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Effect of some environmental parameters on fermentative hydrogen production by Enterobacter cloacae DM11

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Abstract:

Fermentative hydrogen production was carried out by Enterobacter cloacae DM11, using glucose as the substrate. The effects of initial substrate concentration, initial medium pH, and temperature were investigated. Results showed that at an initial glucose concentration of 1.0% (m/v), the molar yield of hydrogen was 3.31 mol (mol glucose)–1. However, at higher initial glucose concentration, both the rate and cumulative volume of hydrogen production decreased. The pH of 6.5 ± 0.2 at a temperature of 37 °C was found most suitable with respect to maximum rate of production of hydrogen in batch fermentation. Activation enthalpies of fermentation and that of thermal deactivation of the present process were estimated following a modified Arrhenius equation. The values were 47.34 and 118.67 kJ mol–1 K–1, respectively. The effect of the addition of Fe2+ on hydrogen production was also studied. It revealed that the presence of iron (Fe2+) in the media up to a concentration of 20 mg L–1 had a marginal enhancing effect on total hydrogen production. A simple model developed from the modified Gompertz equation was applied to estimate the hydrogen production potential, production rate, and lag-phase time in a batch process, based on the cumulative hydrogen production curves, using the software program Curve Expert 1.3. Key words: hydrogen, Enterobacter cloacae DM11, fermentation, glucose, H2 yield.

La production fermentative d'hydrogène fut accomplie par Enterobacter cloacae DM11 en employant le glucose comme substrat. Les influences des concentrations initiales de substrats, du pH initial du milieu et de la température ont été étudiées. Les résultats ont démontré qu'à une concentration initiale de glucose de 1,0 % (m/v) le rendement molaire de l'hydrogène était de 3,31 mol (mol glucose)–1. Toutefois, à des concentrations initiales de glucose plus élevées la vitesse et le volume cumulatif de la production d'hydrogène ont diminué. Un pH de 6,5 ± 0,2 à une température de 37 °C s'est avéré être le plus approprié par rapport à la vitesse maximale de production de l'hydrogène dans des fermentations discontinues. Les enthalpies d'activation de la fermentation et celles de la désactivation thermique de ce processus ont été estimées selon l'équation d'Arrhenius modifiée. Les valeurs étaient respectivement de 47,34 et 118,67 kJ mol–1 K–1. L'impact de l'ajout de Fe2+ sur la production d'hydrogène a également été étudié. Nous avons constaté que la présence de fer (Fe2+) dans le milieu jusqu'à la concentration de 20 mg L–1 favorisait marginalement la production totale d'hydrogène. Un modèle simple élaboré à partir de l'équation modifiée de Gompertz fut appliqué pour estimer le potentiel de production de l'hydrogène, la vitesse et le temps de la phase de latence dans un processus discontinu, en se basant sur les courbes de production cumulative d'hydrogène obtenues à partir du logiciel Curve Expert 1.3.Mots clés : hydrogène, Enterobacter cloacae DM11, fermentation, glucose, rendement de H2. [Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2006-06-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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