JPH08308591A - Biological production of hydrogen - Google Patents

Biological production of hydrogen

Info

Publication number
JPH08308591A
JPH08308591A JP14012395A JP14012395A JPH08308591A JP H08308591 A JPH08308591 A JP H08308591A JP 14012395 A JP14012395 A JP 14012395A JP 14012395 A JP14012395 A JP 14012395A JP H08308591 A JPH08308591 A JP H08308591A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
fermentation
clostridium
atp
yeast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14012395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taisuke Toya
泰典 遠矢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Ebara Research Co Ltd
Original Assignee
Ebara Corp
Ebara Research Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp, Ebara Research Co Ltd filed Critical Ebara Corp
Priority to JP14012395A priority Critical patent/JPH08308591A/en
Publication of JPH08308591A publication Critical patent/JPH08308591A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y02W10/12

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an innovative biological hydrogen production method by an entirely new conception enabling stable mass production of hydrogen. CONSTITUTION: In this method for biologically producing hydrogen from an organic substrate, yeast and obligatory anaerobic, heterotrophic and hydrogen- productive Clostridium bacteria are mixedly cultured under anaerobic conditions in the organic: substrate at pH5.5-6.5 under an oxidation-reduction potential, of -150 to -250mV. The organic substrate is e.g. organic wastewater, organic waste including sludge.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、有機性基質から生物学
的に水素を生産する方法に係り、特に汚泥や廃水等の有
機性廃棄物を基質として、細菌群と酵母とを混合培養す
る水素生産法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for biologically producing hydrogen from an organic substrate, and in particular, a mixed culture of bacteria and yeast using organic waste such as sludge and waste water as a substrate. Regarding hydrogen production method.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、地球環境問題が世界的レベルで急
速に顕在化し、特に化石燃料起源の炭酸ガスによる地球
の温暖化が憂慮されている。このため、化石燃料に依存
せず、かつ、環境汚染を惹起しない微生物学的な水素ガ
ス生産技術の研究開発が精力的に行なわれてきている。
水素ガスを生産する微生物は光合成微生物と非光合成微
生物とに大別される。水素ガスを生産する光合成微生物
としては、光エネルギーの照射下で水を分解し、酸素を
発生する光合成微生物(微細藻類)で次のような属種が
あげられる。
2. Description of the Related Art Recently, global environmental problems have rapidly become apparent on a global level, and in particular, there is concern about global warming due to carbon dioxide derived from fossil fuels. For this reason, research and development of microbiological hydrogen gas production technology that does not depend on fossil fuels and does not cause environmental pollution has been vigorously carried out.
Microorganisms that produce hydrogen gas are roughly classified into photosynthetic microorganisms and non-photosynthetic microorganisms. As photosynthetic microorganisms that produce hydrogen gas, photosynthetic microorganisms (microalgae) that decompose water to generate oxygen under irradiation of light energy include the following genus species.

【0003】また、他の一つは、有機物を資化する過程
で余剰の水素をガスとして放出する光合成細菌であり、
その主たるものとして次の属種があげられる。 *非紅色硫黄細菌 ・ロドスピリラム(Rhodospirillum) 属 ・ロドシュードモナス(Rhodopseudomonas) *紅色硫黄細菌 ・クロマチウム(Chromatium) 属 ・チオカプサ(Thiocapsa)属 光合成微生物による水素生産及び/又は有機性排水処理
に関する研究は、地球環境問題が顕在化する以前の19
75年以来精力的に行なっており、評価すべき研究成果
を上げている。海洋性光合成細菌であるクロマチウム
(Chromatium) 、或いは海洋性藍藻に属するオッシラト
リア(Oscillatoria) のある種の菌株を用いて、光合成
微生物の高分子ゲルによる固定化技術による安定した連
続水素生産、蜜柑ジュース製造排水(濃厚排水の処理は
不能)の処理と水素生産、或いは明暗同調培養による水
素生産と窒素の除去技術などが業績として上げられ、こ
れらの研究成果は「光合成微生物による水素生産」(鈴
木周一編;バイオマス・エネルギー変換、講談社・サイ
エンティフィック、pp.194〜228〔198
3〕)に集大成されている。
The other is a photosynthetic bacterium that releases excess hydrogen as a gas in the process of assimilating organic matter,
The main genera include the following genera and species. * Non-red sulfur bacterium ・ Rhodospirillum genus ・ Rhodopseudomonas * Red sulfur bacterium ・ Chromatium genus ・ Thiocapsa genus Research on hydrogen production and / or organic wastewater treatment by photosynthetic microorganisms is the earth. 19 before environmental problems became apparent
Since 1975, he has been energetically conducting research results that should be evaluated. Stable continuous hydrogen production by polymer gel immobilization technology of photosynthetic microorganisms using a certain strain of marine photosynthetic bacterium Chromatium or marine cyanobacterium Oscillatoria The achievements were the treatment of wastewater (concentration of concentrated wastewater is not possible) and hydrogen production, or the technology of hydrogen production and nitrogen removal by synchronized dark and light culture, and the results of these researches were "Hydrogen production by photosynthetic microorganisms" (edited by Shuichi Suzuki). Biomass / Energy Conversion, Kodansha Scientific, pp. 194-228 [198]
3]).

【0004】然し、この膨大で、貴重な研究成果が過去
から現在にいたる過程で得られているにも拘らず、現時
点で実用化規模で稼働している水素生産施設、或いは排
水処理施設は存在しない。その主な理由は次の通りであ
ると思考される。 光合成微生物の増殖には、太陽エネルギーの連続的
な照射が不可欠である。 光合成細菌の培養には、通常、広大な面積を必要と
する。 水素還元酵素であるニトロゲナーゼの失活、ヒドロ
ゲナーゼの安定化のための固定化技術、その他が必要で
あり、技術的な困難が伴う。 必要面積を縮少するための濃厚培養技術、及び培養
装置が必要である。(コストアップ要因となる) 太陽光の集光、培養槽内への光の均等分散(エネル
ギー利用効率の向上)。
However, despite the fact that this enormous and valuable research result has been obtained in the process from the past to the present, there is a hydrogen production facility or a wastewater treatment facility which is currently operating on a practical scale. do not do. It is thought that the main reasons are as follows. Continuous irradiation of solar energy is essential for the growth of photosynthetic microorganisms. Cultivation of photosynthetic bacteria usually requires a vast area. Deactivation of nitrogenase, which is a hydrogen reductase, immobilization technology for stabilizing hydrogenase, etc. are necessary, and technical difficulties are involved. A dense culture technique and a culture device to reduce the required area are required. (Because of cost increase) Concentration of sunlight, even distribution of light in the culture tank (enhancement of energy use efficiency).

【0005】この光合成細菌による水素ガス生産に対し
て、非光合成細菌による水素生産の研究も、広範に行な
われている。この種の水素生産菌は偏性、或いは通性嫌
気性菌に属し、その代表的な細菌は前記の通りである
が、従属栄養的な増殖の過程で、有機物を分解し、この
過程で生ずる余剰の電子をヒドロゲナーゼで還元する事
により水素を生産し、エネルギー生産に伴う還元力の調
整を水素生産により自動的に行なっている。この嫌気性
の従属栄養性水素生産菌は、有機物を分解し、結果とし
て水素を生産できるので、高濃度の有機性廃棄物、その
他のバイオマスをエネルギーとしての再資源化できると
同時に処理・処分が可能であり、将来性のある環境保全
技術になり得るが、現段階では、この従属栄養性水素生
産菌による水素生産にも下記のような欠点がある。
[0005] In contrast to the hydrogen gas production by the photosynthetic bacteria, research on hydrogen production by non-photosynthetic bacteria has been extensively conducted. This kind of hydrogen-producing bacterium belongs to obligate or facultative anaerobic bacterium, and its representative bacterium is as described above, but it decomposes organic matter in the process of heterotrophic growth and occurs in this process. Hydrogen is produced by reducing excess electrons with hydrogenase, and the reducing power associated with energy production is automatically adjusted by hydrogen production. This anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium is capable of decomposing organic matter and producing hydrogen as a result, so that high-concentration organic waste and other biomass can be recycled as energy and treated and disposed of at the same time. Although it is possible and can be a potential environmental protection technology, hydrogen production by this heterotrophic hydrogen-producing bacterium has the following drawbacks at this stage.

【0006】嫌気性菌による有機物(グルコースで代表
させる)からの水素生産の発酵反応式は通常式1で表さ
れる。 C6 126 +2H2 O=2CH3 COOH+2CO2 +4H2 ・・・・・式1 (標準自由エネルギー=+184kj/mol) 式1から容易に理解できるように、グルコース1モルか
ら生産される水素は4モルに過ぎず、光合成細菌の水素
生産菌12モル(式2)に対して極めて少量である。 C6 126 +6H2 O=6CO2 +12H2 ・・・・・・・・・ 式2 この水素生産量格差の最大の原因は、光合成細菌による
水素生産では、この反応の推進力となるアデノシン三リ
ン酸(ATP)が、少なくとも太陽エネルギーが供給さ
れている限り、その供給量は理論的には無限大であるの
に対して、嫌気性細菌による有機物からの水素生産は、
有機物を最終的に水と炭酸ガスまで分解するのに184
kj/molのエネルギーが不足する。従って、嫌気性
細菌による水素発酵は完全な吸エルゴン反応であり、不
足ATP量に対応する分だけ発酵液中に各種の低級脂肪
酸が蓄積し、そのために水素生産量が少ないだけでな
く、発酵消化液の2次処理を必要とする。
A fermentation reaction formula for hydrogen production from an organic substance (represented by glucose) by an anaerobic bacterium is usually represented by Formula 1. C 6 H 12 O 6 + 2H 2 O = 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 4H 2 Formula 1 (standard free energy = + 184 kj / mol) As can be easily understood from Formula 1, hydrogen produced from 1 mol of glucose. Is only 4 moles, which is an extremely small amount relative to 12 moles of hydrogen-producing bacteria of photosynthetic bacteria (formula 2). C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O = 6CO 2 + 12H 2 ········· formula 2 biggest cause of the hydrogen production disparities, the hydrogen production by photosynthetic bacteria, the driving force of the reaction Adenosine triphosphate (ATP) is theoretically infinite as long as at least solar energy is supplied, whereas hydrogen production from organic matter by anaerobic bacteria is
184 to finally break down organics into water and carbon dioxide
The energy of kj / mol is insufficient. Therefore, hydrogen fermentation by anaerobic bacteria is a complete absorption ergon reaction, and various lower fatty acids accumulate in the fermentation liquor in an amount corresponding to the insufficient ATP amount. Therefore, not only the hydrogen production amount is small but also the fermentation digestion Secondary treatment of the liquid is required.

【0007】 不足ATP量=184kj/mol÷30.5kj/mol・ATP ≒6.0mol・ATP/mol・C6 126 ・・・・・式3 嫌気性細菌(水素生産菌)によるATP生産量は、理想
的条件でグルコース1モル当り解糖系で4モル、酸発酵
工程で3モルの計7モルであり、何らかの手段・方法で
ATPを補填・補完しない限り、水素発酵はこれ以上正
方向に進行せず、低級脂肪酸が蓄積した状態で動的平衡
状態に達する。この問題を解決するために、次のような
研究が知られている(水素発酵;バイオマスから水素生
産、微生物、Vol.3,No.6,pp.42〜4
9,1987)。即ち、嫌気性細菌は光照射が不要であ
り、強力な有機物分解能を持っており、バイオマスから
水素生産ができる。また、通気も必要なく、大型のタン
クで培養できるという利点がある。然し、有機物の完全
な分解ができず、有機酸を蓄積することが欠点であり、
水素発生率も低い。
Insufficient ATP amount = 184 kj / mol / 30.5 kj / mol.ATP.apprxeq.6.0 mol.ATP / mol.C 6 H 12 O 6 ... Formula 3 ATP by anaerobic bacteria (hydrogen-producing bacteria) The amount of production is 7 mol, which is 4 mol per mol of glucose under the ideal conditions in the glycolysis system and 3 mol in the acid fermentation process, and unless the ATP is supplemented or supplemented by some means or method, the hydrogen fermentation is more than this. It does not proceed in the positive direction, and reaches a dynamic equilibrium state when lower fatty acids are accumulated. In order to solve this problem, the following studies are known (hydrogen fermentation; hydrogen production from biomass, microorganisms, Vol. 3, No. 6, pp. 42-4).
9, 1987). That is, anaerobic bacteria do not need light irradiation, have a strong ability to decompose organic substances, and can produce hydrogen from biomass. Further, there is an advantage that the culture can be performed in a large tank without the need for ventilation. However, the drawback is that organic substances cannot be completely decomposed and organic acids are accumulated,
The hydrogen generation rate is also low.

【0008】これに対して光合成細菌は一般に有機物の
資化性能は低いが、光エネルギーを利用できるため、有
機物を完全に水と炭酸ガスにまで分解できる。また、有
機酸等嫌気性発酵の生産物を好んで利用する。このよう
に、嫌気性細菌と光合成細菌は基質の代謝機能において
相補的関係にあるので、これらの2種類の細菌を混合し
て用いれば基質の完全分解が可能と考えられる。このよ
うな発想により、クロストリジウム ブチリカム(Clos
tridium butyricum)とロドシュードモナス スファエロ
イデス(Rhodopseudomonas sphaeroides) を混合培養す
ると、グルコース1モルから7モルの水素が回収できた
と報告している。一方、混合培養ではなく、クロストリ
ジウム ブチリカム(Clostridium butyricum)の発酵廃
液を光合成細菌に与えた場合は、合計でも4モル以下の
水素しか得られなかったことから、混合培養において
は、互いの細菌の水素発生効率を高める相乗効果も生じ
ていると考えられると報告している。然し、この発想に
よる混合培養での水素生産量は最高でも7モルであり、
光合成細菌の12モルに比較すると、まだ可成りの格差
がある。
On the other hand, photosynthetic bacteria generally have low assimilation performance for organic substances, but they can utilize light energy to completely decompose organic substances into water and carbon dioxide. Also, products of anaerobic fermentation such as organic acids are preferably used. As described above, since anaerobic bacteria and photosynthetic bacteria have a complementary relationship in the metabolic function of the substrate, it is considered that the substrate can be completely decomposed by using these two types of bacteria in combination. Based on this idea, Clostridium butyricum (Clos
It has been reported that, when tridium butyricum) and Rhodopseudomonas sphaeroides were mixed and cultured, 1 to 7 mol of glucose could be recovered. On the other hand, when the fermentation effluent of Clostridium butyricum was fed to the photosynthetic bacteria instead of the mixed culture, only 4 mol or less of hydrogen was obtained in total. It is reported that a synergistic effect that increases the generation efficiency is also considered to occur. However, the hydrogen production amount in the mixed culture based on this idea is at most 7 mol,
There is still a considerable difference when compared to 12 moles of photosynthetic bacteria.

【0009】また、それ以前にも嫌気性細菌と光合成細
菌の混合培養による水素生産の実験を行い、次のような
結果を得ている。即ち、基質としてグルコース(+各種
必要成分を加えた人工培地)を用い、嫌気性水素生産菌
としてクロストリジウム ブチリカム(Clostridium bu
tyricum)IFO13949、光合成細菌として新しく発
見した非硫黄光合成細菌ロドシュードモナス(Rhodopse
udomonas)SP・RV(Rhodopseudomonas capsulata・
・・・FERM P−7254として寄託)を混合し、
培養温度30℃、さらに嫌気性条件下で10kluxの
光照射(嫌気明条件下)を行いながら混合培養し、計算
上、1モルのグルコースから7モル〜9モルの水素を得
ている(J.Ferment.Technol.,Vol. 62,No. 6,p.
531〜535,1984、特公昭63−49994号
公報)。何れにしても、有機性廃棄物等のバイオマスか
ら光合成微生物を介在せしめて水素生産を行なう場合に
は、人工的な光エネルギー使用は水素生産コストの面か
ら実用性は期待できず、さらに、光エネルギーを太陽光
に依存する場合には、恒久的に安定した光エネルギーを
供給することは現実的に不可能である。
Further, before that, an experiment of hydrogen production by mixed culture of anaerobic bacteria and photosynthetic bacteria was conducted, and the following results were obtained. In other words, glucose (+ artificial medium containing various necessary components) was used as a substrate, and Clostridium butyricum was used as an anaerobic hydrogen-producing bacterium.
tyricum) IFO 13949, a newly discovered non-sulfur photosynthetic bacterium Rhodopse
udomonas) SP ・ RV (Rhodopseudomonas capsulata ・
... deposited as FERM P-7254),
At a culturing temperature of 30 ° C., and under anaerobic conditions, 10 klux of light irradiation (anaerobic conditions) was performed for mixed culture, and 7 mol to 9 mol of hydrogen was calculated from 1 mol of glucose (J. Ferment.Technol., Vol. 62, No. 6, p.
531 to 535, 1984, JP-B-63-49994). In any case, when hydrogen is produced from biomass such as organic waste by interposing photosynthetic microorganisms, artificial light energy use cannot be expected from the viewpoint of hydrogen production cost. When relying on sunlight for energy, it is practically impossible to provide permanently stable light energy.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上詳述したように、
有機性廃棄物等のバイオマスを処理すると共に、水素生
産をも達成できる水処理技術、有機性廃棄物の再資源化
技術の出現が強く要望されているが、現在のところ実用
的な技術は開発されていない。本発明は、上記従来技術
の問題点を解消し、安定して大量の水素を生産できる全
く新規な発想による革新的な生物学的水素生産法を提供
することを課題とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION As described in detail above,
There is a strong demand for the emergence of water treatment technology and organic waste recycling technology that can achieve hydrogen production as well as the processing of biomass such as organic waste, but currently practical technologies have been developed. It has not been. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide an innovative biological hydrogen production method based on a completely new idea that can stably produce a large amount of hydrogen.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、有機性基質から生物学的に水素を生産
する方法において、前記有機性基質中で、偏性嫌気性で
従属栄養性かつ水素生産性を有するクロストリジウム属
の細菌群と、酵母とを嫌気性条件下で混合培養すること
を特徴とする生物学的水素生産法としたものである。本
発明の水素生産法において、混合培養は、pHを5.5
〜6.5、特にpH6近傍、酸化還元電位を−150〜
−250mV、特に−200mV近傍で行うのがよく、
有機性基質としては、有機性廃水、汚泥を含む有機性廃
棄物を用いることができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for biologically producing hydrogen from an organic substrate, wherein the organic substrate is an obligately anaerobic heterotrophic substance. A biological hydrogen production method is characterized in that a bacterial group of the genus Clostridium that has the ability to produce hydrogen and yeast is mixed and cultured under anaerobic conditions. In the hydrogen production method of the present invention, the mixed culture has a pH of 5.5.
~ 6.5, especially near pH 6, redox potential of -150 ~
It is good to carry out at -250 mV, especially near -200 mV,
As the organic substrate, organic wastewater and organic waste including sludge can be used.

【0012】このように、本発明は、各種の有機性廃棄
物を基質として偏性嫌気性の従属栄養性水素生産菌によ
り、解糖系とTCAサイクル系で水素を生産し、同時に
生成される低級脂肪酸を真菌類に属する醸造用酵母類、
例えば、サッカロマイセス(Saccharomyces)属等及び/
又は野性酵母類、例えばキャンヂダ(Candida)属、ピチ
ア(Pichia) 属、デバリオマイセス(Debaryomyces)
属、ハンセヌラ(Hansenula)属等に属する酵母類を偏性
嫌気条件で混合共生培養し、この嫌気的環境で生産され
る高エネルギー物質であるATPを偏性嫌気性の従属栄
養水素生産菌の水素生成反応に供給し、両菌属の生物反
応をATPを介在して共役させることにより有機性廃棄
物から大量の水素を生産するシステムである。
As described above, according to the present invention, an obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium uses various organic wastes as substrates to produce hydrogen in a glycolytic system and a TCA cycle system, and is simultaneously produced. Yeasts for brewing lower fatty acids that belong to fungi,
For example, the genus Saccharomyces and / or
Or wild yeasts such as Candida genus, Pichia genus, Debaryomyces
Yeasts belonging to the genus Hansenula and the like are mixed and co-cultured under obligate anaerobic conditions, and ATP, which is a high-energy substance produced in this anaerobic environment, is hydrogenated by an obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium. It is a system for producing a large amount of hydrogen from organic waste by supplying it to a production reaction and coupling the biological reactions of both fungi with ATP.

【0013】本発明方法においては、通常の土壌、各種
の濃厚有機性廃水及び/又は各種汚泥など有機物を濃厚
に含む有機性廃棄物中に野性的に生息している偏性嫌気
性の従属栄養性水素生産菌に着目し、該菌の機能を有効
に利用して、有機性廃棄物の主要構成成分である繊維質
(セルロース)、炭水化物、脂肪、蛋白質及び/又は低
級脂肪酸などの有機物を解糖系、TCAサイクル系で分
解、低分子化することを第一の特徴としている。この分
解過程で菌体内に生じた余剰電子はヒドロゲナーゼによ
って水素になり、水と共に菌体外に運びだされ(水素生
産)、エネルギー生産に伴う還元力、還元雰囲気の調整
をNADの還元型(NADH)を生成することによって
調整している。
In the method of the present invention, the obligate anaerobic heterotrophic wild-habited in the organic waste rich in organic matter such as ordinary soil, various concentrated organic wastewater and / or various sludges. Focusing on the hydrogen-producing bacteria, by effectively utilizing the function of the bacteria, organic substances such as fiber (cellulose), carbohydrates, fats, proteins and / or lower fatty acids, which are the main constituents of organic waste, are decomposed. The first feature is that it is decomposed and made into low molecular weight compounds in the sugar system and TCA cycle system. The surplus electrons generated in the microbial cells during this decomposition process become hydrogen by hydrogenase and are carried out of the microbial cells along with water (hydrogen production), and the reducing power and the reducing atmosphere accompanying energy production are adjusted to the reduced form of NAD (NADH). ) Is adjusted by generating

【0014】通常の微生物であれば、ミトコンドリアの
内部での電流反応によって、即ち、チトクロームによる
電子伝達によって電子は酸素に付与されて水を生ずると
共に、それに共役して微生物活動、機能発現の推進力と
なるATPが適量生成されるが、本発明の偏性嫌気性水
素生産菌クロストリジウム(Clostridium)属は、電子伝
達系としてNAD→FAD→UQは備えているが、肝腎
のチトクローム電子伝達系が欠落している。従って、ク
ロストリジウム属の細菌群は解糖系、TCAサイクル系
におけるATP生産量が基本的に少なく、そのために、
水素発酵反応が吸エルゴン反応となり、完全反応を達成
するにはエネルギーが不足する。そのために発酵消化液
中に低級脂肪酸が多量に蓄積し、水素生産量が光合成微
生物に対して約30%の少量に過ぎないという宿命的な
欠陥がある。このクロストリジウム属と、従来技術とし
て紹介した光合成細菌がグルコースを基質とした場合の
水素発酵反応式は前記式1及び式2で示したが、クロス
トリジウム属による水素発酵では、その反応達成率を1
00%とするには、標準エネルギーとして184kj/
mol−グルコースが不足し、この熱量は大体6.0モ
ルATP/モル・グルコースに相当する。
In the case of ordinary microorganisms, electrons are added to oxygen by the current reaction inside the mitochondria, that is, by electron transfer by cytochromes to generate water, and in combination with it, the driving force for microbial activity and function expression. ATP is produced in an appropriate amount, but the genus Clostridium of the obligately anaerobic hydrogen-producing bacterium of the present invention has NAD → FAD → UQ as an electron transfer system, but lacks the cytochrome electron transfer system of liver kidney. are doing. Therefore, the bacterial group of the genus Clostridium has basically a small amount of ATP production in the glycolytic system and the TCA cycle system.
The hydrogen fermentation reaction becomes an absorption ergon reaction, and energy is insufficient to achieve a complete reaction. Therefore, there is a fatal defect that a large amount of lower fatty acids are accumulated in the fermentation digestion liquid, and the hydrogen production amount is only about 30% of the photosynthetic microorganism. The hydrogen fermentation reaction formulas when this Clostridium genus and the photosynthetic bacterium introduced as a conventional technique use glucose as a substrate are shown in the above Formulas 1 and 2, but in the hydrogen fermentation by the Clostridium genus, the reaction achievement rate is 1
To achieve 00%, the standard energy is 184 kj /
Mol-glucose is deficient and this calorie is roughly equivalent to 6.0 mol ATP / mol glucose.

【0015】本発明の主役であるクロストリジウム属
を、自然界に広く分布している通性嫌気性従属栄養水素
生産菌であるエントロバクター(Enterobacter) 属、或
いはクレブシエラ(Klebsiera)属で代替することも考え
られるが、この両菌属にも電子伝達系に不備があり、前
段階でのエネルギー生成反応(分解・異化)である発エ
ルゴン反応から得られる自由エネルギーを、共役してエ
ネルギーを消費する吸エルゴン反応(水素生成反応)過
程に伝達するのに中心的役割を演ずべきATPの絶対量
が不足し、目的とする物質の生産、即ち、水素生産量が
著しく制限される。また、通性嫌気性細菌を水素生産の
目的に使用すると、余剰電子のはけ口として機能してい
るハイドロゲナーゼの酵素学的安定を阻害し、さらに、
酸素混入・混在によりニトロゲナーゼの活性が不可逆的
に阻害される。
It is also considered that the genus Clostridium, which is the main feature of the present invention, may be replaced by the genus Entobacter (Klebsiera) which is a facultative anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium widely distributed in nature. However, both of these strains have deficiencies in the electron transfer system, and the free energies obtained from the ergon reaction, which is the energy generation reaction (decomposition / catabolism) in the previous step, are coupled to consume the energy. The absolute amount of ATP, which plays a central role in transferring to the reaction (hydrogen generation reaction) process, is insufficient, and the production of the target substance, that is, the hydrogen production amount is significantly limited. When a facultative anaerobic bacterium is used for hydrogen production, it inhibits the enzymatic stability of hydrogenase, which functions as an outlet for surplus electrons.
Nitrogenase activity is irreversibly inhibited by oxygen contamination and mixing.

【0016】また、重要な要因として考慮すべきこと
は、本発明が水素生産の対象基質としている各種の有機
性廃棄物は、自然環境に放置された状態では、本発明の
一方の主役であるクロストリジウム属の細菌群だけが単
独で生態系を構成していることはあり得ず、各種の嫌気
性微生物、好気性微生物が共生、或いは共存しており、
所謂、混合培養系を構成しているという事実である。本
発明に直接関連する重要な、その存在を無視し得ない細
菌にメタン細菌があり、従属栄養性水素生産菌の培養条
件次第によっては、混合培養系でメタン細菌が優占種と
なり、本発明が本来の目的とする水素生産が阻害される
恐れがある。然し、クロストリジウム属とメタン細菌と
は自然環境の中で生活し、増殖するに必要な最適条件に
可成りの格差があることが実験的に実証・確認されてお
り、この条件の格差を人為的に制御することにより、本
発明の目的とするクロストリジウム属を混合培養系の中
で常に優占種として増殖せしめることができる。
What should be considered as an important factor is that various organic wastes, which are the target substrates for hydrogen production in the present invention, are one of the main characters of the present invention when left in a natural environment. It is not possible that only Clostridium bacteria alone constitute an ecosystem, and various anaerobic and aerobic microorganisms coexist or coexist,
This is the fact that it constitutes a so-called mixed culture system. An important bacterium which is directly related to the present invention and whose presence cannot be ignored is methane bacterium, and depending on the culture conditions of the heterotrophic hydrogen-producing bacterium, methane bacterium becomes the dominant species in the mixed culture system, However, there is a risk that the intended hydrogen production will be hindered. However, it has been experimentally verified and confirmed that there is a considerable disparity between the optimal conditions required for living and growing in the natural environment between Clostridium and methane bacteria. By controlling the above, the genus Clostridium, which is the object of the present invention, can be always proliferated as a dominant species in the mixed culture system.

【0017】その制御因子としては次のことがあげられ
る。 *クロストリジウム(Clostridium)属とメタン細菌との
間では、それぞれに増殖速度に可成りの格差がある。 *両属種の間には、至適pH範囲に可成りの格差があ
り、クロストリジウム属はpH5.5〜5.8、これに
対してメタン細菌はpH7.8前後である。 *両属種の間には、発酵環境としての好適酸化還元電位
(ORP)に可成りの格差がある。 ・クロストリジウム属 −150〜−250mV ・メタン細菌 −350〜−450mV *両属種では、水素に対する感受性が異なり、クロスト
リジウム属はメタン細菌に対して可成り敏感であり、発
酵環境における水素の存在により活性阻害を受けやす
い。
The controlling factors are as follows. * There is a considerable difference in growth rate between Clostridium and Clostridium. * There is a considerable difference in the optimum pH range between the two genus species, with Clostridium having a pH of 5.5 to 5.8, whereas methane bacteria have a pH of around 7.8. * There is a considerable disparity between the two genus species in the preferred redox potential (ORP) as a fermentation environment. -Clostridium genus -150 to -250 mV-Methane bacterium -350 to -450 mV * Both genus species differ in sensitivity to hydrogen, and Clostridium is quite sensitive to methane bacteria and is active due to the presence of hydrogen in the fermentation environment. Easy to be hindered.

【0018】以上のように、クロストリジウム属とメタ
ン細菌とでは、上記の環境因子に対する感受性に相当の
格差があるので、前記したように、本発明でも、常にク
ロストリジウム属を優占種とし、水素発酵、水素生産を
確実に、かつ遅退なく進行させるために混合培養液のp
Hを5.5近傍及び酸化還元電位を−200mV近傍に
人為的手段、操作により調整し、さらに、水素の毒作用
を消去し、かつ、水素発酵の吸エルゴン反応を改善する
ために、必要により減圧発酵、或いは微嫌気水素発酵を
行なうことが好ましい。本発明の第二の特徴は、有機性
廃棄物を発酵基質として偏性嫌気性の従属栄養水素生産
菌クロストリジウム属から生物学的に水素を生産する方
法において、該菌の足らざるATP生産能力を補完し、
該菌の水素発酵反応を完結するために、特定の醸造用酵
母及び/又は野性酵母を一定の比率で混合共生培養し、
前記の酵母類が嫌気的発酵過程で生産するATPを利用
して、発酵消化液に残存している各種の低級脂肪酸を水
素に転換し、総水素生産量として光合成微生物が光エネ
ルギー供給条件(嫌気明条件)下で達成し得る水素生産
量12モル/モル−グルコースに匹敵する水素生産量を
確実に得る方法を提供することである。
As described above, since there is a considerable difference in susceptibility to the above environmental factors between the genus Clostridium and the methane bacterium, as described above, also in the present invention, the genus Clostridium is always the dominant species and hydrogen fermentation is performed. , P of mixed cultures to ensure hydrogen production without delay
In order to adjust H to around 5.5 and redox potential to around −200 mV by artificial means and operations, and further to eliminate the poisoning effect of hydrogen, and to improve the adsorption ergon reaction of hydrogen fermentation, as necessary. It is preferable to carry out vacuum fermentation or slightly anaerobic hydrogen fermentation. A second feature of the present invention is that in a method of biologically producing hydrogen from an obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium, Clostridium, using organic waste as a fermentation substrate, the ATP-producing ability of the bacterium is insufficient. Complement,
In order to complete the hydrogen fermentation reaction of the bacterium, a specific brewing yeast and / or wild yeast is mixed and co-cultivated at a constant ratio,
Using the ATP produced by the yeasts in the anaerobic fermentation process, various lower fatty acids remaining in the fermentation digestion liquid are converted into hydrogen, and the photosynthetic microorganisms produce the total hydrogen production amount under the light energy supply condition (anaerobic condition). It is to provide a method for surely obtaining a hydrogen production amount comparable to 12 mol / mol-glucose achievable under bright conditions).

【0019】本発明の特徴1と特徴2におけるクロスト
リジウム属と酵母類からのATP供給による水素発酵完
結の反応式を示すと次の通りである。 *クロストリジウム属による水素生産 C6 126 +2H2 O=2CH3 COOH+4H2 +2CO2 ・・・・式4 *醸造用酵母及び/又は野性酵母から供給されるATP
により補完される水素生産量 2CH3 COOH+6H2 O=8H2 +4CO2 ・・・・・・式5 *クロストリジウム属と酵母類の共生系における水素生
産 C6 126 +6H2 O=12H2 +6CO2 ・・・・式6 H2 /C6 126 =12mol/mol
The reaction formulas for completing hydrogen fermentation by supplying ATP from the genus Clostridium and yeasts in the features 1 and 2 of the present invention are shown below. * ATP supplied from the hydrogen production C 6 H 12 O 6 + 2H 2 O = 2CH 3 COOH + 4H 2 + 2CO 2 ···· formula 4 * brewer's yeast and / or wild yeast by clostridium
2CH 3 COOH + 6H 2 O = 8H 2 + 4CO 2 ··· Formula 5 * Hydrogen production in a symbiotic system of Clostridium and yeast C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O = 12H 2 + 6CO 2 ... Formula 6 H 2 / C 6 H 12 O 6 = 12 mol / mol

【0020】通常、微生物生体中での物質合成反応は、
その殆どがATP等が加水分解するときのエネルギー
(7.7kcal/mol・ATP)が物質合成と共役
して利用されている。このようなエネルギー共役反応が
工業的に利用できるようになれば、吸エルゴン反応であ
る微生物生体での合成反応を正方向に進行させることが
可能となり、当然、吸エルゴン反応である水素発酵もエ
ネルギーが共役できれば正方向に進行することが可能で
あると考えられる。この技術での問題点は、物質合成用
のバイオリアクターでのエネルギー源となるATPが高
価であるために、市販のATPを反応系に添加したので
は、付加価値の高い物質生産を目的とした生物反応でな
い限り実用性はなく、微生物学的水素生産方法では、尚
更実用化の可能性は少ない。
Usually, the substance synthesis reaction in the living body of a microorganism is
Almost all of the energy (7.7 kcal / mol · ATP) when ATP or the like is hydrolyzed is used in conjugation with the substance synthesis. If such an energy coupling reaction becomes industrially available, it becomes possible to make the synthetic reaction in the microbial organism, which is an absorption ergon reaction, proceed in the forward direction. It is considered that if can be conjugated, it can proceed in the positive direction. The problem with this technology is that since ATP, which is an energy source in a bioreactor for synthesizing substances, is expensive, adding commercially available ATP to the reaction system aims to produce substances with high added value. It is not practical unless it is a biological reaction, and there is little possibility of further practical application by the microbiological hydrogen production method.

【0021】従って、この基本的な考え方を適用するに
は、物質合成反応を支配する酵素系の外に、合成用バイ
オリアクターでATPがエネルギーとして使用され、還
元された結果として生成されるAMPやADPを再生産
するための酵素系が必要である。もう一つの技術的問題
は、たとえ低コストでATPが再生産されたとしても、
このATPが酵素反応だけでなく、生菌による微生物反
応に抵抗なく利用されるかどうかということである。た
とえ、ATP再生産系と微生物反応系が共役するとして
も、ATP再生産系に使用する基質が高価であること、
使用する酵素に強い安定性が要求されることなど、環境
関連の技術への適用は困難である。また、酵母類、特に
パン酵母、アルコール発酵酵母はATP生産量が通常の
細菌類に比べて数倍多いことが知られている。
Therefore, in order to apply this basic idea, in addition to the enzyme system that governs the substance synthesis reaction, ATP is used as energy in the bioreactor for synthesis and AMP produced as a result of reduction is used. An enzyme system is required to reproduce ADP. Another technical problem is that even if ATP is reproduced at low cost,
It is whether or not this ATP is used not only for enzymatic reaction but also for microbial reaction by live bacteria without any resistance. Even if the ATP reproduction system and the microbial reaction system are coupled, the substrate used for the ATP reproduction system is expensive,
It is difficult to apply to environment-related technologies, such as strong stability of the enzyme used. It is known that yeasts, especially baker's yeast and alcohol-fermenting yeast, have an ATP production amount several times higher than that of ordinary bacteria.

【0022】パン酵母を用いてのATP再生産に関する
研究(酵母のバイオサイエンス、pp.141〜15
4,学会出版センター、1990)では、酵母発酵の解
糖過程で遊離される強力なエネルギーを利用してグルコ
ースとアジノシンを基質とし、リン酸を供給することに
より、パン酵母からATP50〜100mg/mlを生
産している。然し、パン酵母による生物反応で得たAT
Pと共役する反応は、全て異種生物起源の酵素との組合
せ反応であり、再生産されたATPと微生物反応との共
役による物質生産の可能性については確認していない。
以上、クロストリジウム属による水素発酵の吸エルゴン
反応を改善するための有望な技術的手段と考えられるA
TP再生産系と微生物的合成反応、或いは分解反応を組
み込んだエネルギー(ATP)共役型バイオリアクター
についての可能性を検討したが、ATP再生産系にコス
トがかかり、生物学的水素生産法には到底適用の可能性
がないことが判明した。
Study on ATP reproduction using baker's yeast (Yeast bioscience, pp.141-15)
4, Academic Society Publishing Center, 1990), by utilizing the strong energy released in the glycolysis process of yeast fermentation, using glucose and azinosine as substrates and supplying phosphoric acid, ATP 50 to 100 mg / ml from baker's yeast. Is producing. However, AT obtained by biological reaction by baker's yeast
The reactions coupled with P are all combinatorial reactions with enzymes of different biological origins, and the possibility of substance production by coupling the regenerated ATP with the microbial reaction has not been confirmed.
As mentioned above, A is considered to be a promising technical means for improving the ergonomic reaction of hydrogen fermentation by Clostridium sp.
We investigated the possibility of an energy (ATP) -conjugated bioreactor that incorporates a TP reproduction system and a microbial synthesis reaction or a decomposition reaction, but the ATP reproduction system is costly and the biological hydrogen production method is not It turned out that there is no possibility of application.

【0023】この技術的問題を根本的に解決する方法に
ついて、鋭意研究した結果、本発明者は、偏性嫌気性の
従属栄養水素生産菌クロストリジウム属の細菌群に対し
て前記した酵母類、即ち醸造用酵母、例えばサッカロマ
イセス属及び/又は野性酵母例えばキャンヂダ属、ピチ
ア属、デバリオマイセス属、ハンセヌラ属等に属する酵
母類が共生微生物として好適であることを実験的に確認
し、前記の酵母類を生菌のまま嫌気性水素生産菌と混合
共生培養することにより水素生産の吸エルゴン生物反応
に対してATPが遅滞なく供給され、安定して大量の水
素を生産することを可能にした。以下に、本発明者が偏
性嫌気性水素生産菌クロストリジウム属に属する細菌群
と混合共生培養すべき相手として醸造用酵母類及び/又
は野性酵母類を選択した理由を説明する。
As a result of earnest studies on a method for fundamentally solving this technical problem, the present inventors have found that the yeasts described above for the bacterial group of the obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium, namely, Brewing yeast, for example, Saccharomyces and / or wild yeasts such as Candida, Pichia, Debaryomyces, Hansenula, etc. experimentally confirmed that yeasts belonging to the genus are suitable as symbiotic microorganisms, the yeasts produced By co-cultivating the bacterium as it is with an anaerobic hydrogen-producing bacterium, ATP was supplied without delay to the bio-reaction of ergon of hydrogen production, and it was possible to stably produce a large amount of hydrogen. The reason why the present inventor has selected brewing yeasts and / or wild yeasts as a partner to be mixed and co-cultivated with a bacterial group belonging to the obligate anaerobic hydrogen-producing bacterium Clostridium is described below.

【0024】(1)真菌類に属する酵母類は、醸造用酵
母、野性酵母の如何を問わず、解糖経路におけるATP
生産が強力、かつ確実であり、通常、市販のATPは酵
母類から工業的に生産されている。グルコースを基質と
した場合のアルコール発酵の理論式は次の通りである。 C6 126 → 2C2 5 OH+2CO2 ・・・・・・・・式7 アルコール発酵反応は多くの微生物にその機能が認めら
れるが、その中でも酵母類が最も強力であり、解糖経路
での一連の反応によってグルコース1mol当り生成さ
れるATPは4molである。この内2molは糖のリ
ン酸化に利用されるが、残りの2molは確実に他の微
生物反応に利用される。また、アルコール発酵における
全反応から発生する自由エネルギーは約52kcalと
言われているが、このエネルギー量はATPの約7mo
lが持つ熱エネルギー量に対応する。以上のように、酵
母類が生産するATP量は、偏性嫌気性水素生産菌クロ
ストリジウム属が水素発酵反応を完結するのに不足する
エネルギー量を十分に補完することができる。
(1) Yeasts belonging to fungi include ATP in the glycolytic pathway regardless of whether they are brewing yeasts or wild yeasts.
The production is strong and reliable, and commercially available ATP is usually industrially produced from yeasts. The theoretical formula of alcohol fermentation when glucose is used as a substrate is as follows. C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2・ ・ ・ Equation 7 Alcohol fermentation reaction is recognized by many microorganisms, but among them, yeasts are the most powerful and glycolytic The amount of ATP produced per mol of glucose by the series of reactions in the route is 4 mol. 2 mol of this is used for sugar phosphorylation, while the remaining 2 mol is surely used for other microbial reactions. Also, the free energy generated from all reactions in alcohol fermentation is said to be about 52 kcal, but this amount of energy is about 7 mo of ATP.
It corresponds to the amount of heat energy of l. As described above, the amount of ATP produced by yeasts can sufficiently supplement the amount of energy insufficient for the obligate anaerobic hydrogen-producing bacterium Clostridium to complete the hydrogen fermentation reaction.

【0025】(2)酵母類は有機物の解糖系で生産した
ATPを、他の微生物の吸エルゴン反応に直接供給する
生来の特性を持っている。この特性を有効に利用すれ
ば、クロストリジウム属と強力なATP生産能力のある
酵母類を混合共生(共役)培養することにより、水素発
酵で不足するATPを補完し、水素発酵反応を発エルゴ
ン反応に転換することができる。 (3)酵母類は、その殆どがpH5.0近傍に最適pH
範囲があり、一方、クロストリジウム属に属する細菌群
もpH5.0〜6.0に最適値がある。従って、両属種
の混合共生培養の環境が構築しやすい。 (4)酵母類が生活、増殖するのに適した酸化還元電位
は、その酵素系、電子伝達系の構成から−100〜−2
00mVが好適であるが、此等の酵母類と共生系を構築
させる偏性嫌気性水素生産菌クロストリジウム属も大体
同じ程度の酸化還元電位の生活環境を好み、またこの酸
化還元電位に人為的に制御することにより、混合培養系
でメタン細菌よりも常に優占種とすることができる。 (5)酵母類により生産される多少のアルコールは、ク
ロストリジウム属、及びその他の細菌類により容易に分
解され、結果として各種の嫌気性野性菌によりATPが
追加的に生産され、吸エルゴン反応である水素発酵反応
の正方向への進行を助長させる。
(2) Yeasts have an innate characteristic of directly supplying ATP produced by the glycolysis system of organic substances to the sucking ergon reaction of other microorganisms. If this property is effectively used, by culturing Clostridium and yeasts having a strong ATP-producing ability in a mixed symbiotic (conjugate) culture, ATP lacking in hydrogen fermentation is complemented, and the hydrogen fermentation reaction is converted into an ergon reaction. Can be converted. (3) Most yeasts have an optimum pH around pH 5.0.
There is a range, while bacteria belonging to the genus Clostridium also have optimum values at pH 5.0-6.0. Therefore, an environment for mixed symbiotic culture of both genera is easy to construct. (4) The redox potential suitable for the yeasts to live and grow is -100 to -2 due to the constitution of the enzyme system and electron transfer system.
00 mV is preferable, but the obligate anaerobic hydrogen-producing bacterium Clostridium, which forms a symbiotic system with these yeasts, prefers a living environment of about the same redox potential, and artificially adjusts to this redox potential. By controlling, the mixed culture system can always be the dominant species over methane bacteria. (5) Some alcohol produced by yeasts is easily decomposed by Clostridium and other bacteria, and as a result, ATP is additionally produced by various anaerobic wild bacteria, which is an ergonomic reaction. Promotes the forward progress of the hydrogen fermentation reaction.

【0026】(6)現実的な問題として、わが国のビー
ル製造工場の最大の関心事は、製造工程から発生する余
剰酵母の有効利用であり、現在、余剰酵母は極めて少量
が有効利用されているが、その殆どは有機性廃棄物とし
て処理・処分されている。わが国の4大ビール会社の工
場(約40工場)から排出される余剰酵母は135,0
00トン/年(370トン/日)に達する莫大な量であ
り、その有効利用法を確立できれば非常に大きい市場と
なる。そこで、この余剰酵母を上手に利用すれば、有機
性廃棄物からの水素生産に接種する酵母として両者の同
時処理が可能となり、有機性廃棄物の処理と同時に水素
を生産することができる。また、ビール製造工場からの
廃酵母廃水を基質として、これに逆にクロストリジウム
属の細菌類を接種することにより、廃酵母排水の処理と
同時に水素生産可能な自己完結型工場或いはシステムを
構築することができる。わが国には、それ以外にも多数
のアルコール製造工場が存在するので、本発明の生物学
的水素生産法はこれらの工場から排出されるアルコール
蒸留廃水からの水素生産にも適用することができる。
(6) As a practical problem, the biggest concern of Japanese beer factories is the effective use of surplus yeast generated from the manufacturing process. Currently, a very small amount of surplus yeast is effectively used. However, most of them are treated and disposed of as organic waste. The surplus yeast discharged from the factories (about 40 factories) of the four major beer companies in Japan is 135,0.
It is a huge amount of up to 00 tons / year (370 tons / day), and if an effective utilization method can be established, it will be a very large market. Therefore, if this surplus yeast is used properly, it becomes possible to simultaneously treat both as a yeast inoculating hydrogen production from organic waste, and hydrogen can be produced at the same time as the treatment of organic waste. In addition, by using waste yeast wastewater from a beer manufacturing plant as a substrate and inoculating this with bacteria of the genus Clostridium, construct a self-contained factory or system capable of producing hydrogen at the same time as treating waste yeast wastewater. You can Since there are many other alcohol manufacturing plants in Japan, the biological hydrogen production method of the present invention can also be applied to hydrogen production from alcohol distillation wastewater discharged from these plants.

【0027】以上が、偏性嫌気性の従属栄養水素生産菌
の反応を完結させるために、醸造用酵母類及び/又は野
性醸造類をパートナーとして選択した主たる理由であ
る。本発明のクロストリジウム属と醸造用酵母及び/又
は野性酵母との嫌気的条件下における混合共生培養にお
いて、解糖経路及びTCA回路(酸発酵工程)でそれぞ
れ生産されるATP量に関しては確実なデータがない
が、仮定と推定を含めて全生物反応によるATP生産量
(グルコース基質)と各段階におけるATP消費量を計
算してみると表1の通りとなる。表1はクロストリジウ
ム属と酵母類、例えばサッカロマイセス属、キャンヂダ
属の嫌気的混合共生培養による有機性廃棄物からの水素
生産、及び各段階の生物反応におけるATP収支であ
る。
The above is the main reason for selecting brewing yeasts and / or wild brewing as partners in order to complete the reaction of the obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium. In the mixed co-cultivation of the genus Clostridium of the present invention with brewing yeast and / or wild yeast under anaerobic conditions, reliable data are available on the glycolytic pathway and the amount of ATP produced by the TCA cycle (acid fermentation step). Although not available, Table 1 shows the ATP production amount (glucose substrate) and the ATP consumption amount at each stage, including assumptions and assumptions. Table 1 shows hydrogen production from organic wastes by anaerobic mixed co-cultivation of Clostridium and yeasts such as Saccharomyces and Candida, and ATP balance in biological reactions at each stage.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】ATP生産量及び消費量には幾つかの仮
定、推定があるが、表1のATP収支計算の結果から、
クロストリジウム属と酵母類の共生による水素発酵反応
の進行をATP生産・消費の観点から予測すると次の通
りである。 (1)クロストリジウム属による水素発酵では、解糖系
で4ATP、TCAサイクル系で3ATPが生産される
が、この系では水素発生には関係のない乳酸発酵にAT
Pが部分的に消費されることが予測されるので、実質的
なATP生産量は6ATP前後と推定される。 (2)グルコースを基質とした場合の水素発酵でのAT
P消費量は、自由エネルギー量から計算すれば6AT
P、従って、クロストリジウム属単独での水素発酵・生
産はこの段階で停止する。 (3)醸造用酵母類及び/又は野性酵母類によるATP
生産量は2mol、アルコール発酵により発生する熱量
は標準状態で52kcal/mol・C6 126 であ
るので、他の吸エルゴン反応に供給できる余剰のATP
は(2+α)molと推定される。
Although there are some assumptions and estimates for ATP production and consumption, from the results of ATP balance calculation in Table 1,
The progress of the hydrogen fermentation reaction due to the symbiosis of Clostridium and yeasts is predicted as follows from the viewpoint of ATP production and consumption. (1) In hydrogen fermentation with Clostridium, 4 ATP is produced in glycolysis system and 3 ATP is produced in TCA cycle system. In this system, AT is used for lactic acid fermentation not related to hydrogen generation.
Since P is expected to be partially consumed, the substantial ATP production is estimated to be around 6 ATP. (2) AT in hydrogen fermentation when glucose is used as a substrate
P consumption is 6AT if calculated from the amount of free energy
The hydrogen fermentation and production of P, and thus Clostridium alone, cease at this stage. (3) ATP by brewing yeasts and / or wild yeasts
The amount of production is 2 mol, and the amount of heat generated by alcohol fermentation is 52 kcal / mol C 6 H 12 O 6 in the standard state, so surplus ATP that can be supplied to other adsorption ergon reaction.
Is estimated to be (2 + α) mol.

【0030】(4)混合培養系における前記2属種以外
の野性の嫌気性細菌によるATP生産量を大凡2mol
と推定すれば、偏性嫌気性の従属栄養水素生産菌クロス
トリジウム属による水素発酵を完結し、光合成微生物と
同等の水素量12mol/mol・C6 126 を確保
するには若干のATPが余ることになる。乳酸発酵にA
TPが全く消費されないと仮定すると(1.8+α)m
ol、消費されると仮定すると(0.8+α)molの
ATPが過剰となる。従って、本発明のようにクロスト
リジウム属と醸造用酵母及び/又は野性酵母を混合共生
培養すれば、有機性廃棄物中に含まれている可利用態有
機物の完全分解と理論量の水素を生産することができ
る。
(4) The amount of ATP produced by wild anaerobic bacteria other than the above-mentioned two genus species in the mixed culture system was about 2 mol.
It is estimated that some ATP is required to complete hydrogen fermentation by the obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium and to secure a hydrogen amount of 12 mol / mol C 6 H 12 O 6 equivalent to that of a photosynthetic microorganism. There will be an excess. A for lactic acid fermentation
Assuming that TP is not consumed at all (1.8 + α) m
Assuming that ol is consumed, (0.8 + α) mol of ATP is in excess. Therefore, if the genus Clostridium and the yeast for brewing and / or the wild yeast are mixed and co-cultivated as in the present invention, complete decomposition of the usable organic matter contained in the organic waste and the theoretical amount of hydrogen are produced. be able to.

【0031】本発明の生物学的水素生産法の主役を演ず
る偏性嫌気性の従属栄養水素生産菌クロストリジウム属
は自然界に野性的に広く分布しており、特に、都市下
水、一般汲取し尿の処理施設から排出される各種の有機
性汚泥、或いは濃厚有機性廃水等、所謂、有機性廃棄物
の中に極めて普遍的に生息している。これらの有機性廃
棄物に生息している従属栄養水素生産菌は偏性嫌気生菌
だけでなく、通性嫌気性細菌の範疇に属する水素生産菌
も共存しており、その主たる細菌はシトロバクター(Ci
trobacter)属、エントロバクター (Enterobacter) 属等
であるが、通常前記の有機性廃棄物中に混合培養系とし
て生息している従属栄養水素生産菌は、偏性嫌気性の従
属栄養水素生産菌クロストリジウム属が圧倒的に多く、
他の従属栄養水素生産菌と共存して有機物を電子供与体
として分解し、電子伝達系での過剰の水素を体外に放出
している。
The obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium, which plays a major role in the biological hydrogen production method of the present invention, is widely distributed wildly in nature, and in particular, it treats urban sewage and general excreted urine. It lives extremely universally in so-called organic waste such as various organic sludge discharged from the facility or concentrated organic wastewater. The heterotrophic hydrogen-producing bacteria that live in these organic wastes are not only obligate anaerobic bacteria, but also hydrogen-producing bacteria that belong to the category of facultative anaerobic bacteria, and the main bacteria are Citrobacter. (Ci
The heterotrophic hydrogen-producing bacterium, which belongs to the genus trobacter, the genus Entrobacter, etc., and which normally lives in the organic waste as a mixed culture system, is an obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium. The genus is overwhelmingly
Coexisting with other heterotrophic hydrogen-producing bacteria, it decomposes organic matter as an electron donor, and releases excess hydrogen in the electron transfer system outside the body.

【0032】然し、前記したように、クロストリジウム
属は、全工程における水素発酵の前段の異化反応(エネ
ルギー生産)におけるATP生産量が少ないために水素
生産反応(同化反応)は吸エルゴン反応となり、有機物
の一部を低級脂肪酸という形で発酵消化液に残留したま
ま水素生成反応が停止する(式1参照)。従って、発酵
消化液のBODは可成り濃厚であり、通常、生物酸化に
よる2次処理が不可欠である。本発明を遂行するに当た
っては、偏性嫌気性の従属栄養水素生産菌クロストリジ
ウム属の特定の菌株を、例えばATCCに登録されてい
る菌株から選択し、これを常法により増量培養して処理
すべき有機性廃棄物に接種してもよいが、それよりも寧
ろ、処理対象とする有機性廃棄物に自然発生的に生息し
ているクロストリジウム属の混合培養系をそのまま使用
したほうが効果的である。自然発生的に構成された混合
培養系は、共存する菌種間で相互に生理的、機能的相乗
効果が期待され、単一の純菌を種菌として使用するより
も好ましい。
However, as described above, in the genus Clostridium, since the amount of ATP produced in the catabolism reaction (energy production) in the preceding stage of hydrogen fermentation in all steps is small, the hydrogen production reaction (assimilation reaction) becomes an adsorption ergon reaction and the organic matter. The hydrogen production reaction stops while a part of the above remains in the fermentation digestive liquid in the form of lower fatty acid (see Formula 1). Therefore, the BOD of the fermented digestive juice is considerably high, and usually secondary treatment by biooxidation is indispensable. In carrying out the present invention, a specific strain of the obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium should be selected from, for example, strains registered in ATCC, and this should be treated by increasing culture by a conventional method. Although it may be inoculated to the organic waste, it is more effective to use the mixed culture system of the genus Clostridium that naturally inhabits the organic waste to be treated as it is. A naturally-occurring mixed culture system is expected to have a mutual physiological and functional synergistic effect between coexisting bacterial species, and is preferable to the use of a single pure microorganism as an inoculum.

【0033】本発明者が、し尿の水素発酵を実施した事
例を示すと、し尿中に野性的に生息しているクロストリ
ジウム属を1ヵ月間連続培養した後の混合培養系には、
次の複数の偏性嫌気性の従属栄養水素生産菌によって構
成されていることが確認された。 *クロストリジウム ブチリカム・・ Clostridium butyricum ATCC 25779 *クロストリジウム バルケリ・・ Clostridium barkeri ATCC 25849 *クロストリジウム セルロリチカム・・ Clostridium cellulolyticum ATCC 35319 *クロストリジウム ヂスポリカム・・ Clostridium disporicum ATCC 43838 *クロストリジウム プロピオニカム・・ Clostridium propionicum ATCC 25522 この同定結果から、有機性廃棄物を水素発酵の基質とし
た場合、特にATCC等の微生物保存機関から特定の純
粋菌株を購入して水素発酵リアクターに接種しなくて
も、有機性廃棄物に有用な水素生産菌が自然発生的に生
息しており、これらの共働作用により抵抗なく水素発酵
が行なわれる。
The present inventor shows a case of carrying out hydrogen fermentation of human waste. The mixed culture system after continuously culturing Clostridium spp.
It was confirmed to be composed of multiple obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacteria. Clostridium butyricum ATCC 25779 * Clostridium barkeri ATCC 25849 * Clostridium cellulolyticum * Clostridium cellulolyticum ATCC 35319 * Clostridium dyspolicum * Clostridium disporicum ATCC 43838 * clotritrium ATCC 43838 * Clostridium AT Closium When organic waste is used as a substrate for hydrogen fermentation, hydrogen-producing bacteria useful for organic waste can be obtained even if a specific pure strain is not purchased from a microorganism preservation institution such as ATCC and inoculated into the hydrogen fermentation reactor. It naturally inhabits, and hydrogen fermentation is performed without resistance due to the synergistic action of these.

【0034】水素発酵に必要な条件を設定すれば、メタ
ン細菌の増殖は抑制され、投入された複合基質に最も適
合した水素生産菌群が自然に構築され、人為的に水素生
産菌を接種するよりも安定した水素発酵が行なわれるこ
とを確認・実証した。偏性嫌気性の従属栄養水素生産菌
クロストリジウム属による水素発酵は吸エルゴン反応で
あり、異化反応で生産されるATPが不足するために水
素発酵が中断した状態で動的平衡状態となり、それ以上
正方向に進まないことは既に明細書に記載した。本発明
の技術的中枢は、この動的平衡状態を生物学的手段によ
り破り、未完結の水素発酵を酵母類が生産するATPを
供給することにより完結させるところにあり、クロスト
リジウム属に光合成微生物と同程度の水素を生産させる
ことを骨子とする革新的技術である(式2参照)。この
重要な役割を演ずる酵母類は、醸造用酵母及び/又は自
然界に広く分布している野性酵母を使用することが望ま
しく、かつ好適である。
If the conditions necessary for hydrogen fermentation are set, the growth of methane bacteria is suppressed, the hydrogen-producing bacteria group most suitable for the input composite substrate is naturally constructed, and the hydrogen-producing bacteria are artificially inoculated. It was confirmed and verified that more stable hydrogen fermentation is performed. Hydrogen fermentation by the obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium is an ergonomic reaction, and the ATP produced in the catabolism reaction is insufficient. It has already been mentioned in the description that it does not proceed. The technical center of the present invention is to break this dynamic equilibrium state by biological means and to complete the uncompleted hydrogen fermentation by supplying ATP produced by yeasts. This is an innovative technology whose main idea is to produce the same amount of hydrogen (see Formula 2). For yeasts that play this important role, it is desirable and preferred to use brewing yeasts and / or wild yeasts which are widely distributed in nature.

【0035】発酵アルコール飲料に使用される酵母は、
酒類の種類によりそれぞれ特徴、相違があるが、大凡次
の種類の酵母類が使用される。 *サッカロマイセス属 (Saccharomyces) *シゾサッカロマイセス属 (Shizosaccharomyces) *サッカロマイコデス属 (Saccharomycodes) *ピチア属 (Pichia) *トルロプシス属 (Torulopsis) *キャンヂダ属 (Candida) *ロドトルラ属 (Rhodotorula) 上記のアルコール発酵酵母を、例えばATCC等の微生
物保存機関から純粋菌株として購入し、常法により増量
培養してクロストリジウム属による水素発酵基質に接種
してもよいが、前記したとおり、わが国ではビール製造
工場から莫大な余剰酵母、或いは廃酵母廃水が排出さ
れ、その有効利用法、的確な処理技術の確立が要望され
ている。
The yeast used in the fermented alcoholic beverage is
Although there are characteristics and differences depending on the type of alcoholic beverage, the following types of yeast are used. * Saccharomyces * Schizosaccharomyces * Saccharomycodes * Saccharomycodes * Pichia * Torulopsis * Candida * Rhodotorula Alcohols listed above Fermentative yeast may be purchased as a pure strain from a microorganism preservation institution such as ATCC, and cultured in a conventional manner in an expanded culture to inoculate a hydrogen fermentation substrate of the genus Clostridium, but as described above, in Japan, it is extremely large from a beer manufacturing plant. Excessive yeast or waste yeast wastewater is discharged, and there is a demand for effective utilization of the wastewater and establishment of appropriate treatment technology.

【0036】本発明でクロストリジウム属と共生させる
醸造用酵母として、このビール余剰酵母及び/又は廃酵
母廃水中に多量に存在しているビール酵母を使用する方
が、純粋菌株を使用するよりも好ましい。現在、わが国
のビール製造に使われている、所謂ビール酵母は次の通
りであり、各社各様に最近のバイオテクノロジーの技術
を駆使して新種の酵母(変種)を創出している。 *上面酵母 サッカロマイセス セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae) *下面酵母 サッカロマイセス カールスベルゲンシス(Saccharomyces ca rlsbergensis) サッカロマイセス ウバラム(Saccharomyces uvarum) 上記したように、現在使用されているビール酵母はアル
コール発酵能力が最も強いサッカロマイセス属であり、
本発明のATP供給のための醸造用酵母としては最適で
あり、またビール生産の余剰酵母を本目的に使用するこ
とにより、余剰酵母の有効利用、或いは処理・処分の目
的をも同時に達成することができる。
As the brewing yeast that is symbiotic with the genus Clostridium in the present invention, it is preferable to use the beer surplus yeast and / or the brewer yeast that is present in large amounts in the waste yeast wastewater, rather than using a pure strain. . The so-called brewer's yeasts currently used for beer production in Japan are as follows, and each company is making use of the latest biotechnology technology to create a new type of yeast (variant). * Upper surface yeast Saccharomyces cerevisiae * Lower surface yeast Saccharomyces ca rlsbergensis Saccharomyces uvarum As mentioned above, the brewer's yeast currently in use has the strongest alcohol fermentation ability and is of the genus Saccharomyces. ,
It is optimal as a brewing yeast for supplying ATP of the present invention, and by using the surplus yeast of beer production for this purpose, the surplus yeast can be effectively used, or the purpose of treatment / disposal can be achieved at the same time. You can

【0037】また、野性酵母は自然界に広く生息してい
る。これらの野性酵母の機能は、アルコール発酵に止ま
らず、多糖類、単糖類、蛋白質類、油脂類、その他の有
機物を異化・同化し、各種の物質を分解、或いは生産す
る。野性酵母の主たるものは、例えばキャンヂダ属、ピ
チア属、ハンセヌラ属、或いはデバリロマイセス属等で
あるが、これらの全ての酵母類は異化反応において確実
にATPを生産するので、同化反応で合成される物質の
如何を問わず、本発明の目的に使用することができ、そ
の効果は醸造用酵母と同等であると評価できる。此等の
野性酵母を、本発明のクロストリジウム属の足らざるA
TPを補完する目的で使用する場合には、例えばATC
C等の微生物保存機関から特定の菌株を入手し、ATC
Cに規定された培地を使用して増量培養し、クロストリ
ジウム属の水素発酵槽に適量接種することによりATP
供給の目的が達成される。
Wild yeasts are widely inhabited in nature. The functions of these wild yeasts are not limited to alcohol fermentation, but they catabolize and assimilate polysaccharides, monosaccharides, proteins, oils and fats, and other organic substances to decompose or produce various substances. The main wild yeasts are, for example, Candida, Pichia, Hansenula, Debarilomyces, etc., but all of these yeasts surely produce ATP in the catabolism reaction, so substances synthesized in the assimilation reaction In any case, it can be used for the purpose of the present invention, and its effect can be evaluated to be equivalent to that of yeast for brewing. These wild yeasts are used in the Clostridium spp.
When used for the purpose of complementing TP, for example, ATC
Obtain a specific strain from a microorganism preservation institution such as C.
ATP was obtained by culturing in an expanded amount using the medium defined in C and inoculating a hydrogen fermenter of the genus Clostridium with an appropriate amount.
The purpose of supply is achieved.

【0038】以上、本発明は、偏性嫌気性水素生産菌ク
ロストリジウム属による水素発酵がATP生産量不足に
より吸エルゴン反応となり、従って、有機物の完全分解
が完結しないために水素生産量が少ないだけでなく、発
酵消化液に多量の低級脂肪酸が蓄積するために2次処理
が不可欠であるという宿命的な欠陥を根本的に解決する
ことを目的として発明された革新的な生物学的水素生産
法である。この技術的問題点を抜本的に改善するため
に、本発明では偏性嫌気性水素生産菌クロストリジウム
属と醸造用酵母及び/又は野性酵母を嫌気的条件下で混
合共生培養し、クロストリジウム属だけの生産量では水
素発酵反応を完結するに不足するATP量を酵母類の生
産量で補完し、前記の生物反応を完結せしめ、汚染源と
なる有機物をほぼ完全に分解すると同時に多量の水素を
生産することを目的とした新規の発想、思想による革新
的なエネルギー生産方法である。
As described above, according to the present invention, hydrogen fermentation by the obligate anaerobic hydrogen-producing bacterium Clostridium causes an ergon reaction due to a shortage of ATP production amount. Therefore, since the complete decomposition of organic matter is not completed, the hydrogen production amount is small. In addition, an innovative biological hydrogen production method was invented with the purpose of fundamentally solving the fatal defect that secondary treatment is indispensable for the accumulation of large amounts of lower fatty acids in fermentation digestive juice. is there. In order to drastically improve this technical problem, in the present invention, an obligate anaerobic hydrogen-producing bacterium Clostridium and a brewing yeast and / or a wild yeast are mixed and co-cultivated under anaerobic conditions, and only Clostridium is cultivated. In terms of production amount, complement the amount of ATP, which is insufficient to complete the hydrogen fermentation reaction, with the production amount of yeasts, complete the biological reaction described above, and almost completely decompose the organic matter that is a pollutant source and simultaneously produce a large amount of hydrogen. It is an innovative energy production method based on a new idea and idea.

【0039】[0039]

【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 実施例1;偏性嫌気性従属栄養水素生産菌クロストリジ
ウム属と酵母サッカロマイセス属の混合共生培養による
ビール工場廃水からの水素生産 ビール製造工場から排出される汚染強度の高い廃水は、
麦汁しぼり廃水、及び廃酵母廃水である。廃酵母廃水
は、ビール製造に使用した、所謂ビール酵母を液分と固
形物とに重力で大別分離した液側廃水であり、当然、可
成りの量のビール酵母を含んでいる。従って、本実証試
験では、某ビール製造工場から排出された麦汁しぼり廃
水と廃酵母廃水を水量比で5:1の割合で混合し、この
混合廃水を水素発酵実験における推定濃度とした。表2
に、個々の廃水の分析値、及び両者を5:1で混合した
混合廃水水質の計算値を示した。
EXAMPLES The present invention will now be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 Hydrogen production from beer factory wastewater by mixed symbiotic culture of obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium spp. And yeast Saccharomyces spp.
It is wort squeezing wastewater and waste yeast wastewater. Waste yeast wastewater is liquid-side wastewater used for beer production, in which so-called brewer's yeast is roughly separated into liquid and solid matter by gravity, and naturally contains a considerable amount of brewer's yeast. Therefore, in this verification test, wort squeezing wastewater and waste yeast wastewater discharged from a certain beer factory were mixed at a water ratio of 5: 1, and this mixed wastewater was used as an estimated concentration in a hydrogen fermentation experiment. Table 2
Shows the analytical values of the individual wastewaters and the calculated values of the mixed wastewater quality obtained by mixing the both at 5: 1.

【0040】[0040]

【表2】 (注)単位はpH以外はmg/リットル。混合廃水の水質は計算値。[Table 2] (Note) Unit is mg / liter except pH. The quality of mixed wastewater is calculated.

【0041】水素発酵実験に具体的に供した廃水は、表
2に示した両廃水を混合し、10リットルのポリタンク
(貯留槽を想定)に入れ、実験期間中5℃の冷蔵庫に保
管した。両者を混合した後で一定時間沈殿処理し、若干
の沈殿固形物は除去した。水素発酵に実際に供した混合
廃水の水質分析結果を表3に示す。
The wastewater specifically used for the hydrogen fermentation experiment was prepared by mixing both wastewaters shown in Table 2 into a 10-liter plastic tank (assuming a storage tank) and storing it in a refrigerator at 5 ° C. for the duration of the experiment. After both were mixed, a precipitation treatment was carried out for a certain period of time to remove some precipitated solid matter. Table 3 shows the water quality analysis results of the mixed wastewater actually used for hydrogen fermentation.

【表3】 [Table 3]

【0042】まず、表3の混合廃水を容積2リットル
(有効容積1リットル)、30℃の恒温水槽に設置した
半連続式嫌気性発酵槽に900ml張り込む。一方、偏
性嫌気性従属栄養水素生産菌クロストリジウム属として
はATCCからクロストリジウム ブチリカム ATCC859
を購入し、培地ATCC38の液体培地に接種し、30
℃で増量培養した。このクロストリジウム ブチリカム
ATCC859の増量培養液100mlを前記の嫌気性発酵槽
に接種し、全量を1リットルとして馴致培養を行なっ
た。当初は、4日間隔で、最終負荷の1/5から半連続
式に表3の混合廃水を発酵槽に供給し、約50日後に全
量負荷となるように段階的に負荷を上げていった。この
時点での嫌気性発酵槽の運転条件は大凡次の通りであ
る。
First, 900 ml of the mixed wastewater shown in Table 3 is placed in a semi-continuous anaerobic fermentation tank having a volume of 2 liters (effective volume of 1 liter) and a constant temperature water tank of 30 ° C. On the other hand, the obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium belonging to the genus Clostridium is from ATCC to Clostridium butyricum ATCC859.
And inoculate the liquid medium of the medium ATCC38,
Cultures were expanded at ℃. This Clostridium butyricum
100 ml of an ATCC 859 expanded culture was inoculated into the above anaerobic fermenter, and the total amount was adjusted to 1 liter to perform acclimatization culture. Initially, the mixed wastewater shown in Table 3 was supplied to the fermentation tank in semi-continuous manner from ⅕ of the final load at intervals of 4 days, and the load was gradually increased so that the total load would be reached after about 50 days. . The operating conditions of the anaerobic fermentation tank at this point are roughly as follows.

【0043】嫌気性水素発酵槽の運転条件 *培養日数: 10日、 *培養温度: 30℃、 *平均BOD負荷: 2.6〜3.3kg/m3
日、 *平均CODcr負荷: 3.5〜4.5kg/m3
日、 *水素発酵槽内の初発pHは5.3近傍であったが、動
的平衡状態に達してからのpHは5.8〜6.3の範囲
にあったので、特にpH調整は行なわなかった。 *水素発酵槽内の酸化還元電位(ORP)は定常状態に
おいて−175mVであったので、特に人為的制御は行
なっていない。
Operating conditions of anaerobic hydrogen fermenter * Number of days of culture: 10 days, * Culturing temperature: 30 ° C, * Average BOD load: 2.6 to 3.3 kg / m 3 /
Day, * Average CODcr load: 3.5-4.5 kg / m 3 /
* The initial pH in the hydrogen fermentor was around 5.3, but the pH after reaching the dynamic equilibrium state was in the range of 5.8 to 6.3, so pH adjustment was especially necessary. There wasn't. * Since the redox potential (ORP) in the hydrogen fermentor was -175 mV in the steady state, no artificial control was performed.

【0044】上記の運転条件で約50日後に馴致が完了
し、ガス発生、及び発酵消化液の水質も安定した数値を
示したので、運転開始から60日を経過した時点から約
20日間、隔日に水素発生量を正確に計測し、一方発酵
消化液の全糖量(グルコース換算)及び除去全糖量を求
めて、水素発生量をmol・H2 /mol・C6 12
6 として算出した。その結果を図1に示す。この実験と
並行して、対照実験としてクロストリジウム ブチリカ
ム ATCC859の増量培養液を接種しない混合廃水について
水素発酵実験を行なったが、実質的に水素発酵が認めら
れなかったので、図1の実証実験結果には特に記載しな
かった。図1において、−●−は水素発生量、−○−は
pH値を示す。
The acclimatization was completed after about 50 days under the above operating conditions, and the gas generation and the water quality of the fermented digestion solution also showed stable values. Therefore, about 60 days after the start of operation, about 20 days, every other day. The amount of hydrogen generated was accurately measured, and the total amount of sugar (in terms of glucose) and the total amount of sugar removed from the fermentation digestive liquid were calculated to determine the amount of hydrogen generated as mol · H 2 / mol · C 6 H 12 O.
Calculated as 6 . The result is shown in FIG. In parallel with this experiment, as a control experiment, a hydrogen fermentation experiment was carried out on a mixed wastewater that was not inoculated with the expanded culture solution of Clostridium butyricum ATCC859, but virtually no hydrogen fermentation was observed. Was not specified. In FIG. 1,-●-indicates the amount of hydrogen generated, and-○-indicates the pH value.

【0045】実験結果 (1)ビール製造工場の混合廃水単独では、混合培養液
のpH7.5〜7.8、ORP360〜410mVとな
り、嫌気性発酵槽ではメタン発酵が優先し、水素ガスの
発生は痕跡程度であった。 (2)従属栄養水素生産菌クロストリジウム ブチリカ
ム ATCC859を醸造用酵母を含む混合廃水に接種し、嫌気
性醗酵を行なうと水素発酵が優先し、実験開始後約60
日を経過した時点で安定して水素を発生し、この過程で
の総BOD、総CODcrの除去率は、特に図中に示さ
れなかったが、約20日間の実験期間中95〜98%の
高率が維持された。
Experimental Results (1) With the mixed wastewater alone in the beer manufacturing plant, the pH of the mixed culture solution was 7.5 to 7.8 and the ORP was 360 to 410 mV. In the anaerobic fermentation tank, methane fermentation was prioritized and hydrogen gas was not generated. It was only a trace. (2) Heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium butyricum ATCC859 is inoculated into a mixed wastewater containing brewer's yeast and anaerobic fermentation is carried out, hydrogen fermentation takes priority, and about 60
Hydrogen was stably generated when the day passed, and the removal rates of total BOD and total CODcr in this process were not shown in the figure, but were 95-98% of the total during the experiment period of about 20 days. The high rate was maintained.

【0046】(3)従属栄養水素生産菌クロストリジウ
ム属と醸造用酵母を含む混合廃水の混合共生培養におけ
る水素発生量は大凡10mol・H2 /mol・C6
126近傍の高い値を示した。なお、混合廃水、発酵消
化液、及び余剰汚泥からは醸造用酵母サッカロマイセス
属が濃厚に検出された。 (4)以上の実証実験の結果から、本発明の生物学的水
素生産法であるクロストリジウム+ビール製造混合廃水
(サッカロマイセス属の存在)の混合共生培養により、
酵母が生産する過程のATPがクロストリジウム属の水
素生成反応と共役し、吸エルゴン反応は発エルゴン反応
に転換されるために水素発酵反応はほぼ完結し、理論量
に近い水素を確実に生産することが証明された。なお、
余剰ビール酵母については特に実験していないが、同様
の結果が得られることは確実である。
(3) The amount of hydrogen generated in the mixed co-cultivation of the mixed wastewater containing the heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium and the yeast for brewing is about 10 mol · H 2 / mol · C 6 H
It showed a high value near 12 O 6 . In addition, the yeast Saccharomyces genus for brewing was densely detected in the mixed wastewater, the fermentation digestion liquid, and the excess sludge. (4) From the results of the above-described demonstration experiment, by the mixed co-cultivation of the mixed hydrogen waste water (the presence of Saccharomyces genus), which is the biological hydrogen production method of the present invention,
ATP in the process of yeast production is coupled with the hydrogen-producing reaction of the genus Clostridium, and the absorption ergon reaction is converted to the ergon reaction, so that the hydrogen fermentation reaction is almost completed, and hydrogen that is close to the theoretical amount can be produced reliably. Was proved. In addition,
Although we have not particularly conducted experiments on surplus brewer's yeast, it is certain that similar results will be obtained.

【0047】実施例2;偏性嫌気性従属栄養水素生産菌
クロストリジウム属と野性酵母メッシュニコワイア(Me
tschnikowia)属の混合共生培養による都市下水の最初沈
殿池汚泥からの水素生産 国内、H県の某市に建設された標準都市下水を対象とし
た下水処理場の最初沈殿池汚泥(生汚泥)を供試試料と
して本発明方法とクロストリジウム属単独での水素生産
量について比較検討した。採取した最初沈殿池汚泥から
予め土砂分(傾斜法で除去)、粗大固形物を除去し、大
型冷蔵庫に5℃で保管し、1日当りの使用量をその都度
取出し、有効容積1リットルの嫌気性消化槽(半連続培
養槽・・・容積2リットル)に供給した。実験期間中に
使用した供試最初沈殿池の水質分析値(期間平均値)を
表4に示した。
Example 2 Clostridium genus of obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium and wild yeast mesh Nicowire (Me
Hydrogen production from the first settling tank sludge of municipal sewage by mixed co-cultivation of the genus tschnikowia) The first settling tank sludge (raw sludge) of a standard sewage treatment plant constructed in a certain city of H prefecture in Japan As a test sample, the method of the present invention and the amount of hydrogen produced by the genus Clostridium alone were compared and examined. Sediment (removal by slanting method) and coarse solids were removed from the collected first settling tank sludge in advance, and stored in a large refrigerator at 5 ° C. The daily usage amount was taken out each time, and an effective volume of 1 liter was anaerobic. It was supplied to a digestion tank (semi-continuous culture tank ... 2 liters in volume). Table 4 shows the water quality analysis values (period average value) of the first sedimentation basin used during the experiment.

【0048】[0048]

【表4】 (注)*単位は、pH以外は全てmg/リットル。 *全糖類はグルコース換算。[Table 4] (Note) * All units are mg / liter except pH. * All sugars are converted to glucose.

【0049】偏性嫌気性従属栄養水素生産菌としては、
実施例1と同様にATCCからクロストリジウム ブチ
リカム ATCC859を購入し、培地ATCC38の液体培地
を用いて30℃で増量培養した。一方クロストリジウム
ブチリカム ATCC859と混合共生培養する野性酵母もA
TCCからメッシュニコワイア(キャンヂダ)プルチラ
イマ(Pulcherrima) ATCC (Fungi/Yeasts)7696を購入
し、培地ATCC200(Difco 0711) の液体培地をp
H6.0に調整したものを用いて、常法により増量培養
した。 最初沈殿池汚泥の水素発酵実験条件 *培養日数: 10日、 *培養温度: 30℃、 *水素発酵槽の有機物負荷: 3.2kg/m3
日、 *混合培養液の動的平衡状態におけるpH値: 6.
5、 *混合培養液の酸化還元電位 −200mV近傍、 従って、水素発酵の実験期間中は人為的にpH調整、酸
化還元電位の制御は行なわなかった。
As the obligate anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium,
Clostridium butyricum ATCC859 was purchased from ATCC in the same manner as in Example 1, and the culture was expanded at 30 ° C. using a liquid medium of medium ATCC38. On the other hand, wild yeasts that are mixed and co-cultivated with Clostridium butyricum ATCC859
Purchased Mesh Nikowaia (Candida) Pulcherrima ATCC (Fungi / Yeasts) 7696 from TCC and added liquid medium of medium ATCC200 (Difco 0711) to p
Using the one adjusted to H6.0, the culture was expanded by a conventional method. Experimental conditions for hydrogen fermentation of sludge in the first settling tank * Days of culture: 10 days, * Culturing temperature: 30 ° C, * Organic load of hydrogen fermentation tank: 3.2 kg / m 3 /
Day, * pH value of the mixed culture solution in a dynamic equilibrium state: 6.
5, * Oxidation-reduction potential of the mixed culture was around -200 mV. Therefore, artificial pH adjustment and redox-potential control were not performed during the hydrogen fermentation experiment.

【0050】比較実験は、まず、表4の水質を有する供
試汚泥を有効容積1リットルの水素発酵槽に800ml
張り込む。これに対して、前記の従属栄養水素生産菌ク
ロストリジウム属と野性酵母メッシュニコワイア(Mets
chnikowia)属を、所定の培養液で増量培養した菌体液と
してそれぞれ100mlずつ接種し、全量を1リットル
とした。一方、比較対照実験では従属栄養水素生産菌の
増量培養液だけを200ml接種し、全量を1リットル
とした。実験開始から約1週間は基質を供給することな
く30℃の温度で培養し、ガス発生に増大傾向が認めら
れるまで馴致培養した。
In the comparative experiment, first, 800 ml of the test sludge having the water quality shown in Table 4 was placed in a hydrogen fermentation tank having an effective volume of 1 liter.
Stick in. On the other hand, the heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium and the wild yeast mesh Nicowire (Mets
The genus chnikowia) was inoculated in an amount of 100 ml each as a bacterial cell liquid obtained by increasing culture with a predetermined culture solution, and the total amount was 1 liter. On the other hand, in a comparative control experiment, only 200 ml of the heterotrophic hydrogen-producing bacterium was inoculated into the culture broth to make the total amount 1 liter. For about a week from the start of the experiment, the culture was carried out at a temperature of 30 ° C. without supplying a substrate, and the culture was acclimated until the gas generation showed an increasing tendency.

【0051】その後は、最終負荷条件の1/2程度の負
荷条件で半連続式に基質を投入し、次第に負荷条件を増
加しながら約1ヵ月後に最終負荷条件で運転を開始し
た。水素発酵実験は運転開始から約40日頃に定常状態
と見做せるデータが得られたので、50日後から約20
日間、隔日に水素ガス発生量を正確に計量し、一方、発
酵消化液の全糖量(グルコース換算)を測定して除去全
糖量を求め、mol・H2 /mol・C6 126 を算
出した。この比較実験から得られた結果を図2に示し
た。図2において、−●−は(a)クロストリジウム+
メッシュニコワイア(pH6.9〜6.5)、−○−は
(b)クロストリジウム単独(pH6.4)である。
Thereafter, the substrate was charged in a semi-continuous manner under a load condition of about ½ of the final load condition, and the load condition was gradually increased, and the operation was started under the final load condition after about one month. About 40 days after the start of the hydrogen fermentation experiment, data that can be regarded as a steady state was obtained, so about 50 days later, about 20 days later.
Daily, accurately weighed amount of hydrogen gas generated on alternate days, whereas to measure the total sugar content (in terms of glucose) seeking removed all sugar content in the fermentation digestive juices, mol · H 2 / mol · C 6 H 12 O 6 was calculated. The results obtained from this comparative experiment are shown in FIG. In FIG. 2,-●-is (a) Clostridium +
Mesh Nicowire (pH 6.9 to 6.5) and-○-are (b) Clostridium alone (pH 6.4).

【0052】実験結果 (1)最初沈殿池汚泥の水素発酵実験の結果、対照実験
として行なった偏性嫌気性の従属栄養水素生産菌クロス
トリジウム ブチリカム ATCC859だけを単独に接種して
も、水素発酵は明らかにATPが不足して吸エルゴン反
応となり、発酵消化液には可成りの低級脂肪酸が蓄積
し、水素発酵は完結しなかった。その結果、水素生産量
は極端に少なく、約20日間の実験期間を通じてH2
6 126 は1.5mol〜2.5molに過ぎず、
実際上、水素生産は実用化不可能という所見が得られ
た。
Experimental Results (1) As a result of the hydrogen fermentation experiment of the first settling tank sludge, hydrogen fermentation was clarified even if only the obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium butyricum ATCC859 was inoculated as a control experiment. ATP was deficient and the ergon reaction occurred, and considerable lower fatty acids were accumulated in the fermentation digestion liquid, and hydrogen fermentation was not completed. As a result, the hydrogen production was extremely small, and H 2 /
C 6 H 12 O 6 is only 1.5 to 2.5 mol,
The finding was that hydrogen production was practically impossible.

【0053】(2)これに対して本発明の生物学的水素
生産法である、クロストリジウム+野性酵母(Metschni
kowia)の混合共生培養による水素発酵では大凡8〜9m
ol・H2 /mol・C6 126 の高い水素生産量が
得られた。また、この実験での全糖量の除去率は実験期
間中90%以上の高い値を示した。 (3)以上の実証実験の結果から、最初沈殿池の生汚泥
のように高濃度に有機物を含み、かつ微生物毒を示す硫
化物が含まれている有機性廃棄物でも、クロストリジウ
ム属が可溶化、或いは低分子化した糖類及び/又は低級
脂肪酸類を基質として野性酵母(Metschnikowia 属、そ
の他)が過剰のATPを生産し、このATPをクロスト
リジウム属の水素生成反応に供給して水素発酵を完結さ
せるという共役関係が明らかに成立することが証明され
た。
(2) In contrast, the biological hydrogen production method of the present invention, Clostridium + wild yeast (Metschni
hydrogen fermentation by mixed co-cultivation of kowia) is approximately 8-9m
high hydrogen production of ol · H 2 / mol · C 6 H 12 O 6 was obtained. In addition, the removal rate of the total sugar amount in this experiment showed a high value of 90% or more during the experiment period. (3) From the results of the above-mentioned demonstration experiments, Clostridium is solubilized even in organic waste that contains high-concentration organic matter, such as raw sludge in the sedimentation basin, and also contains sulfides that are microbial poisons. Alternatively, wild yeasts (Metschnikowia sp., Etc.) produce excess ATP using low-molecular-weight sugars and / or lower fatty acids as substrates, and supply this ATP to the hydrogen production reaction of Clostridium sp. To complete hydrogen fermentation. It was proved that the above conjugate relation was clearly established.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上、明細書、及び実施例1、実施例2
で詳細に説明、検証したように、本発明による偏性嫌気
性の従属栄養水素生産菌クロストリジウム属と醸造用酵
母(主としてサッカロミセス属)及び/又は野性酵母
(主としてキャンジダ属)を偏性嫌気性条件で混合共生
培養することにより、安定して多量の水素を生産するこ
とが可能となった。この卓越した生物学的水素生産法の
確立により、次に示すような格段の効果が得られる。 (1)従来の各種有機性廃棄物からクロストリジウム属
単独で、かつ嫌気性条件下で水素を生産するにはATP
の生産量が少なく、水素生成反応が吸エルゴン反応とな
り、結果として水素生産量が少なく、安定性に問題があ
り、実用化が困難であったが、本発明により実用化が可
能となった。
As described above, the specification and the first and second embodiments
As described and verified in detail in the above, the obligately anaerobic heterotrophic hydrogen-producing bacterium Clostridium and brewing yeast (mainly Saccharomyces) and / or wild yeast (mainly Candida) according to the present invention are subjected to obligate anaerobic conditions. It became possible to stably produce a large amount of hydrogen by carrying out mixed co-cultivation with. The establishment of this outstanding biological hydrogen production method has the following remarkable effects. (1) To produce hydrogen from various conventional organic wastes using Clostridium alone and under anaerobic conditions, ATP
However, the hydrogen production reaction was an absorption ergon reaction, and as a result, the hydrogen production amount was small, there was a problem in stability, and practical application was difficult, but the present invention enabled practical application.

【0055】(2)本発明の従属栄養水素生産菌と醸造
用酵母の共生培養が可能との結論が得られ、その結果、
従来、その有効利用、或いは処理処分が困難であった余
剰ビール酵母の再資源化が可能となり、また実施例1で
検証したように、ビール製造工程からの廃水の中で汚染
強度の高い麦汁しぼり廃水と廃酵母廃水の混合廃水を、
水素というクリーンエネルギーに変換することが可能と
なった。このことにより、醸造用酵母を使用してアルコ
ール類を生産する、全国で約100以上の工場からの廃
水処理、及びエネルギー生産が可能となった意義は大き
い。 (3)醸造用酵母及び/又は野性酵母は、本来的にAT
P生産性が高いだけでなく、過剰のATPを他の微生物
の吸エルゴン反応と共役させるという特性を有し、この
特性を有効利用することにより、従来の嫌気性発酵は格
段に正方向に進行し、結果として発酵消化液の処理水質
は著しく改善される。
(2) It was concluded that the heterotrophic hydrogen-producing bacterium of the present invention and the yeast for brewing can be co-cultivated, and as a result,
It has become possible to recycle surplus brewer's yeast, which has been difficult to effectively use or dispose of in the past, and, as verified in Example 1, wort with high contamination strength in wastewater from the beer manufacturing process. Mixed wastewater of squeezing wastewater and waste yeast wastewater,
It became possible to convert it into clean energy called hydrogen. This makes it possible to treat alcohol using brewing yeast, wastewater treatment from about 100 or more factories nationwide, and energy production. (3) The yeast for brewing and / or the wild yeast is originally AT
Not only is P productivity high, but it also has the property of coupling excess ATP with the ergonometric reaction of other microorganisms. By effectively utilizing this property, conventional anaerobic fermentation progresses significantly in the positive direction. However, as a result, the treated water quality of the fermented digestive juice is significantly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の半連続水素発酵日数による水素ガス
発生量を示すグラフ。
FIG. 1 is a graph showing the amount of hydrogen gas generated according to the number of days of semi-continuous hydrogen fermentation in Example 1.

【図2】実施例2の水素発酵日数による水素ガス発生量
を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the amount of hydrogen gas generated according to the number of days of hydrogen fermentation in Example 2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:145 1:85) (C12P 39/00 C12R 1:145 1:645) (C12P 3/00 C12R 1:145 1:85) (C12P 3/00 C12R 1:145 1:645) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location C12R 1: 145 1:85) (C12P 39/00 C12R 1: 145 1: 645) (C12P 3 / 00 C12R 1: 145 1:85) (C12P 3/00 C12R 1: 145 1: 645)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機性基質から生物学的に水素を生産す
る方法において、前記有機性基質中で、偏性嫌気性で従
属栄養性かつ水素生産性を有するクロストリジウム属の
細菌群と、酵母とを嫌気性条件下で混合培養することを
特徴とする生物学的水素生産法。
1. A method for biologically producing hydrogen from an organic substrate, which comprises an obligate anaerobic, heterotrophic, and hydrogen-producing bacterial group in the organic substrate, and a yeast. A biological hydrogen production method, which comprises mixing and cultivating A. under an anaerobic condition.
【請求項2】 前記混合培養は、pHを5.5〜6.
5、酸化還元電位を−150〜−250mVで行うこと
を特徴とする請求項1記載の生物学的水素生産法。
2. The mixed culture has a pH of 5.5-6.
5. The biological hydrogen production method according to claim 1, wherein the redox potential is −150 to −250 mV.
【請求項3】 前記有機性基質は、有機性廃水、汚泥を
含む有機性廃棄物であることを特徴とする請求項1又は
2記載の生物学的水素生産法。
3. The biological hydrogen production method according to claim 1, wherein the organic substrate is organic wastewater and organic waste including sludge.
JP14012395A 1995-05-16 1995-05-16 Biological production of hydrogen Pending JPH08308591A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14012395A JPH08308591A (en) 1995-05-16 1995-05-16 Biological production of hydrogen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14012395A JPH08308591A (en) 1995-05-16 1995-05-16 Biological production of hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08308591A true JPH08308591A (en) 1996-11-26

Family

ID=15261441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14012395A Pending JPH08308591A (en) 1995-05-16 1995-05-16 Biological production of hydrogen

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08308591A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003052112A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-26 Japan Science And Technology Corporation Method of producing hydrogen gas by using hydrogen bacteria
JP2003304893A (en) * 2002-04-16 2003-10-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd Method for producing organic acid, apparatus therefor and method for storage of organic acid
KR100442741B1 (en) * 2002-04-30 2004-08-02 한국에너지기술연구원 Process for hydrogeon production from biological reaction of organic wastes
KR100467789B1 (en) * 2002-04-30 2005-01-24 한국에너지기술연구원 Method for hydrogeon production from anaerobic fermentation of organic compoound
JP2006101831A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing hydrogen

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003052112A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-26 Japan Science And Technology Corporation Method of producing hydrogen gas by using hydrogen bacteria
US6860996B2 (en) 2001-12-19 2005-03-01 Japan Science And Technology Corporation Method of producing hydrogen gas by using hydrogen bacteria
JP2003304893A (en) * 2002-04-16 2003-10-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd Method for producing organic acid, apparatus therefor and method for storage of organic acid
KR100442741B1 (en) * 2002-04-30 2004-08-02 한국에너지기술연구원 Process for hydrogeon production from biological reaction of organic wastes
KR100467789B1 (en) * 2002-04-30 2005-01-24 한국에너지기술연구원 Method for hydrogeon production from anaerobic fermentation of organic compoound
JP2006101831A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing hydrogen
JP4576581B2 (en) * 2004-10-08 2010-11-10 独立行政法人産業技術総合研究所 Hydrogen production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sharma et al. Waste-to-energy nexus for circular economy and environmental protection: Recent trends in hydrogen energy
Ghimire et al. A review on dark fermentative biohydrogen production from organic biomass: process parameters and use of by-products
Singh et al. Methods for enhancing bio-hydrogen production from biological process: a review
Guwy et al. Fermentative biohydrogen production systems integration
Marchaim Biogas processes for sustainable development
Chen et al. Acid–base enrichment enhances anaerobic hydrogen production process
Li et al. Fermentative hydrogen production from wastewater and solid wastes by mixed cultures
Argun et al. Bio-hydrogen production by different operational modes of dark and photo-fermentation: an overview
US5464539A (en) Process for the production of hydrogen by microorganisms
Kapdan et al. Bio-hydrogen production from waste materials
Yang et al. Biohydrogen production from cheese processing wastewater by anaerobic fermentation using mixed microbial communities
Mohan et al. Biohydrogen production from wastewater
Hassan et al. Utilization of food waste for bio-hydrogen and bio-methane production: influences of temperature, OLR, and in situ aeration
Putatunda et al. Current challenges and future technology in photofermentation-driven biohydrogen production by utilizing algae and bacteria
Antonopoulou et al. Biological and fermentative production of hydrogen
Lin et al. Biohydrogen production using waste activated sludge as a substrate from fructose-processing wastewater treatment
Mohanakrishna et al. Bioprocesses for waste and wastewater remediation for sustainable energy
Yang et al. Enhanced continuous biohydrogen production using dynamic membrane with conductive biofilm supporter
Mogili et al. Biohydrogen production from wastewater and organic solid wastes
El-Rab et al. Costless and huge hydrogen yield by manipulation of iron concentrations in the new bacterial strain Brevibacillus invocatus SAR grown on algal biomass
Tekucheva et al. Combined biological hydrogen-producing systems: a review
Siddique et al. A mini-review on dark-photo fermentation
Liu et al. Bio-hydrogen production by dark fermentation from organic wastes and residues
JPH08308591A (en) Biological production of hydrogen
Singh Fermentative biohydrogen production using microbial consortia