Biologically Induced Hydrogen Production Drives High Rate/High Efficiency Microbial Electrosynthesis of Acetate from Carbon Dioxide

ChemElectroChem

Volumn 3, Issue 4, 2016, Pages 581-591

  Jourdin, Ludovic ^a,b   Lu, Yang ^a   Flexer, Victoria ^a,c   Keller, Jurg ^a   Freguia, Stefano ^a  

^a UNIVERSITY OF QUEENSLAND   (Australia)

^b WAGENINGEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^c Centro de Investigaciones y Transferencia Jujuy Conicet   (Argentina)

Author keywords

Biofilms; Biohydrogen; Carbon dioxide fixation; Electron transfer; Microbial electrosynthesis

Indexed keywords

BIOFILMS; CARBON DIOXIDE; ELECTRODES; ELECTRON TRANSITIONS; MASS TRANSFER; SOLUTIONS; SYNTHESIS (CHEMICAL);

BIO-HYDROGEN; CARBON DIOXIDE FIXATION; CU NANO-PARTICLES; ELECTRODE SURFACES; ELECTRON TRANSFER; ELECTRON TRANSFER PATHWAYS; MICROBIAL ELECTROSYNTHESIS; PRODUCTION RATES;

HYDROGEN PRODUCTION;

EID: 84954305774     PISSN: None     EISSN: 21960216     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/celc.201500530     Document Type: Article

References (68)

1. K. Rabaey, R. A. Rozendal, Nat. Rev. Microbiol. 2010, 8, 706-716.
2. R. Ganigué, S. Puig, P. Batlle-Vilanova, M. D. Balaguer, J. Colprim, Chem. Commun. 2015, 51, 3235-3238.
3. M. Mikkelsen, M. Jørgensen, F. C. Krebs, Energy Environ. Sci. 2010, 3, 43-81.
4. D. R. Lovley, K. P. Nevin, Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24, 385-390.
5. K. P. Nevin, T. L. Woodard, A. E. Franks, Z. M. Summers, D. R. Lovley, mBio 2010, 1, 1-4.
6. L. Jourdin, T. Grieger, J. Monetti, V. Flexer, S. Freguia, Y. Lu, J. Chen, M. Romano, G. G. Wallace, J. Keller, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 13566-13574.
7. P. Batlle-Vilanova, S. Puig, R. Gonzalez-Olmos, M.D. Balaguer, J. Colprim, J. Chem. Technol. Biotechnol., DOI: 10.1002/jctb.4657.
8. N. Xafenias, V. Mapelli, Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 21864-21875.
9. E. V. LaBelle, C. W. Marshall, J. A. Gilbert, H. D. May, PLoS One 2014, 9, e109935.
10. L. Jourdin, S. Freguia, B. C. Donose, J. Chen, G. G. Wallace, J. Keller, V. Flexer, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 13093-13102.
11. T. Zhang, H. Nie, T. S. Bain, H. Lu, M. Cui, O. L. Snoeyenbos-West, A. E. Franks, K. P. Nevin, T. P. Russell, D. R. Lovley, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 217-224.
12. S. Min, Y. Jiang, D. Li, J. Microbiol. Biotechnol. 2013, 23, 1140-1146.
13. C. W. Marshall, D. E. Ross, E. B. Fichot, R. S. Norman, H. D. May, Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 6023-6029.
14. C. W. Marshall, D. E. Ross, E. B. Fichot, R. S. Norman, H. D. May, Appl. Environ. Microbiol. 2012, 78, 8412-8420.
15. K. P. Nevin, S. A. Hensley, A. E. Franks, Z. M. Summers, J. Ou, T. L. Woodard, O. L. Snoeyenbos-West, D. R. Lovley, Appl. Environ. Microbiol. 2011, 77, 2882-2886.
16. L. Jourdin, S. Freguia, B. C. Donose, J. Keller, Bioelectrochemistry 2015, 102, 56-63.
17. S. A. Patil, J. B. A. Arends, I. Vanwonterghem, J. vanMeerbergen, K. Guo, G. W. Tyson, K. Rabaey, Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 8833-8843.
18. C. G. S. Giddings, K. Nevin, T. Woodward, D. R. Lovley, C. S. Butler, Front. Microbiol. 2015, 6, 468.
19. G. Mohanakrishna, J. S. Seelam, K. Vanbroekhoven, D. Pant, Faraday Discuss. 2015, 183, 445.
20. S. Bajracharya, A. terHeijne, X. D. Benetton, K. Vanbroekhoven, C. J. Buisman, D. P. Strik, D. Pant, Bioresour. Technol. 2015, 195, 14.
21. U. Schröder, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2619-2629.
22. L. Huang, J. M. Regan, X. Quan, Bioresour. Technol. 2011, 102, 316-323.
23. D. R. Lovley, Environ. Microbiol. Rep. 2011, 3, 27-35.
24. M. Rosenbaum, F. Aulenta, M. Villano, L. T. Angenent, Bioresour. Technol. 2011, 102, 324-333.
25. E. Blanchet, F. Duquenne, Y. Rafrafi, L. Etcheverry, B. Erable, A. Bergel, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 3731-3744.
26. S. Pratt, Z. Yuan, D. Gapes, M. Dorigo, R. J. Zeng, J. Keller, Biotechnol. Bioeng. 2002, 81, 482-495.
27. S. Freguia, K. Rabaey, Z. Yuan, J. Keller, Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 2915-2921.
28. R. A. Rozendal, H. V. M. Hamelers, G. J. W. Euverink, S. J. Metz, C. J. N. Buisman, Int. J. Hydrogen Energy. 2006, 31, 1632-1640.
29. A. W. Jeremiasse, H. V. M. Hamelers, C. J. N. Buisman, Bioelectrochemistry 2010, 78, 39-43.
30. R. A. Rozendal, A. W. Jeremiasse, H. V. M. Hamelers, C. J. N. Buisman, Environ. Sci. Technol. 2008, 42, 629-634.
31. R. Sleat, R. A. Mah, R. Robinson, Int. J. Syst. Bacteriol. 1985, 35, 10-15.
32. A. Willems, J. Busse, M. Goor, B. Pot, E. Falsen, E. Jantzen, B. Hoste, M. Gilles, K. Kersters, G. Auling, J. DeLey, Int. J. Syst. Bacteriol. 1989, 39, 319-333.
33. Z.-i. Kimura, S. Okabe, J. Gen. Appl. Microbiol. 2013, 59, 261-266.
34. Z. I. Kimura, S. Okabe, ISME J. 2013, 7, 1472-1482.
35. C.-Y. Lai, X. Yang, Y. Tang, B. E. Rittmann, H.-P. Zhao, Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 3395-3402.
36. H. Park, Y.-J. Choi, D. Pak, Biotechnol. Lett. 2005, 27, 949-953.
37. F. A. Armstrong, J. Hirst, Proc. Natl. Acad. Sci. 2011, 108, 14049-14054.
38. U. Deppenmeier, V. Müller in Life Close to the Thermodynamic Limit: How Methanogenic Archaea Conserve Energy, Springer, 2008, pp.123-152.
39. J. Yu, Trends Biotechnol. 2014, 32, 5-10.
40. B.-J. Ni, H. Liu, Y.-Q. Nie, R. J. Zeng, G.-C. Du, J. Chen, H.-Q. Yu, Biotechnol. Bioeng. 2011, 108, 345-353.
41. F. Zhang, J. Ding, Y. Zhang, M. Chen, Z.-W. Ding, M. C. M. vanLoosdrecht, R. J. Zeng, Water Res. 2013, 47, 6122-6129.
42. B. S. Kim, S. C. Lee, S. Y. Lee, H. N. Chang, Y. K. Chang, S. I. Woo, Biotechnol. Bioeng. 1994, 43, 892-898.
43. K. Tanaka, A. Ishizaki, T. Kanamaru, T. Kawano, Biotechnol. Bioeng. 1995, 45, 268-275.
44. K. P. Nevin, B. C. Kim, R. H. Glaven, J. P. Johnson, T. L. Woodward, B. A. Methé, R. J. Didonato Jr, S. F. Covalla, A. E. Franks, A. Liu, D. R. Lovley, PLoS One 2009, 4, 1-11.
45. B. Beverskog, I. Puigdomenech, J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 3476-3483.
46. J. Ahmed, P. Trinh, A. M. Mugweru, A. K. Ganguli, Solid State Sci. 2011, 13, 855-861.
47. E. Aslan, I. H. Patir, M. Ersoz, Chem. Eur. J. 2015, 21, 4585.
48. B. Kumar, S. Saha, M. Basu, A. K. Ganguli, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 4728-4735.
49. C. C. Văduva, N. Vaszilcsin, A. Kellenberger, M. Medeleanu, Int. J. Hydrogen Energy. 2011, 36, 6994-7001.
50. B. Khodashenas, H. R. Ghorbani, Korean J. Chem. Eng. 2014, 31, 1105-1109.
51. R. Ramanathan, M. R. Field, A. P. O'Mullane, P. M. Smooker, S. K. Bhargava, V. Bansal, Nanoscale 2013, 5, 2300-2306.
52. O. Rubilar, M. Rai, G. Tortella, M. C. Diez, A. B. Seabra, N. Durán, Biotechnol. Lett. 2013, 35, 1365-1375.
53. S. SaifHasan, S. Singh, R. Y. Parikh, M. S. Dharne, M. S. Patole, B. Prasad, Y. S. Shouche, J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 3191-3196.
54. M. R. Salvadori, R. A. Ando, C. A. O. doNascimento, B. Corrêa, PLoS One 2014, 9, e87968.
55. S. Shantkriti, P. Rani, Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2014, 3, 374-383.
56. J. S. Deutzmann, M. Sahin, A. M. Spormann, mBio 2015, 6, e00496.
57. A. Kundu, J. N. Sahu, G. Redzwan, M. A. Hashim, Int. J. Hydrogen Energy. 2013, 38, 1745-1757.
58. M. F. Manuel, V. Neburchilov, H. Wang, S. R. Guiot, B. Tartakovsky, J. Power Sources 2010, 195, 5514-5519.
59. D. Gapes, J. Keller, Biotechnol. Bioeng. 2001, 76, 361-375.
60. W. Manz, U. Szewzyk, P. Ericsson, R. Amann, K. H. Schleifer, T. A. Stenström, Appl. Environ. Microbiol. 1993, 59, 2293-2298.
61. A. Engelbrektson, V. Kunin, K. C. Wrighton, N. Zvenigorodsky, F. Chen, H. Ochman, P. Hugenholtz, The ISME journal. 2010, 4, 642-647.
62. A. M. Bolger, M. Lohse, B. Usadel, Bioinformatics 2014, 30, 170.
63. A. P. Masella, A. K. Bartram, J. M. Truszkowski, D. G. Brown, J. D. Neufeld, BMC Bioinf. 2012, 13, 31.
64. W. R. Pearson, T. Wood, Z. Zhang, W. Miller, Genomics 1997, 46, 24-36.
65. J. G. Caporaso, J. Kuczynski, J. Stombaugh, K. Bittinger, F. D. Bushman, E. K. Costello, N. Fierer, A. G. Pena, J. K. Goodrich, J. I. Gordon, Nat. Methods 2010, 7, 335-336.
66. R. C. Edgar, Bioinformatics 2010, 26, 2460-2461.
67. D. McDonald, M. N. Price, J. Goodrich, E. P. Nawrocki, T. Z. DeSantis, A. Probst, G. L. Andersen, R. Knight, P. Hugenholtz, ISME J. 2012, 6, 610-618.
68. J. J. Werner, O. Koren, P. Hugenholtz, T. Z. DeSantis, W. A. Walters, J. G. Caporaso, L. T. Angenent, R. Knight, R. E. Ley, ISME J. 2012, 6, 94-103.