pH緩衝:微生物の「コンフォートゾーン」を維持する
暗所発酵中、有機酸が継続的に生成されるため、発酵環境の pH 値 (酸性度の尺度) が継続的に低下し、酸性度が高まります。ほとんどの水素生成微生物は酸性環境に非常に敏感であり、過度に低い pH はその生理活性に重大な影響を与える可能性があります。-
バイオ炭、特に特定の原材料（ミネラル豊富なわらなど）から作られたバイオ炭には、いくつかのアルカリ性物質（炭酸カリウムや炭酸カルシウムなど）が含まれています。-これらの物質は発酵中に生成される酸を中和し、pH緩衝剤として働き、pHの急激な変化に耐え、発酵環境を微生物にとって比較的優しいpH範囲に維持するよう努めます。これは微生物の活動を維持するために非常に重要です。
ヒント: pH は酸性とアルカリ性の尺度です。 7が中性、7未満が酸性、7以上がアルカリ性です。緩衝とは、比較的安定した pH を維持する能力を指します。
阻害剤の吸着：「有害廃棄物」を除去
バイオ炭の多孔質構造と大きな比表面積により、優れた吸着能力が得られます。活性炭と同様に、発酵ブロスに蓄積し、微生物にとって有毒な代謝副産物 (過剰な有機酸やエタノールなど) を表面や細孔に吸着します。
このようにして、バイオ炭は発酵ブロス中のこれらの阻害剤の遊離濃度を効果的に低減し、それによって微生物に対するそれらの直接毒性を軽減し、生成物阻害効果を軽減します。
ヒント: 吸着とは、ある物質 (阻害剤など) が別の物質 (バイオ炭など) の表面に付着する現象を指します。
微生物の固定化：「定着場所」の提供
吸着に加えて、バイオ炭の粗くて多孔質の表面は、微生物にとって理想的な付着場所です。微生物はバイオ炭上に「定着」し、バイオフィルムを形成します。液体中で「漂流」する微生物と比較して、付着増殖によって形成されるバイオフィルム群集は通常、より強力な組織化と外部環境ストレス（高濃度の阻害剤など）に対する耐性を備えています。
バイオ炭は、これらの「定着場所」を提供することにより、微生物が不利な環境に適応して抵抗するのを助け、より高いバイオマスと活性を維持し、それによって水素製造プロセスの安定した進行を促進します。これは微生物の固定化または細胞の定着と呼ばれます。
