающий фактор — высокий уровень взрывои пожароопасности водородного топлива. Остаются нерешенными проблемы хранения, транспортировки и использования водорода. Сейчас водород, как правило, хранят в металлических баллонах, в которых удельная запасаемая энергия со сжатым до 200 атм газом составляет 1,4 МДж/кг. Активно обсуждаются идея хранения водорода в виде металлогидридов. Предполагается, что в будущем удельная запасаемая энергия в таких накопителях составит 2−10 МДж/кг (Алексеев, 2005).

Аналитики утверждают, что на первом этапе «водородной эры» в энергетике будут преобладать стационарные топливные элементы (ТЭ), позволяющие преобразовывать энергию химической связи водорода в электричество (Данилов, 2003; Бутаев, 2004; Карякин и Морозов, 2006). В результате работы водородных ТЭ помимо электроэнергии производятся только тепло и вода (в небольших количествах). ТЭ не содержат подвижных деталей и абсолютно бесшумны. Уже сегодня большинство ведущих автомобильных компаний имеют прототипы автомобилей на ТЭ. Кроме автомобильного транспорта, областью применения ТЭ может стать децентрализованное энергоснабжение. По оценкам специалистов, в Германии в ближайшее время доля использования энергии, получаемой за счёт работы ТЭ в системе отопления и электроснабжения составит 10 — 30%. Энергоустановки на основе ТЭ электрической мощностью 1,5 кВт и тепловой мощностью 2,9 кВт будут использоваться в коттеджах и многоквартирных домах. ТЭ находят своё применение и в более специализированных областях. Например, их использование в качестве энергоустановок может сделать подводные лодки бесшумными и свести к минимуму тепловые выбросы, что позволит им быть более незаметными для гидроакустических систем противника. В космосе ТЭ используют начиная с 60-х годов прошлого века (Бутаев, 2004; Карякин и Морозов, 2006).

Решить проблему получения водорода можно с помощью водородобразующих микроорганизмов (Desvaux, 2005; Mitsuyoshi et al., 2006; Hawkes et al. 2007; Li, Fang, 2007). Водород микробного происхождения можно преобразовывать в электроэнергию путём окисления в ТЭ. или путём сжигания в двигателях внутреннего сгорания, особенно перспективен в этом отношении роторный двигатель, которым уже сейчас оснащён ряд серийных моделей автомобилей (Yokoyama et al., 2007; Alei et al., 2010).

В то же время, водородобразующие микроорганизмы могут быть источником и других полезных продуктов, включая различные спирты и жирные кислоты. При этом, в качестве субстрата для образования водорода и поддержания жизнедеятельности микроорганизмов могут использоваться органические отходы и сточные воды, что в свою очередь решает проблему утилизации органических отходов (Bagi et al., 2007; Datar et al., 2007; Tao et al. 2007; Saratale et al., 2008; Argun et al., 2009; Vrije et al., 2009; Argun, Kargi, 2010).

Исходя из вышеизложенного, исследования, посвященные разработке системы получения водорода с помощью микроорганизмов из органических отходов, и использованию водорода в качестве топлива для ТЭ следует считать крайне актуальными и своевременными. Поэтому для настоящей работы были выбраны следующие основные цели:

1. Выделение микробных сообществ утилизирующих целлюлозосодержащие отходы с образованием Н2;

2. Создание лабораторной установки для нерерывной конверсии микробного Н2 в электроэнергию.

1. Обзор литературы.

5. Выводы.

1. Из более чем 50-ти природных биотопов выделены активные анаэробные микробные сообщества и чистая культура микроорганизмов, разлагающие целлюлозу в термофильных условиях (60°С) с образованием значительного количества водорода и жирных кислот. Из них отобрано 5 наиболее продуктивных сообществ, для которых определена таксономическая принадлежность основных микробных компонентов.

2. Показана возможность переработки выделенными сообществами различных целлюлозосодержащих отходов (опилки, газетная и журнальная бумага, сено, дрожжи, дробина, отруби и пищевые продукты и др.).

3. Впервые доказана возможность использования гидрогеназных электродов в среде культивирования анаэробного термофильного целлюлозолитического сообщества и чистой сахаролитической культуры. Разработана технология объединения анаэробного термофильного микробного биореактора и ферментного топливного элемента. На основе технологии сконструировано несколько прототипов биореакторной топливной ячейки. Максимальная мощность генерируемого тока в процессе работы ячейки составила 220 мкВт/см при перенапряжение 400 мВ.

4. Разработана лабораторная установка по переработке целлюлозосодержащего материала в водород и электроэнергию термофильными микробными сообществами. Максимальная скорость разложения целлюлозы и образования водорода целлюлозолитическим сообществом № 1 составила 1,5 г/сутки*л среды (0,2 мМ/ч*л среды) и 1 мМ Н2/ч*л среды соответственно, а максимальная мощность электрического тока — 40 мкВт/см2 при перенапряжении 400 мВ.

Показать весь текст

Список литературы

  1. С.М., Садраддинова Э. Р., Шестаков А. И., Шалыгин М. Г., Нетрусов А.К, Тепляков В. В. Превращение органических отходов сельского хозяйства в топливо для альтернативной энергетики // Хранение и переработка сельхозсырья. 2010. № 1. С. 811.
  2. .А. Применение накопителей энергии в электроэнергетике // Электро. 2005. № 1.С. 42−48.
  3. Баграмян К, Трчуняп А. Особенности структуры и функционирования формиат-водород-лиазы-фермента смешанного брожения у Escherichia coli. II Биохимия, 2003. т. 68. № 11. с. 1445−1458.
  4. Балашев К.П.,. Фотокаталетическое преобразование солнечной энергии // Соровский образовательный журнал. 1998. V. 8. Р. 58−64.
  5. И.В., Богдановская В. А., Варфоломеев С. Д., Тарасевич М. Р., Ярополов А. И. Биоэлектрокатализ. Равновесный кислородный потенциал в присутствии лакказы // Докл. АН СССР. 1978. Т. 240. № 3. С. 615−617.
  6. A.M. Каспий: зачем он Западу. М.: МГУ, 2004. 595 с.
  7. A.M. Альтернативные топлива: достоинства и недостатки. Проблемы применения // Рос. хим. ж. 2003. Т. 47. № 6. С. 4−11.
  8. Г. А. Роль комбинаторных событий в развитии биоразнообразия // Природа 2002. № 1: 12−19.
  9. А., Морозов С. Топливо XXI века // В мире науки. 2006. № 1:82−86.
  10. И. Клесов A.A. Проблемы биоконверсии растительного сырья. М.: МГУ, 1986. С. 95−136
  11. А.Г., Бабицкая В. Г., Богдановская Ж. Н. Микробный синтез на основе целлюлозы: Белок и другие ценные продукты. Минск: Наука и техника, 1988. 261 с.
  12. Т., Фрич Э., СэмбрукДж. Молекулярное клонирование:14. методы генетической инженерии // Пер. с англ. М.: Мир, 1984.
  13. Й. Древе Г. Шлегель Г. (под ред.) Прокариоты // Пер. с англ. М.: Мир, 2005. 656 с.
  14. Р., Шеффилд В., Кокс Д. Обнаружение единичных нуклеотидных замен в ДНК: расщепление РНКазой и денатурирующий градиентный гель-электрофорез. Анализ генома: Методы. М.: Мир, 1990. С. 123−175.120
  15. Т. И. 1995. Свойства новых штаммов термофильных анаэробных бактерий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. МГУ. с. 115.
  16. С.В., Воронин О. Г., Корякина Е. Е., Карякин A.A. Водородные топливные электроды на основе ферментов. // Нано- и микросистемная техника. 2006. №. 5. С. 913.
  17. В. В. Биотехнология. СГТУ. Реферат. Кафедра физиологии. 2001.
  18. Нетрусов А. К, Егорова М. А., Захарчук Л. М. и др.- Практикум по микробиологии: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений Под ред. Нетрусова А. И. — М.: Издательский центр «Академия», 2005. 608 с.
  19. Нетрусов А. К, Котова И. Б. Микробиология. М.: Академия, 2006. С. 102−115.
  20. Я. В., Скундин А. М. Термостойкие мембраны для топливных элементов // Электрохимическая энергетика. 2007. Т. 7. № 1. С. 3−16.
  21. A.A., 2007. Молекулярная детекция разнообразия Crenarchaeota в наземных горячих источниках. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. ИНМИ РАН. С. 171.
  22. A.B. Биология прокариотов. С.-Петерб. ун-та, 2007. 31 с.
  23. М.Л., Мельник М. С. Прогресс в изучении целлюлолитических ферментов и механизм биодеградации высокоупорядоченных форм целлюлозы // Успехи биологической химии. 2000. № 40. С. 205—266.
  24. Н.В., Гаврилова О. В., Теличко И. Н., Иванов A.M., Криворучко А. Б. Изучение ультраструктурной организации вирулентных форм Trichomonas vaginalis //Микробиология. 2007. № 8. С. 283−291.
  25. А.П., Гусаков A.B., Черноглазое В. М. Биоконсервация лигноцеллюлозных материалов. М.: МГУ, 1995. С. 7−91.
  26. A.A. Сахар и основы его производства. М., МГУПП-Пищепромэнергоналадка, 2005. С. 72−74.
  27. Э., Краубе И., Уилсона Д. М. (Под ред.) Биосенсоры. Мир, 1992. 615 с.
  28. A.A. Технологии комплексной переработки древесины лиственницы и свойства конечных продуктов. Тез. докл. международной науч. конф. «Международное сотрудничество в биотехнологии: Ожидания и реальность» 2006. Пущино.
  29. М.Б., Орлова Е. В., Смирнова Е. А., Зорин H.A., Тагунова КВ., Куранова Td.H> Гоготов И. Н. Структура микрокристаллов гидрогеназы из Thiocapsa roseopersicinct I I Биофизика. 1987. Т. 295 № 2. С. 509−512.121
  30. Adams M. W. W. The Structure and mechanism of iron-hydrogenases // Biochim. Biophys. Acta. 1990. V. 1020. № 2. P. 115−145.
  31. Albracht S.P.J. Nickel hydrogenases: in search of the active site // Biochim. Biophys. Acta. 1994. V. 1188. P. 167−204.
  32. Alei G., Yanling H., Changli 0., Xing Y., Zhihua Z. Effect of key factors on hydrogen production from cellulose in a co-culture of Clostridium thermocellum and Clostridium thermopalmarium // Bioresource Technology. 2010. V. 101. P. 4029−4033.
  33. Alfons J. M. Stams and Caroline M. Plugge. Electron transfer in syntrophic communities of anaerobic bacteria and archaea // Microbiology. 2009. V. 7. P. 568−577
  34. Allcock E.R., Woods D.R. Carboxymethyl cellulase and cellobiase production by Clostridium acetobutylicum in an industrial fermentation medium. Appl. Environ. Microbiol. 1981. V.41. № 2. P. 539−541.
  35. Angelidaki I., Ellegaard L., Ahring B. Applications of the anaerobic digestion process // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 2003. № 82 P. 1−34.
  36. Argun H., Kargi F" Kaplan I.K. Effects of the substrate and cell concentration on biohydrogen production from ground wheat by combined dark and photo-fermentation // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 15. C. 6181−6189.
  37. Argun II., Kargi F. Effects of light source, intensity and lighting regime on bio-hydrogen production from ground wheat starch by combined dark and photo-fermentations // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 4. P. 1604−1612.
  38. Armstrong F.A. Hydrogenases: active site puzzles and progress // Current Opinion in Chemical Biology. 2004. № 8. P. 133−140.
  39. Asada Y., Tokumoto M, Aihara Y. Hydrogen production by co-coltures of Lactobacillus a photosynthetic bacterium, Rhodobacter sphaeroides RV. Int. J. Hydrogen Energy, 2006. V. 31. № 11. P. 1509−1513.
  40. Bagi Z, Acs K, Balint B., Horvath L., Dobo K, Perei K, Rakhely G., Kovacs K. Biotechnological intensification of biogas production. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007. V. 76. № 2. P. 473—482.
  41. Bartlett P.N., Pratt K.F.E. Theoretical treatment of diffusion and kinetics in amperometric immobilized enzyme electrodes Part I: Redox mediator entrapped within the film // J. Electroanal. Chem. 1995. V. 397. № 1−2. P. 61−78.
  42. Barton S., Gallaway J., Atanassov P. Enzymatic Biofuel Cells for Implantable and Microscale Devices // Chem. Rev. 2004. № 104. P. 4867−4886.
  43. Berlin A., Gilkes N., Kilburn D" BuraR., Markov A., Skomarovsky A., Okunev O., Gusakov A., Maximenko V., Gregg D., Sinitsyn A., Saddler J. Evaluation of novel fungal cellulase122
  44. Desvaux M. Clostridium cellulolyticum: model organism of mesophilic cellulolytic Clostridia// Ferns Microbiol. 2005. V. 29. P. 741−764
  45. Ditzig J., Liu II., Bruce E. Logan. Production of hydrogen from domestic wastewater using a bioelectrochemically assisted microbial reactor (BEAMR) // International Journal of Hydrogen Energy. 2007. V. 32. P. 2296 2304.
  46. Du Z, Li H., Gu T. A state of the art review on microbial fuel cells: A promising technology for wastewater treatment and bioenergy // Biotechnology Advances, 2007. 25:464−482.
  47. Duche O., Elsen S., Cournac L., Colbeau A. FEBS J, 2005. 272: 3899.
  48. Fan Y-T., Zhang Y-H., Zhang S-F., Hou H-W., Ren B-Z. Efficient conversion of wheat straw wastes into biohydrogen gas by cow dung compost // Bioresource Technol. 2006. V. 97. № 3. P. 500−505.
  49. Fan Y., Li G" Wu L., Yang W" Dong C., Xu K, Fan W. Treatment and reuse of toilet wastewater by an airlift external circulation membrane bioreactor // Process. Biochemistry. 2006. V. 41. P. 1364−1370.
  50. Foersler S. Single crystal EPR studies of the reduced active site of NiFe. hydrogenase from Desulfiovibrio vulgaris 11 J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125 P. 83−93.
  51. Garcin E., Vernede X., Hatchikian E.C., Volbeda A., Frey M., Fonticilla-Camps J.C. The crystal structure of a reduced NiFeSe. hydrogenase provides an image of the activated catalytic center// Structure. 1999. V. 7 P. 557−566.
  52. Garcia-Pena E.I., Guerrero-Barajas C., Ramirez D., Arriaga-Hurtado L.G. Semi-continuous biohydrogen production as an approach to generate electricity // Bioresource Technology. 2009. V. 100. P. 6369−6377.
  53. Gasanova L.G., Sadraddinova E.R., Netrusov A.I., Teplyakov V.V., Zenkevich KB., Modigell M.,. Membrane bioreactors for fuel gases obtaining // Membranes (Rus.). 2007. V. 1 № 33, P. 32−42.
  54. Glazer A., Nikado H. Biomass. In: Microbial Biotechnology. Freeman and Co, 1995. 62:327−356.
  55. Gorton L., Lindgren A., Larsson T., Munteanu F.D., Ruzgas T., Gazaryan I. Anal Chim Acta, 1999.400: 91.
  56. Grishutin S.G., Gusakov A.V., Markov A. V., Ustinov B.B., Semenova M.V., Sinitsyn A.P. Specific xyloglucanases as a new class of polysaccharide-degrading enzymes // Biochimica et Biophysica Acta. 2004. V. 1674. P. 268- 281.
  57. Groenestijn J., Hazewinkel J., Nienoord M., Bussmann P. Energy aspects of biological hydrogen production in high rate bioreactors operated in the thermophilic temperature range // Int. J. Hydrogen Energy. 2002. V. 27. № 11. P. 1141−1147.
  58. Grotenhuis J. T. Bacteriological composition and structure of granular sludge adapted to different substrates // Appl. Environ. Microbiol. 1991. V. 57. P. 1942−1949.
  59. Hall M, Bansal P., Lee J.H., Realff M.J., Bommarius A.S. Biological pretreatment of cellulose: enhancing enzymatic hydrolysis rate using cellulose-binding domains from cellulases // Bioresour. Technol. 2011. V. 102. № 3. 2910−2915.
  60. Hawkes F.R., Dinsdale R., Hawkes D.L., Hussy I. Sustainable fermentation hydrogen production: challenges for process optimization // Int. J. Hydrogen Energy. 2002. V. 27. P. 1339−1347.
  61. Hawkes F., Hussy I., Kyazze G., Dinsdale R" Hawkes D. Continuous dark fermentative hydrogen production by mesophilic microflora: Principles and progress // Int. J. Hydrogen Energy. 2007. V. 32. № 2. P. 172−184.
  62. He D., Bultel Y., Magnin J.-P., Roux C" Willison J.C. Hydrogen photosynthesis by Rhodobacter capsulatus and its coupling to a PEM fuel cell // Journal of Power Sources, 2005. V. 141. P. 19−23.
  63. HeadJ.M., Saunders J.R., Pickup R.W. Microbial evolution, diversity, and ecology: a decade of ribosomal RNA analysis of uncultivated microorganisms // Microbial Ecology. 1998. V. 35 P. 1−21.
  64. Holzman D.C. Microbe power. Environ // Health Persp. 2005. V. 113. P. 754−757.
  65. Hussy /., Hawkes F.R., Dinsdale R.M., Hawkes D.L. Continuous fermentative hydrogen production from sucrose and sugarbeet // Int. J. Hydrogen Energy. 2005. V. 30. P. 471 483.
  66. Ishikawa M., Yamamura S., Takamura Y" Sode K., Tamiya E., Tomiyama M. Development of a compact high-density microbial hydrogen reactor for portable bio-fuel cell system // Int. J. Hydrogen. Energy, 2006. P. 31:14
  67. Jkeda T., Takagi K" Tatsumi H., Kano K. Electrochemical control of hydrogenase action of Desulfovibrio vulgaris (Hildenborough) // Chem Lett. 1997. V. 3. P. 5−6.
  68. Ivanovo G., Rakhely G., Kovacs K. Hydrogen production from biopolymers by Caldicellulosiruptor saccharolyticus and stabilization of the system by immobilization // Int. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 6953−6961.
  69. Tin F., Yamasato K., Toda K. Clostridium thermocopriae sp. nov., a cellulolytic thermophile from animal feces, compost, soil, and a hot spring in Japan // Int. J. Syst. Bacteriol. 1988. V. 38. P. 279−281.
  70. Karyakin A.A., Karyakina E.E., Schuhmann W., Schmidt H.L. Electropolymerized Azines: Part II. In a Search of the Best Electrocatalyst of NADH Oxidation // Electroanalysis. 1999. V. 11. № 8. 553−557.
  71. Katz E., Willner L, Kotlyar A.B. A non-compartmentalized glucose 02 biofuel cell by bioengineered electrode surfaces//J. Electroanal. Chem. 1999. V. 479. № 1. 64−68.
  72. Katz E., Shipway A.N., Willner I. Handbook of Fuel Cells Fundamentals // Technology and Applications. 2003. № 1. P. 355.
  73. Kim B.H., Kim H.J., Hyun M.S., Park D.H. Direct electrode reaction of Fe (III)-reducing bacterium, Shewanellaputrifaciens. J. Microbiol. Biotechnol. 1999. V. 9. P. 127−131.
  74. Kjeanga E" Djilali N. Sintona D. Microfluidic fuel cells: A review // J. Power Sour. 2009. V. 186. P. 353−369.
  75. Kleerebezem R., Loosdrecht M. Mixed culture biotechnology for bioenergy production. Curr. Opin. Biotechnol. 2007. V. 18. № 3. P. 207−212.
  76. Kondratieva, E.N., Gogotov I.N. Molecular Hydrogen in microbial Metabolism. M.: Nauka 1981.
  77. Kondratieva E. N. Gogotov IN. Production of Molecular Hydrogen in Microorganisms // Advances in Biochemical Engineering Bioltechnology. 1983. V. 28. P. 139−151.
  78. Kongjan P., Min B., Angelidaki I. Biohydrogen production from xylose at extreme thermophilic temperatures (70°C) by mixed culture fermentation II Water Res. 2009. V. 43. № 2. P. 1414−1424.
  79. Korbas M, Vogt S., Meyer-Klaucke W., Bill E., Lyon E.J., Thauer R.K., Shima S. J Biol Chem, 2006. 281: 30 804−30 813.
  80. Kotsopoulos T., Zeng R., Angelidaki I. Biohydrogen production in granular up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors with mixed cultures under hyper-thermophilic temperature (70°C) // Biotechnol Bioeng. 2006. V. 94. № 2. P. 296−302.127
  81. Kovacs K.L., Bagyinka C., Bodrossy L., Csaki R., Fodor B., Gyorfi K., Hanczar T., Kalman M., Osz J., Perei K., Polyak B., Rakhely G., Takacs M., Toth A., Tusz J,. Recent advances in biohydrogen research // Pflugers Arch. 2000. V. 439. P. 81−83.
  82. Leschine, S. B. Cellulose degradation in anaerobic environments // Annu. Rev. Microbiol. 1995. V. 49. P. 399−426.
  83. Lettinga G., Redac S., Parshina S., Nozhevnikova A., van Lier J.B., Stams A.J.M. High-rate anaerobic treatment of wastwater at low temperatures // Appl. Environ. Microbiol. 1999. V. 65. № 4. P. 1696−1702.
  84. Levin D.B., Islam R., Cicek N. Sparling R. Hydrogen production by Clostridium thermocellum 27 405 from cellulosic biomass substrates // Int. J". Hydrogen Energy. 2006. V. 31. P. 1496−1503.
  85. Liao B-Q., Kraemer J.T., Bagley D.M. Anaerobic Membrane Bioreactors: Applications and Research Directions //Environ. Sci. Technol. 2006. V. 36. P. 489−530.
  86. Li C.L., Fang H.H.P. Fermentative hydrogen production from wastewater and solid wastes by mixed cultures. Crit. Rev. Env. Sci. Trchnol. 2007. V. 37. № 1. P. 1−39.
  87. Lin C-Y., Lay C.H. A nutrient formulation for fermentative hydrogen production using anaerobic sewage sludge microflora// Int. J. Hydrogen Energy, 2005. V. 30. P. 285−292.
  88. Lin C-Y., Lee C-Y., Tseng I-C., Shaio IZ. Biohydrogen production from sucrose using base-enriched anaerobic mixed microflora// Process. Biochem. 2006. V. 41. P. 915−919.
  89. Lin C.-Y., Hung C-H., Chen C-H., Chung W-T., Cheng L-H. Effects of initial cultivation pH on fermentative hydrogen production from xylose using natural mixed cultures // Proc. Biochem. V. 41. P. 1383−1390.
  90. Liu D" Zeng R., Angelidaki I. Enrichment and adaptation of extremethermophilic (70°C) hydrogen producing bacteria to organic household solid waste by repeated batch cultivation // Int. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. № 22. P. 6492−6497.
  91. Liu Y, Yu P., SongX., Ou Y.B. Hydrogen production from cellulose by coculture121. of Clostridium thermocellum JN4 and Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum GD17 // Int. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 2927−2933.
  92. Logan B.E. Scaling up microbial fuel cells and other bioelectrochemical systems // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. № 85. P. 1665−1671.
  93. Lovely D.R. Microbe, 2006. 1: 323.
  94. Lynd L.R., Wyman C.E., Gerngross T.U. Biocommodity engineering // Biotechnol. Prog. 1999. V. 15. P. 777−793.
  95. LyndL.R., Laser M.S., Bransby D., Dale B.E., Davison B., Hamilton R., Himmel M., Keller M" McMillan J.D., Sheehan J., Wyman C.E. How biotech can transform biofuels // Nature Biotechnol. V. 2008. V. 26. P. 169−172.
  96. Lyon E., Shima S., Buurman G., Chowdhuri S., Batschauer A" Steinbach K., Thauer R. UV-A/blue-light inactivation of the 'metal-free' hydrogenase (Hmd) from methanogenic archaea 11 Eur. J. Biochem. 2004. V. 271. P. 195−204.
  97. Madden R. H. Isolation and characterization of Clostridium stercorarium sp. nov., cellulolytic thermophile // Int. J. Syst. Bacteriol. 1983. V. 33. P. 837−840.
  98. Makarova K.S., Wolf Y.I., Koonin E.V. Potential genomic determinants of hyperthermophily // TRENDS in Genetics. 2003. V. 19. P. 172−176.
  99. Mao F., Mano N. Heller A. Long Tethers Binding Redox Centers to Polymer Backbones Enhance Electron Transport in Enzyme «Wiring» Hydrogels // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. № 16. P. 4951−4957.
  100. Marcus R.A., Sutin N. Electron transfers in chemistry and biology // Biochim. Biophys. Acta. 1985. V. 811. P. 265−322.
  101. Miyake J., Mao X-Y., Kawamura S. Hudrogen photoproduction from glucose by a co-culture of a photosynthetic bacteria and Clostridium butyricum II J. Ferment. Technol. 1984. V. 62. № 6. P. 531−535.
  102. Mori M.I., Herrick J.B., Silva M.C., Ghiorse W.C., Madsen E.L. Quantitative cell lysis of indigenous microorganisms and rapid extraction of microbial DNA from sediment // Appl. Environ. Microbiol. 1994. V 60. № 5. 1572−1580.
  103. Morozov S.V., Vignais P.M., Cournac L., Zorin N.A., Karyakina E.E., Karyakin A.A., Cosnier S. Bioelectrocatalytic hydrogen production by hydrogenase electrodes // Int. J. Hydrogen Energy. 2002. V. 27: P. 1501- 1505.
  104. Morozov S.V., Voronin O.G., Karyakina E.E., Zorin N.A., Cosnier S., Karyakin A.A. Tolerance to oxygen of hydrogen enzyme electrodes // Electrochemistry Communications. 2006. № 8. 851−854.
  105. Mosier N., Wyman C.E., Dale B., Elander R" Lee Y.Y., Holtzapple M., Ladisch M. Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass // Bioresource Technology. 2005. V. 96 P. 673−686.
  106. Muyzerl G., Smalla K. Application of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) in microbial ecology // Antonie van1 Leeuwenhoek. 1998. V. 73. P. 127−141.
  107. Netrusov A., Abramov S., Sadraddinova E., Shestakov A., Shalygin M., Teplyakov V. Membrane-assisted separation of microbial gaseous fuels from renewable sources // Desalination and Water Treatment. 2010. V. 14. P. 252−258.
  108. Nicolet Y., Cavazza C., Fontecilla-Camps J.C. Fe-only hydrogenases: structure, function and evolutioa Journal of Inorganic Biochemistry. 2002. V. 91. P. 1−8.
  109. NikiK., Yagi T" Inokuchi H, Kimura K. J Am Chem Soc, 1979. 101: 3335.
  110. Odom J.M., Wall J. Photoproduction of H2 from cellulose by an anaerobic bacterial culture // Appl. Env. Microbiol. 1983. V. 45. № 4. P. 1300−1305.
  111. Ozgur E., Mars A.E., Peksel B. Biohydrogen production from beet molasses by sequential dark and photophermentation // Int. L. Hydrogen Energy. 2010. V. 35. № 2. P. 511−517.
  112. Palmore G.T.R., Kim H.-H. J Electroanal Chem, 1999. 464: 110.
  113. Panagiotopoulos I.A.- Bakker R.R. Comparative Study of Different Lignocellulosic Feedstocks Enzymatic Hydrolysis for Fermentable Substrate Production (Proceedings of the 16th European Biomass Conference, 2−6 June 2008, Valencia, Spain) P. 1749−1752.
  114. Panagiotopoulos I.A., Bakker R.R., Budde M.A.W., Vrije T., Claassen P.A.M., Koukios, E.G. Fermentative hydrogen production from pretreated biomass: a comparative study // Bioresource Technology. 2009. V. 100. P. 6331−6338.
  115. Plowman J., Peck M.W. Use of a novel method to characterize the response of spores of non-proteolytic Clostridium botulinum types B, E and F to a wide range of germinants and conditions. J. Appl. Microbiol. 2002." V. 92. P. 681−694.
  116. Potter M.C. Electrical effects accompanying the decomposition of organic compounds. Proc. R. Soc. Ser. B, 1912. 84:260−276.
  117. Prasad D., Sivaram T.K., Berchmans S., Yegnaraman V. Microbial fuel cell constructed with a micro-organism isolated from sugar industry effluent //. J Power. Sources. 2006. V. 160. P. 991−996.
  118. Reddy C.A., Bryant M. P., Wolin M. J. Characteristics of S Organism Isolated from Methanobacillus omelianskii // J Bacteriol. 1972. V. 109. № 2. P. 539−545.
  119. Redwood M.D., Macaskie L.E. A two-stage, two-organism process for biohydrogen from glucose // Int. J. Hydrogen Energy. 2006. V. 31. № 11. P. 1514−1521.
  120. Ren, Z., Ward, T.E., Logan, B.E., Regan, J.M. Characterization of the cellulolytic and hydrogen-producing activities of six mesophilic Clostridium species // J. Appl.Microbiol. 2007. V. 103. P. 2258−2266. •
  121. Ren N" ?Vang A., Gao L., Xin L" Lee D-J., SuA. Bioaugmented hydrogen production from carboxymethyl cellulose and partially delignified corn stalks using isolated cultures // Int. J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 5250−5255.
  122. Riva S. Laccases: blue enzymes for green chemistry // TRENDS in Biotechnology. 2006. V. 24: P. 219−226.
  123. Rosenbaum M., Aulenta F., Villano M., Angenent L.T. Cathodes as electron donors for microbial metabolism: Which extracellular electron transfer mechanisms are involved? // Bioresource Technology. 2011. V 102. № 1, P. 324−333.
  124. Rumana I., Sparling R., David I. Effect of substrate loading on hydrogen production during anaerobic fermentation by Clostridium thermocellum 27 405 // Appl. Microbial Biotech. 2006. V. 72. P. 576−583.
  125. Russell J.B., Muck R.E., Weimer P.J. Quantitative analysis of cellulose degradation and growth of cellulolytic bacteria in the rumen // FEMS Microbiol. Ecol. 2009. V. 67. № 2. P. 183−197.
  126. RuyetP. L., Dubourguier H. C., Albagnac G., Prensier G. Characterization of Clostridium thermolaticum sp. nov., ahydrolytic thermophilic anaerobe producing high amounts of lactate // Syst. Appl. Microbiol. 1985. V. 6. P. 196−202.
  127. Saratale G.D., Chen S-D., Lo Y-C., Saratale R.G., Chang J-S. Outlook of biohydrogen production from lignocellulosic feedstock using dark fermentation a review // J. Sci. Ind. Res. 2008. V. 67. P. 962−979.
  128. Schink B., Thauer R. K. in Granular Anaerobic Sludge: Microbiology and Technology (eds Lettinga, G., Zehnder, A. J. B., Grotenhuis, J. T. C. & Hulshoff, L. W.) 5−17 (Pudoc, Wageningen, The Netherlands, 1988).
  129. Schmidt J. E. Ahring B. K. Effects of hydrogen and formate on the degradation of propionate and butyrate in thermophilic granules from an upflow anaerobic sludge blanket reactor // Appl. Environ. Microbiol. 1993. V. 59. P. 2546−2551.
  130. Shleev S., Kasmi A.E., Ruzgas T., Gorton L. Electrochem. Commun. 2004. Y. 6. P. 934 939.
  131. Shleev S., Tkac J., Christenson A., Ruzgas T., Yaropolov A.I., Whittaker J.W., L Gorton Biosens. Bioelectron. 2005. V. 20. P. 2517.
  132. Spiegelman D., Whissell G., Greer C.W. A survey of the methods for the characterization of microbial consortia and communities // Can. Journal Microbiology. 2005. V. 51. P. 355 386.
  133. D.A., Amann R., 1991. Development and application of nucleic acid probes in bacterial systematics. In: Stackebrandt, E., Goodfellow, M. (Eds.), Nucleic acid techniques in bacterial systematics, John Wiley and Sons Ltd., Chichester, UK.132
  134. Stetter KO. Diversity of extremely thermophilic archaebacteria. Thermophiles. General, molecular, and applied microbiology, edited by T. D. Brock, 1996.
  135. Tao Y, Chen Y., Wu Y. High hydrogen yield from a two-step process of dark- and photofermentation of sucrose // Int. J. Hydrogen Energy. 2007. V. 32. № 2. P. 200−206.
  136. Thareja A., Puniya AK., Goel G., Nagpal R., Sehgal J.P., Singh P.K., Singh K. In vitro degradation of wheat straw by anaerobic fungi from small ruminants // Arch. Anim. Nutr. 2006. V 60. № 5. 412−417.
  137. Thauer R. K, Jungermann K, Decker K Energy conservation in chemotrophic anaerobic bacteria// Bacteriol. Rev. 1977. V. 41. P. 100−180.
  138. Thauer R. K, Raster A. K, Seedorf H., Buckel W., Hedderich R. Methanogenic archaea: ecologically relevant differences in energy conservation // Nature Rev. Microbiol. 2008. V.6. 579−591.
  139. Triverdi S., Rama S., Hukam R., Gehlot S. Nucleic acid stability in thermophilic prokaryotes: a review // Journal of Cell and Molecular Biology. 2005. V. 4. P. 61−69.
  140. Tsai Y-L, Olson B.H. Rapid Method for Direct Extraction of DNA from Soil and Sediments // Appl. Env. Microbiol. 1991. V. 57. № 4. P. 1070−1074.
  141. Tsujimura S., Fujita M., Tatsumi H., Kano K, Ikeda T. Bioelectrocatalysis-based dihydrogen/dioxygen fuel cell operating at physiological pH // Phys. Chem. 2001. V. 3. № 7. P. 1331−1335.
  142. Ueno Y., Sasaki D" Fukui H., Haruta S., Ishii M., Igarashi Y. Changes in bacterial community during fermentative hydrogen and acid production from organic waste by thermophilic anaerobic microflora // J. Appl. Microbiol. 2006. V. 101. P. 331−343
  143. Uyar B., Schumacher M., Gebicki J. Photoproduction of hydrogen by Rhodobacter capsulatus from thermoplilie fermentation effluent // Bioprocess. Biosistems Eng. 2009. V. 32. № 5. P. 603−606.
  144. Valdez-Vazquez L, Sparling R, Risbey D., Rinderknecht-Seijas N., Poggi-Varaldo M. Hydrogen generation via anaerobic fermentation of paper mill wastes // Bioresource Techno1. 2005. V. 96. P. 1907−1913
  145. Vignais P.M., Colbeau A. Molecular Biology of Microbial Hydrogenases // Curr. Issues Mol. Biol. 2004. V. 6. P.159−188.
  146. Vignais P.M. H/D exchange reactions and mechanistic aspects of the hydrogenases // Coordination Chemistry Reviews. 2005. V. 249. P. 1677.
  147. Vignais P.M., Billoud B. Occurrence, Classification, and Biological Function of Hydrogenases: An Overview// Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 4206−4272.
  148. Vincent K.A., Parkin A., Armstrong F.A. Investigating and Exploiting the Electrocatalytic Properties of Hydrogenases // Chem. Rev. 2007. V. 107. P. 4366−4413.
  149. Volbeda A., Charon M.H., Piras C., Hatchikian E.C., Frey M" Fontecilla-Camps J.C. Crystal-Structure of the Nickel-Iron Hydrogenase From Desulfovibrio-Gigas II Nature. 1995. V. 373. № 6515. P. 580−587.
  150. Volbeda A., Montet Y, Vernede X., Hatchikian E.C., Fontecilla-Camps J.C. Highresolution crystallographic analysis of Desulfovibrio fructosovorans NiFe. hydrogenase // Int. J. Hydrogen Energy. 2002. V. 27. № 11−12. P. 1449−1461.
  151. Volbeda A. The active site and catalytic mechanism of NiFe hydrogenases // Dalton Transactions. 2003. P. 4030−4038.
  152. Volbeda A., Fontecilla-Camps J.C. Structure-function relationships of nickel-iron sites in hydrogenase and a comparison with the active sites of other nickel—iron enzymes // Coordination Chemistry Reviews. 2005. V. 249. P. 1609.
  153. Voronin O.G., van Haaster D.J., Karyakina E.E., Hagen W. R, Karyakin A.A. Direct Bioelectrocatalysis by NADP-Reducing Hydrogenase from Pyrococcus furiosus II Electroanalysis. 2007. V. 19. № 21. 2264−2266.
  154. Vrije T" de Haas G.G., Tan G.B., Keijsers E.R.P., Claassen P.A.M. Pretreatment of Miscanthus for hydrogen production by Thermotoga eljii II Int. J. Hydrogen Energy. 2002. V. 27. P. 1381−1390.
  155. WibergN., Inorganic Chemistry. 2001, London: Academic Press.
  156. Wolf-Watz M., Thai V., Henzler-Wildman K., Hadjipavlou G., Eisenmesser E.Z., Kern D. Linkage between dynamics and catalysis in a thermophilic-mesophilic enzyme pair // Nature structural and molecular biology. 2004. V. 11. № 10. P. 945−949
  157. Yahiro A.T., Lee S.M., Kimble D.O. Biochim Biophys Acta. 1964. V. 88. P. 375.
  158. Yagi T., Goto M., Nakano K., Kimura K, Inokuchi H. New Assay Method For Hydrogenase Based On an Enzymic Electrode-Reaction Enzymic Electric Cell Method // J. Biochem. 1975. V. 78. № 3. P. 443−454.
  159. Yang Z.H., Xiao Y., Zeng G.M., Xu Z.Y., Liu Y.S. Comparison of methods for total community DNA extraction and purification from compost // Appl. Microbiol'. Biotechnol. 2007. V. 74. P. 918−925.
  160. Yanling He, Youfang Ding, Yanquan Long. Two Cellulolytic Clostridium' Species: Clostridium cellulosi sp. nov. and Clostridium cellulofermentans sp. nov. Int J Syst Bact, 1991. 41(2):306−309.
  161. Yeh P., Kuwana r. Chem. Lett. 1977. V. 6. P. 1145.
  162. Yokoi II, Mori S., Hirose J. H2 production from starch by mixed culture of Clostridium butiricum and Rhodobacter sp M-19 // Biotechnol: Lett. 1998. V. 20. P. 895−899.
  163. Yokoi II., Saitsu A., Uchida H. Microbial hydrogen production from sweet potato starch residue // J. Biosci. Bioeng. 2001. V. 91. № 1. P. 58−63.
  164. Yokoyama H., Ohmori K, Waki M., Ogino A., Tanaka Y. Continuous hydrogen production from glucose by using extreme thermophilic anaerobic microflora // J. Biosci. Bioeng.2009. V. 107. № l.P. 64−66.
  165. Yongzhen T., Yang C., Yongqiang W" Yanling H., Zhihua Z., High hydrogen yield from a two-step process of dark- and photo-fermentation of sucrose // Int. J. Hydrogen Energy. 2007. V. 32. P. 200−206.
  166. Yuhashi N., Tomiyama M., Okuda J., Igarashi S., Ikebukuro K., Sode K. Biosens. Bioelectron. 2005. V. 20. P. 2145.
  167. Zhang Y, Shen J. Effect of temperature and iron concentration on the growth and hydrogen production of mixed bacteria. Int. J. Hydrogen Energy. 2006. V. 31. P. 441−446.
  168. Zhao C., O-Thong S., Karakashev D" Angelidaki L, Lu W" Wang H. High yield simultaneous hydrogen and ethanol production under extreme thermophilic (70°C) mixed culture environment // Int. J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 14. P. 5657−5665.135
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!