La photofermentation est un type particulier de production de biohydrogène (hydrogène produit par fermentation bactérienne dans un bioréacteur) à partir de substrats organiques (biodéchets le cas échéantKapdan I K et Kargi F (2006), Bio-hydrogen production from waste materials, Enzyme and Microbial Technology, 38(5), 569-582.) biodégradés par un groupe de bactéries photosynthétiques, via une succession de réactions biochimiques impliquant trois étapes, comme dans le cas de la digestion anaérobie.
La photofermentation diffère de la fermentation à l'obscurité en ce qu'elle ne peut fonctionner qu'en milieu liquide et fortement éclairé. Ces deux approches peuvent toutefois être développées conjointement voire combinéesSu H, Cheng J, Zhou J, Song W et Cen K (2009), Combination of dark-and photo-fermentation to enhance hydrogen production and energy conversion efficiency, , 34(21), 8846-8853 (résumé) en recherchant des synergies comme cela a été testé à partir de molasses par Morsy (2017)Morsy F.M (2017), Synergistic dark and photo-fermentation continuous system for hydrogen production from molasses by Clostridium acetobutylicum ATCC 824 and Rhodobacter capsulatus DSM 1710, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 169, 1-6 (résumé)..
Exemples La photofermentation utilise généralement des bactéries du genre RhodobacterKapdan, I. K., Kargi, F., Oztekin, R. et Argun, H. (2009), Bio-hydrogen production from acid hydrolyzed wheat starch by photo-fermentation using different Rhodobacter sp, International Journal of Hydrogen Energy, 34(5), 2201-2207 (résumé)., dont Rhodobacter sphaeroides SH2C (ou beaucoup d'autres bactéries pourpres non-sulfureusesRedwood MD, Paterson-Beedle M et Macaskie LE (2008), Integrating dark and light biohydrogen production strategies: towards the hydrogen economy, Environ. Sci. Bio./Technol., ) peut être utilisé pour convertir des acides gras de faible taille moléculaire en hydrogèneHigh hydrogen yield from a two-step process of dark-and photo-fermentation of sucrose et en d'autres sous-produits.
Plusieurs souches et espèces de bactéries peuvent être associées, par exemple Cellulomonas fimi et Rhodopseudomonas palustris ont été testées avec succès pour produire de l'hydrogène à partir de cellulose par Hitit (2017)Hitit Z.Y, Lazaro C Z et Hallenbeck P.C (2017), Single stage hydrogen production from cellulose through photo-fermentation by a co-culture of Cellulomonas fimi and Rhodopseudomonas palustris, International Journal of Hydrogen Energy, 42(10), 6556-6566 (résumé)..
De l'éthanol a pu être récemment produit par Chlamydomonas reinhardtii, éthanol duquel on peut extraire de l'hydrogène ; ce qui semble constituer une autre voie prometteuse.
Le lactosérum a été testé pour la production photosynthétique d'hydrogèneMoreno, P. C. (2018), Conception et application d'un procédé photosynthétique pour la production d'hydrogène à partir de lactosérum (thèse) (résumé).
Recherche et développement De nombreuses études sont en cours ou ont été lancées depuis la fin du siècle, par exemple sur les thèmes suivants :
En 2011, des chercheurs chinois montrent qu'un pré-traitement alcalin avec exposition du substrat à un flux de microondes peut améliorer le processusCheng, J., Su, H., Zhou, J., Song, W. et Cen, K. (2011), Microwave-assisted alkali pretreatment of rice straw to promote enzymatic hydrolysis and hydrogen production in dark-and photo-fermentation, International Journal of Hydrogen Energy, 36(3), 2093-2101 (résumé).
En 2017, Akbari et Vaziri cherchent à modéliser et prédire la productionAkbari, L. et Vaziri, B. M. (2017), Comprehensive modeling of photo-fermentation process for prediction of hydrogen production, International Journal of Hydrogen Energy, 42(21), 14449-14457 (résumé)., dont en fonction de la densité du substrat, paramètre étudié par Lu en 2018 en bioréacteur expérimentalLu, C., Zhang, Z., Zhou, X., Hu, J., Ge, X., Xia, C., … et Zhang, Q. (2018), Effect of substrate concentration on hydrogen production by photo-fermentation in the pilot-scale baffled bioreactor, Bioresource technology, 247, 1173-1176..
En 2018, on montre que la bactérie Rhodobacter peut être immobilisée (Rhodobacter capsulatus JP91 dans ce cas)Sağır, E., Yucel, M. et Hallenbeck, P. C. (2018), Demonstration and optimization of sequential microaerobic dark-and photo-fermentation biohydrogen production by immobilized Rhodobacter capsulatus JP91, Bioresource technology, 250, 43-52.
Références
Voir aussi Articles connexes Fermentation
Biohydrogène Fermentation (biochimie) Production d'hydrogène Photochimie Photobiologie Électrohydrogenèse Pile microbienne Biomimétisme
Liens externes Photo fermentation. Enhancing phototropic hydrogen production by solid-carrier assisted fermentation and internal optical-fiber illumination.
Bibliographie Argun, H. et Kargi, F., Bio-hydrogen production by different operational modes of dark and photo-fermentation: an overview, International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36(13), 7443-7459.
Catégorie:Production d'hydrogène Catégorie:Technologie de l'hydrogène