He returned to St. Petersburg for the period 1891–1905, and headed the division of general microbiology of the Institute of Experimental Medicine; during this period, he identified the obligate anaerobe Clostridium pasteurianum, which is capable of fixing atmospheric nitrogen.
Han vendte tilbage til Sankt Petersborg i perioden 1891-1905 og stod i spidsen for afdelingen for generel mikrobiologi i Institut for Eksperimentel Medicin, og i denne periode identificerede han den obligate anaerobe Clostridium pasteurianum, som er i stand til at fiksere atmosfærisk kvælstof.