Effects of hydrogen partial pressure on fermentative biohydrogen production by a chemotropic Clostridium bacterium in a new horizontal rotating cylinder reactor

[en] The fermentative production of hydrogen using chemotrophic anaerobic bacteria offers a new way to produce ``green'' energy from a large variety of renewable resources and organic wastes. In order to produce hydrogen at high yields and production rates, efficient bioreactors must be designed. A new reactor called ``horizontal rotating cylinder bioreactor'' allows the production of biohydrogen from glucose with the selected Clostridium sp. strain at high yields (1,9molH2cdot molglucose-1) and production rates (48,6mmolH2cdot lmilieu-1.molhexose-1cdot h-1). The rotative cylinder where the bacteria are fixed enables efficient gas transfer (mainly hydrogen) from the liquid phase where it is produced by the bacteria. This is an important way to allow the bacteria metabolism to shift in a fermentation pathway that produces more hydrogen. This was confirmed by varying the total pressure in the bioreactor. An increase of the total pressure 0,18bar lowered the yields of 19,5% while a decrease of 0,11bar increased the yields of 7%. Our work concludes the importance of providing good liquid to gas transfers in the biohydrogen-producing reactors in order to reach higher yields and production rates. [fr] La production de biohydrogène par des bactéries anaérobies chimiotrophes est une voie d'avenir permettant la production d'hydrogène guillemotleft vert guillemotright à partir de nombreux substrats. Afin d'augmenter les rendements et taux de production du biohydrogène, un nouveau réacteur à biohydrogène, appelé guillemotleft bioréacteur à cylindre horizontal rotatif guillemotright, a été développé. Il permet la production d'hydrogène en continu avec la souche Clostridium butyricum sp. à partir de glucose et atteint de bons rendements (1,9molH2cdot molglucose-1) ainsi que de bonnes productivités (48,6mmolH2cdot lmilieu-1.molhexose-1cdot h-1). Le cylindre rotatif sur lequel les bactéries sont fixées permet un transfert efficace du biogaz (essentiellement l'hydrogène) du liquide où il est produit vers la phase gazeuse. Cette technique permet de favoriser les voies métaboliques bactériennes qui mènent à la production d'hydrogène. Cette hypothèse a été vérifiée en modifiant la pression totale au sein du bioréacteur. Une augmentation de pression de 0,18bar diminue les rendements de 19,5% tandis qu'une diminution de 0,11bar les améliore de 7%. Ce travail met en évidence l'importance du transfert liquide-gaz dans les réacteurs producteurs de biohydrogène qui permet d'atteindre des rendements et des taux de production plus élevés.