Amonyak inhibisyonu genellikle hayvan gübresi ve mutfak atığı gibi azot bakımından zengin organik atıkların anaerobik fermantasyonu sırasında meydana gelir ve metan üretim performansının azalmasına yol açar. Amonyak inhibisyonunun mekanizmasını analiz etmek için Çin Bilimler Akademisi, Guangzhou Enerji Araştırma Enstitüsü Biyokütle Biyokimyasal Dönüşüm Araştırma Laboratuvarı, gaz üretim performansı, temel metanojenik reaksiyonların Gibbs serbest enerjisi, enerji ve malzeme akışı, mikrobiyal topluluk ardıllığı ve amonyak konsantrasyonunun kademeli olarak artırılmasıyla anaerobik fermantasyon sırasında mikrobiyal elektron transfer aktivitesi açısından amonyak inhibisyonunun mekanizmasını ortaya koydu. Amonyak konsantrasyonunun artmasıyla metan üretiminin azaldığı, uçucu yağ asitlerinin fermantasyon sisteminde biriktiği, propiyonik asit ve bütirik asit bozunma metanasyon reaksiyonlarının Gibbs serbest enerji değişiminin arttığı ve fermantasyon hammaddesinden metana enerji akışının önemli ölçüde azaldığı bulundu (Şekil 1).
Ek olarak, asit üreten bakterilerin göreceli bolluğu, metan üreten bakterilerinkinden önemli ölçüde daha yüksekti; ATP sentaz gen bolluğundaki önemli artışın yanı sıra makromolekül taşıma ile ilgili genlerin bolluğundaki artış, elektrokimyasal gradyan ATP üretim yolunun yüksek amonyak konsantrasyonlarında zayıfladığını ve ATP üretim yolunun bakteriyel substrat seviyesinin fosforilasyonu ile güçlendirildiğini gösterdi (Şekil 2); ve asitten metanojeneze süreciyle ilişkili elektron transferi için genlerin bolluğu önemli ölçüde azaldı, bu da mikroorganizmalar arasındaki elektron interkalasyonunun verimliliğini sınırladı. Bu verimlilik, uçucu yağ asitlerinin birikmesinin ve daha düşük metan üretiminin ana nedeniydi. Yukarıdaki sonuçlara dayanarak, yüksek amonyak konsantrasyonunun organik atıkların metanlanması sırasında mikrobiyal elektron transfer verimliliğini esas olarak engellediği varsayılmıştır. Bu nedenle, fermantasyon sistemine elektron takviyesi, amonyak inhibisyonunu hafifletme ve fermantasyon verimliliğini iyileştirme potansiyeline sahiptir.
Araştırma sonuçları, Chemical Engineering Journal'da Effect of ammonia on anaerobic digestive: focused on energy flow and electron transfer başlığı altında yayımlandı. Bu çalışma, Çin Bilimler Akademisi Gençlik İnovasyon Tanıtım Komitesi ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından desteklendi.
