L’acidogenesi è la seconda fase delle quattro fasi della digestione anaerobica:
- Idrolisi: Una reazione chimica in cui le particelle sono solubilizzate e i grandi polimeri convertiti in monomeri più semplici;
- Acidogenesi: Una reazione biologica in cui monomeri semplici sono convertiti in acidi grassi volatili;
- Acetogenesi: Una reazione biologica in cui gli acidi grassi volatili sono convertiti in acido acetico, anidride carbonica e idrogeno
- Metanogenesi: Una reazione biologica in cui gli acetati sono convertiti in metano e anidride carbonica, mentre l’idrogeno viene consumato.
La digestione anaerobica è un complesso processo biochimico di reazioni biologicamente mediate da un consorzio di microorganismi per convertire i composti organici in metano e anidride carbonica. È un processo di stabilizzazione, che riduce l’odore, gli agenti patogeni e la riduzione della massa.
I batteri idrolitici formano una varietà di prodotti finali ridotti dalla fermentazione di un dato substrato. Una domanda fondamentale che si pone riguarda le caratteristiche metaboliche che controllano il flusso di carbonio e di elettroni verso un determinato prodotto finale ridotto durante le colture pure e le colture metanogeniche miste di batteri idrolitici. Thermoanaerobium brockii è un batterio idrolitico termofilo rappresentativo, che fermenta il glucosio, attraverso la via di Embden-Meyerhof Parnas. T. brockii è un batterio etero-lattico atipico perché forma idrogeno molecolare (H2), oltre all’acido lattico e all’etanolo. I prodotti finali ridotti della fermentazione del glucosio sono formati enzimaticamente dal piruvato, attraverso i seguenti meccanismi: lattato da lattato deidrogenasi attivata da ] tutto-fosfato (F6P); H2 da piruvato ferredoxina ossidoreduttasi e idrogenasi; ed etanolo attraverso NADH- e NADPH-linked alcol deidrogenasi.
Da parte sua, l’attività acidogenica è stata trovata all’inizio del XX secolo, ma non è stato fino alla metà degli anni ’60 che l’ingegneria della separazione delle fasi è stata assunta al fine di migliorare la stabilità e il trattamento dei digestori di rifiuti. In questa fase, le molecole complesse (carboidrati, lipidi e proteine) sono depolimerizzate in composti solubili dagli enzimi idrolitici (cellulasi, emicellulasi, amilasi, lipasi e proteasi). I composti idrolizzati sono fermentati in acidi grassi volatili (acetato, propionato, butirrato e lattato), composti neutri (etanolo, metanolo), ammoniaca, idrogeno e anidride carbonica.
L’acetogenesi è una delle reazioni principali di questa fase, in questa, i metaboliti intermedi prodotti sono metabolizzati ad acetato, idrogeno e gas carbonico dai tre gruppi principali di batteri:
- omoacetogeni;
- sintetici; e
- solforoduttori.
Per la produzione di acido acetico sono considerati tre tipi di batteri:
- Clostridium aceticum;
- Acetobacter woodii; e
- Clostridium termoautotrophicum.
Winter y Wolfe, nel 1979, hanno dimostrato che A. wodii in associazione sintropica con Methanosarcina produce metano e anidride carbonica dal fruttosio, invece di tre molecole di acetato. Moorella thermoacetica e Clostridium formiaceticum sono in grado di ridurre il gas carbonico ad acetato, ma non hanno idrogenasi che inabilitano l’uso dell’idrogeno, quindi possono produrre tre molecole di acetato dal fruttosio. L’acido acetico è ugualmente un co-metabolita della fermentazione dei substrati organici (zuccheri, glicerolo, acido lattico, ecc.) da diversi gruppi di microrganismi che producono diversi acidi: *Batteri propionici (propionato + acetato);
- Clostridium (butirrato + acetato);
- Enterobatteri (acetato + lattato); e
- Batteri etero-fermentativi (acetato, propionato, butirrato, valerato, ecc.).