Abreu, A. A.

Alves, J. I.

Alves, M. M.

Angelidaki, I.

Karakashev, D.

Pereira, M. A.

Universidade do Minho: RepositoriUM

Book of Abstracts of MicroBiotec09 Vilamoura, 28‐30 Nov 2009 Poster Session: S4 – Environmental Microbiology and Biotechnology  168 Reference 346  Bacterial community structure of biohydrogen production process in extreme thermophilic conditions (70ºC)  Abreu, AA (1, 2); Alves, JI (1); Pereira, MA (1); Karakashev, D (2); Angelidaki, I (2); Alves, MM (1)  1: Institute for Biotechnology and Bioengineering, Centre of Biological Engineering, University of Minho, 4710‐057 Braga, Portugal; 2: Department of Environmental Engineering, Technical University of Denmark, Bygningstorvet 115, DK‐2800, Kgs Lyngby, Denmark  E‐mail: angela_abreu@deb.uminho.pt Keywords: Biohydrogen, dark fermentation, extreme thermophilic conditions  Abstract The search for new energies is a priority and hydrogen is one of the most promising alternatives to  fossil  fuels, since water  is the only product of oxidation. The attention on dark  fermentation has  increased recently due to the  fact  that H2 can be generated continuously at high rate  from renewable  organic materials  [1].  Fermentation  under  extreme‐thermophilic  conditions  (70ºC) promote  better  pathogenic  destruction,  better  thermodynamics  conditions  and  less contamination  with  methanogenic  organisms,  comparing  with  mesophilic  and  thermophilic systems [2]. In this study, two different granular systems were investigated in order to get insight into  the  structure  of  the  bacterial  communities  involved  in  H2  production  under  extreme‐thermophilic conditions. Heat treated methanogenic granules (HTG) and engineered heat treated methanogenic  granules  (EHTG)  were  individually  inoculated  in  two  EGSB  reactors,  fed  with arabinose and glucose (1:1 (w/w)) at a final concentration of 5gCOD  l‐1. EHTG were obtained by contact of granules with an enriched H2‐producing culture  in batch mode  for 3 days. The EHTG system showed more stable and efficient H2 production achieving a maximum production rate of 2.7lH2  l‐1d‐1  and  a  conversion  of  175mlH2g‐1substrate.  In  the HTG  system  no  steady  state was achieved and only a transient H2 production was observed with two maximum peaks of 0.8 and 1.5lH2  l‐1d‐1.  Granular  samples  collected  during  the  experiment  as  well  as  the  enriched  H2‐producing  culture were  analyzed by molecular ecology  techniques,  such  as PCR‐DGGE,  cloning and sequencing. The dominant bacterial ribotypes found in the EHTG system DGGE profiles were closely  related  to  Clostridium  sp.,  Sporolactobacillus  sp.,  Bacillus  sp.,  Klebsiella  sp.  and Thermoanaerobacterium  sp..  Thermoanaerobacter‐like  organism  corresponded  to  dominant DGGE  bands  in  the  enriched  culture  but  could  not  be  found  in  the  continuous  EHTG  system. Nevertheless,  the contact of HTG with  this culture contributed  to  the development of a  stable and  efficient  hydrogen  production  during  the  EHTG  system  operation.  The  presence  of  active hydrogen  producers  in  the  EHTG  system  during  the  reactor  start‐up,  seems  to  have  created favourable conditions for the development of an efficient H2‐producing bacteria community. This seems  to  be  the  case  of  organisms  affiliated  to  Clostridium  sp.  and  Klebsiella  sp.  that corresponded  to dominant bands  in  the EHTG system DGGE profiles, but were not detected  in the HTG system.  [1] Kotsopoulos TA, Zeng RJ, Angelidaki I. 2006. Biotechnology and Bioengineering 94(2):296‐302.  [2] Das D, Veziroglu TN. Int. J. Hydrogen Energy 2001; 26: 13‐28     

Bacterial community structure of biohydrogen production process in extreme thermophilic conditions (70ºC)

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Universidade do Minho: RepositoriUM