Phototrophic hydrogen production by agar-immobilized Rhodobacter capsulatus

Abstract

Fotosentetik bakteriler ile hidrojen üretimi güneş enerjisini yakıt olarak kullanabilencazip bir alandır. R.capsulatus (DSM1710 yabani suş) ve R.capsulatus(YO3 Hup- uptakehydrogenase geni silinmiş mutant suş)'ün hidrojen üretim potansiyeli agar jele immobilizeedilerek test edilmiştir. Çalışmanın bu kısmında 40/2-4 mM asetat/glutamat besleyici olarakkullanılmış ve farklı agar ile glutamat konsantrasyonlarında immobilizasyon optimize edilmiştir.Immobilize bakteri 5-7 tur 420-1428 saat boyunca hidrojen üretmiştir. 60 mM asetatkullanımında %90-95 verim ile en iyi sonuc gözlemlenmiştir.Sonuçlara göre yabani suş için 2.5 mg , YO3 suşu için ise 5 mg kuru hücre ağırlığı/mLoptimum olarak bulunmuştur. Gliserol veya sodium ditionat kullanımı bakterinin hidrojen üretimkapasitesini düşürmesine sebep olmuştur. Agarın amonyumun inhibisyonuna karşı korumasağladığı gözlemlenmiştir. Bakterilerin H. salinarium ile birlikte immobilizasyonu hidrojenüretimini 1.14-1.41 kat artırmıştır.Immobilize bakterilerin panel fotobioreaktörlerde yeni bir sistem kullanılarak uzunsüreli hidrojen üretimi sağlanmıştır. Immobilize R. capsulatus DSM 1710 panel reaktörlerde 4-5tur 67-82 gün çalışırken R. capsulatus YO3 7 tur 69-72 gün çalışmıştır.

Hydrogen production by photosynthetic bacteria is attractive field as production isfueled by solar energy. Hydrogen production potential of two photosynthetic bacteriaR.capsulatus (DSM1710 wild type and R.capsulatus YO3 Hup- uptake hydrogenase deletedmutant strain) were examined in agar immobilized systems. In the present work agar andglutamate concentrations were optimized for immobilization of bacteria while feeding bacteriawith 40/2-4 mM acetate/ glutamate. Immobilized bacteria produced hydrogen for 420-1428hours covering 5-7 rounds. Optimizing of acetate concentration indicated that 60 mM producedthe highest observed yield around 90-95%.Results shown that 2.5 mg dry cell weight/mL is the optimum cell concentration for wildtype strain while 5 mg dry cell weight/mL was optimum for YO3 strain. Using either glycerol orsodium dithionite caused decrease in hydrogen production capacity of immobilized bacteria. Itwas observed that agar provided protection against inhibition effect of ammonium. Covimmobilization of bacteria with packed cells of H. salinarium increased total hydrogenproduction capacity by about 1.14-1.41 folds.Hydrogen production by immobilized bacteria in panel photobioreactor was achieved bya novel system which allowed long term hydrogen production. Immobilized R. capsulatus DSM1710 in panel reactor worked for about 67-82 days covering 4-5 rounds while immobilized R.capsulatus YO3 worked for 69-72 days covering seven rounds.