pH-buffring: bibehåller mikroorganismernas "komfortzon"
Under mörk jäsning leder den kontinuerliga produktionen av organiska syror till en kontinuerlig minskning av pH-värdet (ett mått på surhet) i jäsningsmiljön, vilket gör den allt surare. De flesta väteproducerande-mikroorganismer är mycket känsliga för sura miljöer, och för lågt pH kan allvarligt påverka deras fysiologiska aktivitet.
Biokol, särskilt biokol tillverkat av vissa råvaror (som mineral-halm), innehåller vissa alkaliska ämnen (som kaliumkarbonat och kalciumkarbonat). Dessa ämnen kan neutralisera de syror som produceras under jäsningen, fungera som en pH-buffert, motstå drastiska förändringar i pH och sträva efter att hålla jäsningsmiljön inom ett pH-område som är relativt vänligt mot mikroorganismer. Detta är avgörande för att upprätthålla mikrobiell aktivitet.
Tips: pH är ett mått på surhet och alkalinitet; 7 är neutralt, under 7 är surt och över 7 är alkaliskt. Buffring avser förmågan att upprätthålla ett relativt stabilt pH.
Adsorption av inhibitorer: Ta bort "skadligt avfall"
Den porösa strukturen och stora specifika ytan av biokol ger den utmärkta adsorptionsförmåga. Liksom aktivt kol kan det adsorbera metaboliska biprodukter som ackumuleras i jäsningsbuljongen och är giftiga för mikroorganismer (såsom överskott av organiska syror och etanol) på dess yta och porer.
På så sätt kan biokol effektivt minska den fria koncentrationen av dessa hämmare i jäsningsbuljongen, och därigenom minska deras direkta toxicitet för mikroorganismer och lindra produkthämmande effekter.
Tips: Adsorption hänvisar till fenomenet att ett ämne (som en hämmare) fäster på ytan av ett annat ämne (som biokol).
Mikrobiell immobilisering: tillhandahåller "bosättningsplatser"
Förutom adsorption är den grova och porösa ytan av biokol en idealisk fästplats för mikroorganismer. Mikroorganismer kan "sätta sig" på biokolet och bilda en biofilm. Jämfört med mikroorganismer som "driver" i vätskan, har biofilmsamhällen som bildas av vidhäftad tillväxt vanligtvis starkare organisation och tolerans mot yttre miljöpåfrestningar (såsom höga koncentrationer av inhibitorer).
Genom att tillhandahålla dessa "bosättningsplatser" hjälper biokol mikroorganismer att bättre anpassa sig till och motstå ogynnsamma miljöer, bibehålla högre biomassa och aktivitet, vilket främjar den stabila utvecklingen av väteproduktionsprocessen. Detta kallas mikrobiell immobilisering eller cellkolonisering.
