可再生能源在過去的幾十年受到國際社會很大的注意,。生物質(zhì)是最古老和最有前途的能源之一,，包括有機和動物垃圾、廢水,，能源作物,，農(nóng)業(yè)和工業(yè)殘余物，它們都能用來生產(chǎn)生物燃料?，F(xiàn)在,，生物質(zhì)提供全球能量總需求的14%左右，對全球經(jīng)濟有重要貢獻,。有幾種轉(zhuǎn)換技術(shù)可用于生物質(zhì)能開發(fā),，就是：直接燃料（占全球生物能生產(chǎn)的97%左右），氣化,，熱解和生物學處理,。后者同其他技術(shù)相比，有經(jīng)濟上和環(huán)境上的長處,。生物質(zhì)能用生物學方法轉(zhuǎn)化為液體和氣體燃料,，如乙醇、甲醇,、甲烷和氫,，后者近來被稱為未來的燃料。

氫是一種清潔的和對環(huán)境友善的燃料,，當燃燒時它產(chǎn)生水而不是溫室氣體,。它可從可再生原料（如有機垃圾）生產(chǎn)，具有高能量產(chǎn)出（122kJ/g）,，因為它重量輕,。另外，氫能通過燃料電池用來直接產(chǎn)生電,。使用氫的短處之一是難安全儲存,，特別是在汽車上。但是,，這問題能通過使用金屬的氫化物和碳納米管克服,，它可逆地在室溫和低壓吸附氫。這些技術(shù)仍在在顯著的技術(shù)障礙,，而克服它們是一個活躍的研究領域,。

生物學氫生產(chǎn)是幾種生產(chǎn)氫的方法的一種，在過去十年受到特別注意,。生物氫能由青色細菌和藻通過光分解水而產(chǎn)生,，或由光合作用和化學合成發(fā)酵菌產(chǎn)生,。厭氧發(fā)酵細菌產(chǎn)生氫無需光能，因此產(chǎn)氫成本比光合作用工藝低340倍,。另外,，已清楚地知道，在發(fā)酵過程中,，碳水化合物是氫的來源,，因此，含大量碳水化合物的廢物/廢水或農(nóng)業(yè)殘余物,，可被認為是潛在氫來源,。葡萄糖和蔗糖是在實驗室中被研究得最多的發(fā)酵基質(zhì)。在發(fā)酵過程中,，各種糖的降解是被氫和各種代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生伴隨著的,，這些代謝產(chǎn)物主要是揮發(fā)性脂肪酸（乙酸、丙酸和丁酸）,、乳酸和乙醇,。氫的產(chǎn)出隨最后代謝產(chǎn)物而變化。乙醇和丁酸的產(chǎn)生有利氫產(chǎn)生,，而低氫產(chǎn)出是同還原性的代謝產(chǎn)物如丙酸,、乳酸和乙醇有關聯(lián)的。

但是,，混合酸發(fā)酵工藝在葡萄糖被梳狀芽孢桿菌降解時,，產(chǎn)生的丁酸鹽比乙酸鹽多。這種菌用丙酮酸鹽鐵霉素氧化還原酶和產(chǎn)氫酶的活動來產(chǎn)生氫,。孢子形成梳狀芽孢干菌是通過熱處理從自然環(huán)境挑選的,。煮沸的經(jīng)過厭氧消化的污泥顯示,，能成功地起動輸入葡萄糖的實驗室規(guī)模的連續(xù)式生物學反應器,。由發(fā)酵細菌產(chǎn)生氫，高度取決于工藝過程的狀況,，如pH值,，液體滯留期和氣體分壓，它們影響著微生物代謝平衡,，因而影響發(fā)酵最終產(chǎn)物,。一般地說，產(chǎn)酸培養(yǎng)基中主導的代謝作用強烈地取決于微生物培養(yǎng)基的pH值,，氫的產(chǎn)生受低和高ph值兩方面的壓抑,。有報告稱，最大氫產(chǎn)出在培養(yǎng)基介質(zhì)的pH值在5到6之間獲得,。另有研究者稱,，最佳氫產(chǎn)生在pH值小于5的情況下出現(xiàn),。因此，為了維持滿意的氫生產(chǎn),，控制pH值是很重要的,。

發(fā)酵性氫生產(chǎn)（產(chǎn)酸)工藝，并不顯著減小輸入原料的有機物含量,。通常在產(chǎn)氫過程中,，COD去除率低于20%，這對應于2.5克分子量（氫）/克分子量（葡萄糖）的平均氫產(chǎn)量,。COD可在隨后的厭氧消化步驟中被去除,，而有機物含量則轉(zhuǎn)化為甲烷。報告發(fā)表在《Bioresource  Technology》的一個研究,，探究怎樣把甜高梁生物質(zhì)作為氫的來源,，并從氫反應器排出物生產(chǎn)甲烷，同時使有機物質(zhì)穩(wěn)定化,。一般而言,，來自能源作物（如甜高梁）的生物質(zhì)，能用來做生產(chǎn)氫的原料,。甜高梁是一種一年生C4植物,，具有高光合作用效率的特點。它是一種高生物質(zhì)產(chǎn)出并富含碳水化合物的作物,。它的稈主要由蔗糖和葡萄糖構(gòu)成,，前者的量達到干物質(zhì)的55%，后者則達到干物質(zhì)的3.2%,。它還含有纖維素（12.4%）和半纖維素（10.2%）,。甜高梁富有容易發(fā)酵的各種糖，因此它被認為是用發(fā)酵方法生產(chǎn)氫的出色原材料,。全面地看,，在多種近來被考察能否做能原材料的“新作物”中，甜高梁看來是最有前途的一種,。至今,，乙醇和甲烷是最為人熟知的用微生物從甜高梁生產(chǎn)的物質(zhì)。從一些研究的結(jié)果綜合起來看,，由甜高梁生產(chǎn)的乙醇的能量產(chǎn)出為6500-8900kJ/kg干甜高梁生物質(zhì)和1400-2700kJ/kg新鮮甜高梁生物質(zhì),，這里假定乙醇的能量產(chǎn)出為26500kJ/kg。

實驗結(jié)果顯示,，最高氫生產(chǎn)率（2550mL/d）在6小時的液體滯留期下獲得,，而每公斤甜高梁的氫最高產(chǎn)出（10.4LH2/kg甜高梁）在12小時的液體滯留期下獲得。實驗證實,，產(chǎn)氫反應器的排出物是生產(chǎn)甲烷的理想基質(zhì),，產(chǎn)出約為29LCH4/kg甜高梁,。甜高梁榨取工藝殘留物的厭氧消化，產(chǎn)出78LCH4/kg甜高梁,。這個實驗表明,，生物氫生產(chǎn)能十分高效率地同隨后的甲烷生產(chǎn)步驟結(jié)合，因而甜高梁能是一種理想的綜合氣體的燃料生產(chǎn)的基質(zhì),。