Biogas (khí sinh học) là một nguồn năng lượng tái tạo bao gồm hỗn hợp khí metan, Carbon dioxide, Nitơ & Hydro được tạo ra bởi sự phân hủy yếm khí của chất thải hữu cơ. Phần lớn các chủng vi khuẩn lên men biogas thuộc nhóm Clostridia (36%) và Bacilli (11%), cùng với nhóm Bacteroidia (3%), Mollicutes (3%), Gammaproteobacteria (3%) ) và các nhóm Actinobacteria (3%).
1. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Bacilli
Nhóm vi khuẩn lớn thứ hai trong cộng đồng phân hủy kỵ khí là nhóm Bacilli. Loài phong phú nhất từ lớp này là Enterococcus faecalis . Chủng này là một loại vi khuẩn Gram dương kỵ khí được tìm thấy trong hệ thống tiêu hóa, có khả năng thủy phân các polysacarit thực vật và có hoạt tính xúc tác thủy phân trong phức hợp dehydrogenase formate. E. faecium cũng phổ biến trong hệ thống tiêu hóa. Những vi khuẩn này chuyển đổi carbohydrate như fructose, maltose, lactose và galactose thành acetate và ethanol.
Bacillus cereus và B. thuringiensis có thể thực hiện cả quá trình trao đổi chất hiếu khí và kỵ khí. Trong điều kiện yếm khí, B. cereus lên men glucose thành hỗn hợp acetate, lactate và ethanol, trong khi B. thuringiensis sản xuất chủ yếu là axit lactic.
Streptococcus pneumonia là một mầm bệnh chuyển đổi glucose thành lactate . S. suis của nó có thể lên men glucose, lactose, maltose và trehalose thành hỗn hợp axit béo dễ bay
hơi, trong khi S. agalactiae cũng tạo ra các ethanol bên cạnh các axit dễ bay hơi. Sự có mặt của các Bacilli gây bệnh được phát hiện trong hệ thống xử lý kỵ khí, mặc dù ở mức độ phong phú thấp, bao gồm Staphylococcus epermis và Listeria monocytogenes.
2. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Bacteriodia
Các thành viên của Bacteriodia là phổ biến trong tự nhiên tại các nơi tìm thấy vật liệu hữu cơ có thể phân hủy, như thực vật và các dạng sinh khối khác. Bacteroides capillosus là một loại vi khuẩn đường ruột lên men sữa và tạo ra H2, đồng thời cũng mô tả hoạt động phân giải tế bào.
Là một ví dụ nổi bật về sự cộng sinh của vi khuẩn ở người, Bacteroides thetaiotamicron là một thành phần của hệ vi sinh đường ruột, chuyên thủy phân các polysacarit có nguồn gốc từ thực vật, như cellulose và tinh bột, như một nguồn carbon. Parabacteroides distinationis là một loại vi khuẩn gram âm, không tạo bào tử sinh ra các axit hữu cơ dễ bay hơi.
3. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Mollicutes
Các vi khuẩn Mollicutes là loài kỵ khí tùy nghi. Trong điều kiện yếm khí, chúng tạo ra các axit hữu cơ, có thể được sử dụng bởi methanogens acidoclastic. Acoleplasmatales là đa dạng nhất trong số ít các vi khuẩn nhóm Mollicutes. Acoleplasma Laylawii lên men glucose để tạo ra axit lactic, axit béo bão hòa và acetate. Tất cả các sản phẩm của quá trình lên men này sau đó được chuyển đổi thành khí sinh học bởi Archaea acetoclastic trong cộng đồng methanogen.
2. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Gammaproteobacteria
Mặc dù Gammaproteobacteria thường được tìm thấy trong môi trường sống đa dạng, nhưng chúng dường như không chiếm ưu thế trong cộng đồng sản xuất khí sinh học. Escherichia coli, một trong những vi khuẩn phổ biến nhất và chắc chắn được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất, đã có mặt trong cộng đồng vi khuẩn kỵ khí. E.coli một loại kỵ khí tùy tiện, có sự trao đổi chất rất linh hoạt. Trong điều kiện yếm khí, nó tạo ra lactate, succinate, ethanol, acetate, H2 và CO2 trong quá trình lên men axit hỗn hợp. Các thành viên của lớp Actinobacteria thường được tìm thấy trong đất và nước ngoài tự nhiên. Một số trong số chúng làm giảm hiệu quả các vật liệu hữu cơ phức tạp như cellulose, và do đó đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon. Hơn nữa, các chủng vi sinh của nhóm này được biết là sản xuất các enzyme phân giải lignin.
2. Chủng vi khuẩn lên men biogas: nhóm Actinobacteria
Hai loài Actinobacteria đã được xác định: Slackia heliotrinireducens và Bifidobacterium longum. Sl. heliotrinireducens là một loại vi khuẩn kỵ khí gram dương có thể khử nitrat thành amoniac nếu có nguồn điện tử (H2 hoặc formate) trong hệ thống. Sinh vật này cũng đã được báo cáo để sản xuất axit axetic và axit lactic, và chứa một enzyme thủy phân . Bf. longum là một loại vi khuẩn gram dương được tìm thấy dưới dạng cộng sinh trong hệ thực vật đường ruột bình thường của con người. Nó chuyển hóa oligosacarit và giải phóng axit lactic, giúp kiểm soát hệ vi sinh bình thường.
Ngoài các thể loại phylogenetic categories đã biết, 7% các trình tự thuộc về miền vi khuẩn, nhưng thiếu phân loại chi tiết. Trong nhóm này Candidatus Cloacamonas acidaminovorans được tìm thấy với số lượng đáng kể. Loài này cũng được xác định trong một số vi sinh vật kỵ khí. C. Cm. acidaminovorans thu được năng lượng từ đường trong quy trình Embden-Meyerhof và từ quá trình lên men của các axit amin. Nó là một nhà lên men sản xuất H2, có chứa [FeFe] -hydrogenase, một dấu hiệu của sự trao đổi chất tổng hợp.
Xem thêm: