Khí thoát ra
3.1.3.Khảo sát một số nguồn nitơ phổ biến cho sự sản xuất hydro sinh học từ chủng vi khuẩn kỵ khí ưa nhiệt DSM 4359 và đánh giá khả năng sinh hydro
Nitơ là thành phần rất quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Trong điều kiện quy mô phòng thí nghiệm, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu sự phát triển và khả năng sinh hydro của chủng vi khuẩn Thermotoga neapolitana DSM 4359 thông qua khả năng sử dụng các nguồn nitơ như cao nấm men, NH4 NO3 hay peptone ở các nồng độ khác nhau nhằm tìm ra một nồng độ thích hợp để nuôi cấy chủng vi khuẩn này đạt sản lượng hydro cao nhất và tiết kiệm nguyên vật liệu nhất có thể.
Dựa vào những tài liệu và các nghiên cứu trước về môi trường nuôi cấy chủng vi khuẩn Thermotoga neapolitana DSM 4359 [4, 8, 9], chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ nguồn nitơ ban đầu tới khả năng sinh hydro ở các nồng độ cụ thể là 1g/L; 2g/L; 3g/L; 4g/L và 5g/L với mỗi loại nguồn
43
nitơ là cao nấm men, NH4 NO3 và peptone theo phương pháp lên men tối và thu được kết quả như sau.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của các nồng độ cơ chất khác nhau đến hàm lượng hydro
Nồng độ cơ chất (g/L)
Hàm lƣợng hydro (mmol/L)
Cao nấm men Peptone NH4NO3
1 17.02 16.73 9.96
2 20.01 19.27 13.16
3 19.35 19.07 11.32
4 17.83 17.63 10.66
5 17.30 16.52 9.92
Dựa vào Bảng 3.4 cho thấy: khi nồng độ của các nguồn nitơ tăng từ 1 đến 2 g/l thì tỉ lệ phần trăm hydro thu được cũng tăng lên nhanh chóng, từ 17.02 lên 20.01 (mmol/L) (khi sử dụng nguồn nitơ là cao nấm men), từ 16.73 lên 19.27 (mmol/L) (khi sử dụng nguồn nitơ là peptone) và tỉ lệ này tăng từ 9.96 lên 13.16 (mmol/L) (khi sử dụng nguồn nitơ là NH4NO3). Nhưng khi nồng độ của các nguồn nitơ tăng từ 3 đến 5g/L thì lại thấy có sự giảm nhanh của tỉ lệ hàm lượng hydro chỉ còn 17.30; 16.52; 9.92 (mmol/L) lần lượt với các nguồn nitơ cao nấm men, peptone, và NH4 NO3.
Do đó, có thể thấy rằng hàm lượng hydro cao nhất thu được ở nồng độ các nguồn nitơ là cao nấm men, peptone và NH4 NO3 đều là 2g/L, với hàm lượng lần lượt là: 20.01; 19.27; 13.16 (mmol/L).
Như vậy, khả năng sản sinh hydro của chủng DSM 4359 là tốt nhất khi nuôi cấy với nồng độ nguồn nitơ là 2 g/L. Tuy nhiên, hàm lượng hydro thu được khi nuôi cấy với nguồn nitơ là cao nấm men và peptone trên nguồn cơ chất glucose lại tương đối bằng nhau (lần lượt là 20.01 và 19.27 mmol/L) và cao hơn nhiều so với tỉ lệ còn lại khi sử dụng nguồn nitơ là NH4 NO3 (13.16 mmol/L) Những kết quả thu được này đúng với những nghiên cứu đã được thực hiện trước đó của Chieh-Lun Cheng và cs 2011 và Duu Jong Lee và cs 2011. Điều này có thể được giải thích là do cao nấm
44
men và peptone là những nguồn nitơ hữu cơ, dễ được vi khuẩn sử dụng, còn NH4 NO3 có bản chất là muối vô cơ. Hơn nữa, trong cao nấm men, tổng hàm lượng amino-nitrogen là khoảng 5%, cao hơn so với hàm lượng này ở peptone (khoảng 3%), nên khi sử dụng cao nấm men là nguồn nitơ cho thấy tỉ lệ hàm lượng hydro thu được cao hơn so với khi sử dụng peptone là nguồn nitơ.
Chúng tôi đã đi đến một số kết luận qua nghiên cứu trên:
- Nồng độ nguồn nitơ ban đầu có ảnh hưởng lớn đến sản lượng hydro thu được. Từ các kết quả ở trên, cho thấy ở nồng độ nguồn nitơ thấp (1g/L) thì sự phát triển của vi khuẩn bị hạn chế, dẫn đến sản lượng hydro thu được không cao. Còn ở nồng độ nguồn nitơ cao (5g/L) thì lại ức chế sự phát triển của vi khuẩn, do đó, lượng hydro thu được cũng không cao.
- Nồng độ nguồn nitơ 2g/L là tối ưu cho sự sản sinh hydro của chủng vi khuẩn