发布日期：2018-11-08 10:05 来源：活性炭网 作者：活性炭网 浏览数：
图形概要 关键词： 厌氧消化，残留禽血，活性炭，吸附，挥发性脂肪酸，热分析 去： 抽象 已经在实验室规模的批次测定和嗜温半连续反应器中评估了使用厌氧消化来处理家禽血液的
厌氧消化是众所周知的生产沼气的过程，沼气是甲烷和二氧化碳的混合物，目前在地方一级以有效的方式使用和利用。然而，在考虑大规模使用沼气时，与甲烷增值相关的资本投资和升级成本使得在某些情况下不可行[1]。此外，有毒化合物和厌氧中间体的积累可能导致沼气产量的严重下降，从而影响植物的可行性。
在厌氧消化中使用吸附剂已经被广泛研究，以避免在与高氨水平相关的过程中的抑制阶段或者防止来自牲畜废物处理的气味排放[2]，[3]。许多研究都集中在添加天然沸石和粘土来处理富氮废物[4]或其后处理以去除酚类化合物[5]。最近，厌氧消化和吸附过程的结合导致使用工业粘土残渣[6]，由煤飞灰合成的沸石[7]和低成本吸附剂如生物炭[8]以试图降低成本。这个过程。
传统上，屠宰场废物被认为是在消化系统合适的共底物，用几个作者报告了沼气生产和沼气池稳定性能的显着增加，只要某些操作约束都考虑到[9] ，[10] ，[ 11]。家禽屠宰场产生大量固体有机副产物。这些废物通常包括家禽粪便，羽毛，血液和肠道废物[12]。屠宰场废物具有很高的能源价值潜力; 对于以高脂肪含量为特征的胃肠道残留物尤其如此[13]。然而，消化这类废物时出现的主要问题与污泥的起泡和浮选有关，同时由于蛋白质含量高而导致铵抑制[14]，[15]。
近年来，关于残余血液消化的研究数量有所增加[10]，[16]，[17]。然而，残留的血液是具有高氮含量的复杂基质; 因此，其作为共底物的用途已被广泛研究，但由于反应器中铵的积累，尝试其单独消化可导致各种困难。氮是生物过程中的必需营养素，但过量的氮可引起氨抑制，如常报道的那样，抑制水平为约4-6g N / L，以总氨氮表示。然而，还应该考虑到，过程和基质的特定特征，例如pH条件，温度和种子污泥的类型等，对抑制程度具有重大影响[18]，[19 ] ]。
为了提高碳氮与氮（C：N）的比例，已经尝试借助富碳底物消化富氮废物。Allen等人评估了用食物废物和干酪乳清的混合物消化屠宰场废物。[20]，他们报告了消化性能的提高，这是基于反应器处理有机物的较高容量，这与碳含量的增加有关。Ortner等人还研究了含有残留血液和油脂的屠宰场废物的处理。[21]。这些作者报告了挥发性脂肪酸（VFA）积聚（> 8.0 g / L）和高游离氨水平。为了将反应器中的铵含量降低至低于6g / L的值而实现的有机负载率的降低导致了消化过程和气体产率的恢复的成功替代方案。Alvarez和Lidén [22]也报告了类似的结果，他研究了含有来自牛和猪的残余血液与食物垃圾的屠宰场废物的共同消化。这些作者报道了由于反应器中氨的积累导致的沼气产量下降。
据作者所知，本文是第一部关注以家禽血液作为唯一基质的厌氧消化的工作。本研究的目的是评估半连续条件下残余血液的消化。当使用颗粒和粉末活性炭作为防止铵和VFA抑制条件的方式时，评估了对气体产生和蒸煮器性能的影响。借助于热分析和扫描电子显微镜（SEM）评估消化过程，以评估碳表面和有机材料的变化。
接种物来自实验室消化器，处理适合于富含氨的环境的屠宰场废物。驯化程序是基于Fierro和同事描述的那种[23]进行的。向反应器中加入屠宰废物，水力停留时间（HRT）为50天，然后增加进料量以达到36天HRT。将由此获得的接种物储存在环境条件下以允许进一步释放生物气。残留的家禽血液从León（西班牙）的当地家禽屠宰场获得，并在用于消化实验之前进行巴氏消毒（60分钟，70℃）。接种物和底物的特征列于表1中。
研究中使用的残留血液和接种物的特征。
| 化学参数 | 残血 | 接种 |
|---|---|---|
| 总有机碳（％）a | 31.9±1.2 | 32.2±0.7 |
| 有机物（％）a | 54.8±2.0 | 55.4±1.3 |
| 氮Kjeldahl（％）a | 12.3±1.6 | 5.7±0.8 |
| C / N | 2.7±0.4 | 5.6±0.8 |
| 氨（mg / L） | 8360±175 | 3400±68 |
| TS（g / L） | 54.0±1.3 | 12.0±0.3 |
| VS（g / L） | 46.2±1.6 | 7.5±0.2 |
颗粒状和粉末状活性炭（来自Sigma-Aldrich）用于分批和连续消化实验。粒状活性炭的粒径为12-20目，平均表面积为600m 2 / g。粉末状活性炭的粒径为200-325目，表面积约为750m 2 / g。
血液的批量消化在分批测定中进行。在20天的过程中进行16次重复。在第1,3,7,9,11,15和20天从浴中取出两个重复液进行液相分析。
用于评估添加活性炭的效果的消化实验也在分批条件下进行。这些实验使用不同比例的家禽血液和活性炭进行。使用血液（总固体（TS））与添加的活性炭质量的比率制备混合物，4.5,3.0和1.5 [4]。该比率表示添加到反应器中的有机血液材料的量（以TS表示）和以比例计的添加的活性炭的质量; 换句话说，对于每4.5g残余血液TS，在第一种情况下加入1.0g活性炭，在第二种情况下加入1.5g活性炭，在第三种情况下加入3.0g活性炭。实验在100mL Erlenmeyer烧瓶中进行，在37±1℃下在水浴中在搅拌条件（200rpm）下孵育。对于所有批次实验，接种物与底物（I：S）的比率保持恒定，值为2.0，以避免添加用于pH校正的碱溶液并防止VFA过载。基于混合物中添加的活性炭的比例，将反应器表示为B_4.5，B_3.0和B_1.5。对于每个测定，最初设定20个重复，并在第1,3,5,8,11,15,18,22,25和30天从水浴中取出两个重复。使用液体置换瓶测量产生的生物气体的体积。将获得的值校正至标准温度和压力。
使用粉末状活性炭作为吸附剂以1.5的比率进行另外的批次实验，以评估生物气产量的任何改进。该实验表示为Bp_1.5。此外，平行进行三个对照测定以测量来自接种物的背景甲烷产生。在每种情况下从总产量中减去残留的生物气。
将累积的沼气曲线拟合到改进的Gompertz方程（1）。该模型已经成功测试，用于调整使用残留血液和共底物从批量消化分析中获得的沼气数据[10]：
其中P （t）是累积沼气产量（l），P max是获得的最大沼气值（mL），R max是最大沼气产量（mL / d），yλ是滞后期（d） ），e是2.71。使用软件Origin 6.0将数据拟合到等式中并获得模型参数P max，R max和λ。
使用具有磁力搅拌器的100mL锥形瓶在37℃下进行吸附实验。这些烧瓶含有100mL浓度为5g / L的单一组分的溶液。对乙酸，丙酸，丁酸和氯化铵溶液（购自Merck的试剂）进行吸附试验，向每个锥形瓶中加入0.5g粒状活性炭。添加的活性炭的量与添加到测试B_1.5中的量相同。在24小时期间定期测量不同物种的浓度。
在工作体积为900mL的反应器中进行半连续消化。反应器在静态条件下工作，在一种情况下使用粒状活性炭，在另一种情况下使用粉末。当添加粉末状活性炭时，使用粒状碳和RP时，反应器表示为RG。在喂食程序之前和之后每天进行一次手动搅拌。将反应器保持在37±1℃并且HRT为36天，有机负载率（OLR）为1.15g VS / L d。每天使用家禽血液（TS含量）和3.0的活性炭质量比例手动喂食反应器。对反应器进行75天的评估。使用具有液体置换和湿尖计数器的可逆装置测量每日气体产量。通过气相色谱分析气体组成。TS，VS，pH，碱度，氨，
根据标准方法[24]测量凯氏氮（KN），TS，挥发性固体（VS），COD，碱度，铵和pH 。基于Bonmatí和Flotats [25]的平衡方程（2）计算游离氨（FA）。使用离子选择性电极测量总氨（TAN）值。
使用Walkley-Black方法[26]测量有机物质，并使用相关因子1.72从有机物质值计算总有机碳（TOC）含量。使用配备有热导检测器的气相色谱仪（Varian CP 3800 GC）分析生物气组成。用4英尺长的HayeSepQ80 / 100填充4米长的柱子，然后用1米长的分子筛柱分离CH 4，CO 2，N 2，H 2和O 2。载气为氦气，柱子在331kPa，50℃的温度下操作。使用配备有来自Supelco（Bellefonte，PA，USA）的Nukol毛细管柱（30m×0.25mm×0.25μm）的气相色谱仪（Varian CP 3800 GC）和火焰离子化检测器分析VFA。载气是氦气。注射器的温度为250℃，烘箱温度最初设定在150℃3分钟，然后升至180℃。将样品离心先前（20分钟3500 克），并使用由奎托斯等人描述的方法将上清液清洗。[27]。
收集来自半连续反应器的接种物，活性炭和消化物样品用于热分析。使用Setaram TGA92分析仪进行热重分析。在每个实验中使用5毫克样品。分析在100mL / min的空气流量下以15℃/ min的加热速率从室温（~22℃）至850℃进行。质量损失（TG）和导数曲线（DTG）表示为温度的函数。
通过SEM分析在拆除反应器后获得的活性炭和固体的表面。在反应器液沉降（3天）后获得消化物样品。将固体在105℃下干燥并使用球磨机Retsch MM200研磨。使用涂布机Blazers SCD 004在高真空（0.05-0.07mbar）条件下用金溅射涂覆样品。使用JOEL JSM 6840 LV扫描电子显微镜检查样品。
在作为底物的分批消化实验中使用的残余血液呈现低C：N比（如表1中所示））。从家禽血液的消化测定获得的生物气的产量为46.5L / kg VS. 该系统的特征在于整个消化测定中的高pH值（约8.8）。此外，铵的浓度约为4500mg / L，导致存在高水平的游离氨（平均值为1813mg / L）。这些条件转化为严重的抑制阶段，从而解释了低沼气产量。在实验的第四天达到VFA积累，乙酸含量达到2184mg / L，而对应于C3-C5形式的酸性物质达到350mg / L的平均值。高且快速获得的氨和酸浓度可能阻止有机材料的进一步降解。
另一方面，添加颗粒状活性炭导致残留血液的成功消化。实验提供了类似的最终累积沼气生产值（参见图1（a）），该过程的差异与批次实验的初始阶段相关。当将气体数据与对照实验（血液）进行比较时，很容易观察到明显的改善。
批量实验产生的累积气体产量（a）。血液中挥发性脂肪酸（VFA）的释放：碳比为4.5（B_4.5）（b），比值为3.0（B_3.0）（c），比率为1.5（B_1.5）（d），铵值为三批试验（e）。
活性炭含量较低的实验在累积曲线开始时表现出较低的速率（B_4.5和B_3.0）。这些实验的较低气体产率与VFA积聚有关，这增加了由这些反应器中的高氨含量引起的负面影响。在前10天，VFA呈现高值，这反过来解释了基板的低降解率（图1（b）和（c））。然而，厌氧微生物群可以绕过这个阶段，同化最初产生的全部VFA。在批量实验的前五天，添加更大量的活性炭导致更高的生物气产率，这与测量的较低量的VFA一致。从实验B_1.5获得的生化甲烷产生值为317.4±31.8mL CH 4 / g VS. 当使用粉末状活性炭时获得类似的值。从图1（a）所示的曲线可以清楚地看出，所用碳的形式（颗粒状或粉末状）不会对气体产生率产生很大影响。
大量粒状活性炭的存在不仅影响系统中累积的VFA的初始量，而且还影响反应器中铵的浓度。虽然三个实验的初始值相似，但实验期间获得的平均值远低于B_1.5系统（图1）（E））。这种行为有助于减少与蛋白质转化相关的抑制阶段，从而产生更好的消化性能。B_1.5系统在前10天内具有较高的甲烷产生率（34mL沼气/ d，以前10天的曲线斜率计算），因为在该批次测试期间积累的抑制物质水平较低。通过增加活性炭的量来防止这些抑制条件。
将改进的Gompertz模型应用于从不同实验组获得的气体产生曲线的结果示于表2中。从高R 2值观察，所有数据集都非常适合模型。由于添加到反应器中的活性炭的量增加，λ值降低。这个因素也影响了天然气的生产率; 具有较高活性炭量的那些实验也呈现出更高的R max值。
沼气数据的结果符合改进的Gompertz方程。
| 消化系统 | 加入活性炭质量（g） | P max（mL） | R max（mL / d） | λ（d） | R 2 |
|---|---|---|---|---|---|
| B_1.5 | 0.54 | 378.80±5.94 | 43.24±9.45 | 1.47±0.13 | 0.991 |
| Bp_1.5 | 0.54 | 352.50±1.86 | 47.58±4.21 | 0.67±0.05 | 0.998 |
| B_3.0 | 0.27 | 383.41±17.31 | 27.79±10.90 | 2.75±0.34 | 0.987 |
| B_4.5 | 0.18 | 346.21±19.36 | 21.21±9.01 | 2.59±0.45 | 0.988 |
三个系统的pH值约为8.0，该值低于批量实验消化血液所获得的pH值，并且对溶液中存在的离子物质（例如氨形式）具有强烈影响。消化系统中的pH受碳酸盐，铵和VFA的平衡物质的影响，氨水平显着影响溶液的缓冲能力[28]。在本研究中，活性炭的吸附能力在最终获得的pH值中也起着至关重要的作用，从而减轻了防止底物降解的抑制条件。
图2显示了使用在先前实验中测试的最大量活性炭的吸附测定获得的结果。虽然图2中所示的浓度曲线不能适用于任何特定的吸附模型，但结果表明保留铵的能力很强，铵是消化残余血液时的主要抑制剂之一。铵水平可降低至约3000mg / L，并且在实验24小时后获得的该值与使用最高添加活性炭（B_1.5）时在批量消化过程结束时获得的值相似。
当加入0.5g活性炭时，在吸附实验过程中测量的铵（a）和VFA值（b）。
在VFA的情况下，乙酸和丙酸的作用不太明显，而丁酸在初始时间内被吸附剂高度保留，最终在24小时后降低其在溶液中的浓度至约3600mg / L. 然而，在所有情况下，任何VFA的浓度在实验期间呈现高度可变性。与前一种情况一样，VFA吸附曲线不适合任何吸附模型，但获得的曲线表明酸在活性炭表面上温和保留，这可能部分缓解了在抑制阶段微生物受到影响在处理残留血液的消化时。
水/有机混合物的吸附是一个复杂的现象，因为吸附剂表面的不均匀性和极性分子与含氧表面基团的特定相互作用[29]。活性炭上有机物的吸附平衡主要取决于碳表面的化学性质。非均相氧基团在吸附过程，氢键和水吸附效应中起重要作用[30]，[31]。有机酸的羧酸官能团以阴性形式存在于溶液中（COO -），经历与负碳表面的排斥静电相互作用。与这些排斥力相反，有机酸中的羧基形成H键。Gun'Ko等人。[29]提出形成与H键合机制相关的链或一簇有机酸，这可能导致孔堵塞，类似于水吸附。在图 2b中观察到的不稳定行为是这两种相反机制的净效应的结果。
添加生物炭等吸附剂已被证明可通过减少滞后期和提高厌氧微生物对高酸性条件的抵抗力来增强消化过程[32]。在本实验中，通过添加活性炭观察到类似的效果，即使观察到高VFA含量，也产生更好的性能。在消化批次测试中添加活性炭导致底物完全消化，即使使用较低剂量的活性炭也是如此。然而，这种方法的经济性是不利的，因为当考虑工业消化器的计算时（3500 m 3），添加这种吸附剂会使工厂的运营成本增加50％。）基于Fierro等人提出的经济假设。[33]价格为2500欧元/吨活性炭。
反应器在半连续条件下操作，结果如图3所示。系统在研究开始时表现出低沼气产量，在运行的前八天逐渐增加。一旦相当于HRT的时间段过去，沼气分布变得稳定，平均特定甲烷产量（SMP）值为216±12 mL CH 4 / g VS. 两个反应堆中沼气中的甲烷含量范围为52％至56％。尽管SMP远低于批量测试所获得的值，但考虑到消化发生的不利条件，该结果在任何情况下都是显着的。
从静态反应器的半连续操作获得的特定甲烷产生（SMP）数据（a）。来自RG（b）和RP（c）反应器的挥发性脂肪酸（VFA）测量。铵测量（d）。RG：反应器中添加颗粒形式的活性炭。RP：加入粉末形式的活性炭的反应器。
反应堆呈现出乙酸的初始积累，在大部分运行期间导致VFA严重积聚（图3）。操作20天后达到4000至5000mg / L的值。然而，当实验接近结束时，观察到两个反应器中乙酸含量的下降趋势，该趋势在RG系统的早期阶段开始（在第45天）。尽管存在这种现象，但在实验的最后几天中观察到的乙酸浓度的降低与任何反应器的生物气产量增加无关。
活性炭对乙酸的亲和力显示出相当不规则，在实验的特定小时内获得低吸附容量，并且在24小时吸附试验结束时获得更高的吸附水平。因此，可以推断VFA的吸附可能不会在提高消化性能中起主要作用; 其他现象，如有利于微生物代谢，可能是改善结果背后的原因。
Xu等人已经评估了将活性炭添加到厌氧消化器中。[34]。这些作者报告了这种具有不同粒径的吸附剂的使用，报告了甲醇产生的增加与由酒精和VFA的共生代谢引起的益处相关。因此，在本实验中观察到的VFA的吸附和更快降解导致我们预期对甲烷产生的积极影响。
然后，观察到两个反应器中乙酸的下降趋势可能与微生物找到适当保护位点的能力有关。在RP系统的情况下，这发生在第60天左右，这可能与较低量的保护性位点相关，并且这种碳提供给厌氧微生物群，因为它不能有效地从液相中除去该酸。在RP系统中发现的这种增加的乙酸量解释了在第一个HRT期结束时观察到的每日气体产生的不稳定性。
通常，在评估乙酸的产甲烷发酵时，任何反应器中获得的游离乙酸水平远高于Fukuzaki和同事[35]所报道的抑制水平。RG系统在第24天呈现95μM的最大游离乙酸值，而在第21天RP系统中的最大值为69μM。
在反应器RG的大部分实验期间，总VFA值高于6g / L，并且接近反应器RP的该值。Siegert和Banks报道了抑制阈值为6 g / L [36] ; 因此，在厌氧微生物菌群的极端条件下实现了血液的消化。VFA与总碱度（VFA / TA）的比率也显示在图 3b和c中。当该值低于0.4个单位时，该比率被认为可以很好地指示消化过程的稳定性[27]。在本研究中，补充有颗粒活性炭的反应器在整个操作期间呈现高于该限度的值，清楚地表明所经历的抑制条件的严重性。另一方面，添加粉状活性炭（图 3c）有助于降低该比例并达到稳定水平。这种更好的性能可能受所用碳颗粒尺寸的影响，这允许增强具有多于两个碳原子的酸的同化作用。
在C3-C5酸形式的情况下，这些酸表现出增加的趋势，其在RG系统中更明显。在该反应器的实验期间丙酸浓度连续增加，达到约3000mg / L的最终值（图 3b）。已经报道了丙酸的抑制作用，其值为900mg / L被指示为阈值[37]。基于不同的VFA降解速率和高乙酸和丙酸水平对异构降解引起的抑制作用，异构体的存在与不稳定性有关[38]。。然而，也发表了不同的报告，表明高水平的丙酸不一定会以不利的方式影响甲烷的产生[39]。在本实验中，达到了高水平的丙酸和异构体，并且仍然获得了稳定的生物气产量。向反应器中加入粉末状活性炭影响了异构体的行为。对于后一种系统，C3-C5酸形式（以任何形式）的初始值和最终值之间的差异较小，可能是更好吸附性能的指标（图3c）。
反应器中固相的存在可以保护微生物免受这些恶劣的环境条件的影响，从而允许图3中报道的生物气体进化的稳定行为。然而，当以粉末形式进行活性炭的添加时观察到的这些C3-C5形式的不同行为未反映在改进的性能中。图3c显示了RP系统中VFA的演变。丙酸的平均值为930±270 mg / L，远低于反应器RG，而异戊酸显示出明显的增加趋势，最终值约为700 mg / L. 粉末状碳的较高比表面积可能为这些酸提供更大的吸附能力; 然而，从该系统获得的SMP值不高于RG系统的SMP值，表明在该反应器中获得的较低VFA含量不足以进一步改善消化过程。
在两个反应器的工作期间测量的pH值在7.0-7.5的范围内，碱度值大于15g / L. 测得的VFA值是启动阶段，酸性阶段和超载系统的典型值[40]。在研究结束时，VFA与碱度的比率接近1.0，这导致将消化视为失败的厌氧过程。然而，由于残余血液中高蛋白质水平提供的缓冲能力，从整个过程获得稳定的pH值。
尽管VFA积聚很高，但在消化过程中达到的高氨水平有助于维持高pH值（参见图 3d）。然而，基于Moestedt和同事[41]报告的结果，这些值可以被认为是抑制性的，他们将阈值设定为1.0g / L的NH 3以证明甲烷产生的负面影响。所用活性炭的不同物理性质对铵的释放没有显着影响。在两个研究的反应器中，铵含量呈现相似的分布，在第二保留时间结束时达到约8000mg / L的水平。
细胞聚集是有效甲烷化的关键因素，这是产生专性H 2的产乙酸菌和产甲烷菌之间有效电子转移的直接结果。直接种间电子转移（DIET）是一种互补性代谢，其中自由电子从一个细胞流到另一个细胞而不被分子氢或甲酸等还原分子穿梭[42]。当添加碳基导电材料时，DIET被认为是在厌氧系统中获得更好的简单底物降解率和更高生物气产量的原因[43]，如Rotaru等人所证明的。[44]和赵等人。[45]在研究活性炭的使用时。在本实验中，通过DIET的增强可能同样相关，因为消化的改善可能不能通过吸附现象完全解释。
由于反应器内存在碳颗粒，TS和VS的测量无效。通过热分析和SEM分析在该过程结束时采集的消化物样品。图4显示了接种物样品的热分布以及原始碳样品和在消化结束时从反应器收集的固体所经历的变化。在300和450℃附近经历的质量损失与微生物生物质的存在和从消化过程中获得的残留有机物质有关; 特别是，这些质量损失与样品的有机碳含量有关[46]。图4中的配置文件b和c显示了原始碳的TG曲线以及生物转化后获得的消化物和活性炭的混合物。由于在反应器中积聚的无机材料，在消化过程之后灰分含量有相应的增加。这种增加通常在废物消化过程中观察到，因为有机物的矿化发生[47]。
接种样品的热分析结果（a）和热分析 - 颗粒活性炭/ RG消化物（b）和粉状活性炭/ RP消化物（c）的SEM图像。
图4还显示了相同样品的DTG曲线的差异。对于两个反应器，与活性炭混合的残余有机物质导致在约200℃下的早期质量损失。它还负责消化物稳定化合物与活性炭颗粒之间的相互作用，这在DTG曲线中观察到后者颗粒的早期氧化。消化物通常表现为与不稳定化合物和高温氧化相关的早期质量损失，其通常与顽固化合物或具有复杂结构的有机分子的热降解相关。这些化合物可能已经存在于原始材料中，或者它们可能是在微生物分解过程中产生的 [48]。
SEM图像还显示由于反应器内存在微生物而碳表面经历的变化。该图像显示了消化过程之前的碳表面和在半连续操作结束时获得的固体材料的表面。粗糙度的增加是显着的，在粉末活性炭的情况下更明显（图 4b和c）。
Xu等人的研究。[34]关于厌氧消化池中活性炭的使用，报道了厌氧污泥颗粒的分层结构的发展，其中外层由细菌支配，内层由古细菌支配。这些作者还将消化器性能的改善归因于产甲烷细菌和间质代谢细菌的微生物群体的增加。Methanosarcina和Methanoculleus是主要的物种，还有Bacteroidales，Desulfuromonas和Thermotogaceae，它们在用粉末活性炭操作的反应器中也被发现更丰富。
在另一项研究中，赵等人。[45]报道了在活性炭的帮助下评估厌氧反应器中丙酸盐/丁酸盐降解时微生物种群的变化。Methanosaeta和Methanosarcina物种在其初始种子污泥中构成了群落的主要部分（81.49％），当丙酸盐和/或丁酸盐用作唯一碳源时，其显着减少。然而，他们描述了对基质的互补代谢没有影响。另一方面，Dang等人。[43]报道了Methanosarcina的主要作用（当能够进行DIET时）将导电材料加入厌氧消化器中。这些作者强调了Methanosarcina从导电材料接受电子的好处，因为醋酸盐转化为甲烷产生的能量很少，而这种类型的生物通常在醋酸盐上生长缓慢。通过DIET获得的电子可以增强其代谢，甚至通过乙酸脱羧增加其产生甲烷的能力。
在本研究中，使用活性炭可以消化底物，这是其他方式无法实现的。碳表面微生物的生长可能促进了DIET; 这种现象，除了与抑制化合物的传质限制和活性炭的吸附能力相关的保护作用外，还有助于厌氧微生物降解有机物质。
由于其对铵的吸附能力，添加活性炭以消化残留的血液大大改善了消化过程，导致在批量消化实验期间较低水平的铵。固相的存在（添加颗粒和粉末状活性炭）可能充当微生物的保护层，导致在半连续条件下成功消化。尽管达到了VFA和NH 4 +的抑制水平，但是生物气产量保持低变化，并且这种行为可以通过活性炭颗粒提供的保护性位点的存在来解释。
尽管测试的两个半连续反应器的特定甲烷产量相似，但使用颗粒活性炭导致丙酸和异构体的更高积累。然而，粉末状活性炭的使用导致C3-C5物种更好的同化，可能表明增加了同种异体代谢。
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