H2/CO2変換のための濃縮された水素栄養メタノゲンによるトリクルベッドリアクターへの生合成

バイオメタン化は、バイオメタン生産の有望なアプローチを表しており、バイオフィルムベースのプロセスは、トリクルベッドリアクター（TBR）などのプロセスが最も効率的なソリューションの1つです。ただし、安定したパフォーマンスを維持することは困難な場合があり、これに対処するために純粋な培養アプローチと混合文化アプローチの両方が適用されています。この研究では、水素栄養性メタン生成物を濃縮した接種は、プロセスのパフォーマンスと微生物群集のダイナミクスへの影響を評価するために、生命測定戦略としてTBRSに導入されました。メタゲノム分析により、濃縮中に支配的になり、生命系後にTBRバイオフィルムに成功したメタゲノームが組み立てられたメタノバクテリウムが明らかになりました。TBRSは、96％を超えるメタンでバイオガス生産を達成しました。生命系リアクターは追加のH2を消費しました。これは、さまざまなCO2還元経路を介してCO2とH2を利用する微生物種が原因である可能性があります。全体として、TBRに生命測定を実施することは、標的種を確立する可能性を示しましたが、H2消費の管理と微生物相互作用の最適化には課題が残っています。

Biomethanation represents a promising approach for biomethane production, with biofilm-based processes like trickle bed reactors (TBRs) being among the most efficient solutions. However, maintaining stable performance can be challenging, and both pure and mixed culture approaches have been applied to address this. In this study, inocula enriched with hydrogenotrophic methanogens were introduced to to TBRs as bioaugmentation strategy to assess their impacts on the process performance and microbial community dynamics. Metagenomic analysis revealed a metagenome-assembled genome belonging to the hydrogenotrophic genus Methanobacterium, which became dominant during enrichment and successfully colonized the TBR biofilm after bioaugmentation. The TBRs achieved a biogas production with > 96 % methane. The bioaugmented reactor consumed additional H2. This may be due to microbial species utilizing CO2 and H2 via various CO2 reduction pathways. Overall, implementing bioaugmentation in TBRs showed potential for establishing targeted species, although challenges remain in managing H2 consumption and optimizing microbial interactions.