Tampão de pH: Mantendo a "Zona de Conforto" dos Microorganismos
Durante a fermentação escura, a produção contínua de ácidos orgânicos leva a uma diminuição contínua no valor do pH (uma medida de acidez) do ambiente de fermentação, tornando-o cada vez mais ácido. A maioria dos microorganismos{1}}produtores de hidrogênio são muito sensíveis a ambientes ácidos, e um pH excessivamente baixo pode afetar gravemente sua atividade fisiológica.
O biochar, especialmente o biochar feito a partir de determinadas matérias-primas (como palha-rica em minerais), contém algumas substâncias alcalinas (como carbonato de potássio e carbonato de cálcio). Essas substâncias podem neutralizar os ácidos produzidos durante a fermentação, atuando como tampão de pH, resistindo a mudanças drásticas de pH e buscando manter o ambiente de fermentação dentro de uma faixa de pH relativamente amigável aos microrganismos. Isto é crucial para manter a atividade microbiana.
Dica: o pH é uma medida de acidez e alcalinidade; 7 é neutro, abaixo de 7 é ácido e acima de 7 é alcalino. Tamponamento refere-se à capacidade de manter um pH relativamente estável.
Adsorção de Inibidores: Removendo “Resíduos Nocivos”
A estrutura porosa e a grande área superficial específica do biochar conferem-lhe excelentes capacidades de adsorção. Assim como o carvão ativado, ele pode adsorver subprodutos metabólicos que se acumulam no caldo de fermentação e são tóxicos para microorganismos (como excesso de ácidos orgânicos e etanol) em sua superfície e poros.
Desta forma, o biochar pode efetivamente reduzir a concentração livre destes inibidores no caldo de fermentação, reduzindo assim a sua toxicidade direta aos microrganismos e aliviando os efeitos de inibição do produto.
Dica: Adsorção refere-se ao fenômeno de uma substância (como um inibidor) se fixar na superfície de outra substância (como o biochar).
Imobilização Microbiana: Fornecendo “Locais de Assentamento”
Além da adsorção, a superfície áspera e porosa do biochar é um local de fixação ideal para microrganismos. Os microrganismos podem “assentar” no biochar, formando um biofilme. Em comparação com os microrganismos que "flutuam" no líquido, as comunidades de biofilmes formadas por crescimento aderido geralmente apresentam organização e tolerância mais fortes a estresses ambientais externos (como altas concentrações de inibidores).
Ao fornecer esses “locais de assentamento”, o biochar ajuda os microrganismos a se adaptarem melhor e a resistirem a ambientes desfavoráveis, mantendo maior biomassa e atividade, promovendo assim o progresso estável do processo de produção de hidrogênio. Isso é chamado de imobilização microbiana ou colonização celular.
