Penghambatan amonia sering terjadi selama fermentasi anaerobik limbah organik kaya nitrogen, seperti kotoran ternak dan limbah dapur, yang menyebabkan penurunan kinerja produksi metana. Untuk menganalisis mekanisme penghambatan amonia, Laboratorium Penelitian Konversi Biokimia Biomassa dari Institut Penelitian Energi Guangzhou, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, mengungkapkan mekanisme penghambatan amonia dalam hal kinerja produksi gas, energi bebas Gibbs dari reaksi metanogenik utama, aliran energi dan material, suksesi komunitas mikroba dan aktivitas transfer elektron mikroba selama fermentasi anaerobik dengan peningkatan konsentrasi amonia secara bertahap. Ditemukan bahwa dengan peningkatan konsentrasi amonia, produksi metana menurun, asam lemak volatil terakumulasi dalam sistem fermentasi, variasi energi bebas Gibbs dari reaksi metanasi degradasi asam propionat dan asam butirat meningkat, dan aliran energi dari bahan baku fermentasi ke metana menurun secara signifikan (Gambar 1).
Selain itu, kelimpahan relatif bakteri penghasil asam secara signifikan lebih tinggi daripada bakteri metanogenik; peningkatan signifikan dalam kelimpahan gen ATP sintase serta peningkatan kelimpahan gen terkait transpor makromolekul menunjukkan bahwa jalur produksi ATP gradien elektrokimia melemah pada konsentrasi amonia tinggi dan jalur produksi ATP ditingkatkan oleh fosforilasi tingkat substrat bakteri (Gbr. 2); dan kelimpahan gen untuk transfer elektron yang terkait dengan proses asam ke metanogenesis menurun secara signifikan, membatasi efisiensi interkalasi elektron di antara mikroorganisme. efisiensi, yang merupakan alasan utama akumulasi asam lemak volatil dan produksi metana yang lebih rendah. Berdasarkan hasil di atas, dihipotesiskan bahwa konsentrasi amonia yang tinggi terutama menghambat efisiensi transfer elektron mikroba selama metanasi limbah organik. Oleh karena itu, suplementasi elektron ke dalam sistem fermentasi berpotensi untuk meringankan penghambatan amonia dan meningkatkan efisiensi fermentasi.
Hasil penelitian tersebut dipublikasikan di Chemical Engineering Journal dengan judul Effect of ammonia on anaerobic digestion: focused on energy flow and electron transfer. Karya ini didukung oleh Youth Innovation Promotion Committee of the Chinese Academy of Sciences dan National Natural Science Foundation of China.
