Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Βελτιστοποίηση της ανάπτυξης, διαχωρισμού και ξήρανσης καλλιεργειών μικροφυκών του στελέχους Stichococcus sp

Tsantopoulou Eleftheria

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία συγκρίνει τις διάφορες συνθήκες ανάπτυξης, διαχωρισμού και ξήρανσης του στελέχους μικροφυκών Stichococcus sp. με σκοπό την εύρεση των βέλτιστων μεθόδων ώστε να μεγιστοποιηθεί η παραγωγή ξηρής βιομάζας και βιο-προϊόντων (πρωτεΐνες, λιπίδια, υδατάνθρακες, ολική χλωροφύλλη και β-καροτένιο). Εξετάζεται επιπλέον η ενεργειακή αποδοτικότητα των μεθόδων διαχωρισμού και αφυδάτωσης βιομάζας.Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκαν δύο στελέχη Stichococcus sp., το άγριο και ένα μεταλλαγμένο στέλεχος με χαμηλότερη χλωροφύλλη και υψηλότερη βιομάζα. Τα μικροφύκη καλλιεργήθηκαν σε μικρή κλίμακα (ποτήρια ζέσεως) και σε φωτο-βιοαντιδραστήρα (μόνο άγριο στέλεχος) και στις δύο περιπτώσεις με χρήση γυαλιού αμμοβολής στον πυθμένα για την προσκόλληση των κυττάρων πάνω σε αυτό. Κατά την ανάπτυξη των μικροφυκών στα ποτήρια ζέσεων, έγιναν δοκιμές ως προς τον τύπο φωτισμού (σταθερός/με αναλαμπές), τη συγκέντρωση NaNO3 (0,25/0,75 g L-1) και την πενία αζώτου (3 ημέρες). Απεδείχθη ότι η παραγωγή ξηρής βιομάζας και ολικών βιο-προϊόντων βελτιστοποιείται, όταν οι συνθήκες ανάπτυξης είναι: σταθερός φωτισμός και 0,75 g L-1 NaNO3. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο τύπος φωτισμού και η πενία αζώτου δεν έχουν καθοριστικό ρόλο στα τελικά αποτελέσματα. Η ανάπτυξη στο φωτο-βιοαντιδραστήρα έγινε σε συνθήκες φωτισμού με αναλαμπές και 0,75 g L-1 NaNO3. Η συγκέντρωση ξηρής βιομάζας από το φωτο-βιοαντιδραστήρα είναι 49,17 g L-1 και των ολικών βιο-προϊόντων είναι 41,70 g L-1.Στη συνέχεια, για τη βελτιστοποίηση διαχωρισμού βιομάζας έγινε σύγκριση μεταξύ των διεργασιών φυγοκέντρισης, διήθησης, κροκίδωσης, σε σχέση με την απομάκρυνση βιομάζας από σύστημα καλλιέργειας ακινητοποιημένων κυττάρων. Η απόξεση βιομάζας αν και σημειώνει χαμηλή ανάκτηση (0,22 g/150 mL), φαίνεται να είναι η πιο ενεργειακά αποδοτική, απαιτώντας τη χαμηλότερη κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος (0,7 kWh kg-1) και το υπερκείμενο υγρό καλλιέργειας θα μπορούσε να επαναχρησιμοποιηθεί ως προκαλλιέργεια σε επόμενους κύκλους καλλιέργειας.Για να βρεθεί η βέλτιστη μέθοδος ξήρανσης της βιομάζας, δοκιμάστηκαν τρεις τρόποι, συναγωγή, ηλιακή ξήρανση και λυοφιλίωση. Ο πιο γρήγορος τρόπος αποδείχθηκε η συναγωγή (5 h) όμως αποδείχθηκε και ο τρόπος με τη μεγαλύτερη ενεργειακή απαίτηση (58,5 kWh kg-1). Από την άλλη, για την ηλιακή ξήρανση απαιτούνται 6,5 h και μηδενική ενέργεια. Η λυοφιλίωση είναι μια μέθοδος που ολοκληρώνεται σε 8 h και έχει ενεργειακή απαίτηση 49,7 kWh kg-1. Καμία μέθοδος δεν μπορεί να χαρακτηριστεί βέλτιστη με μόνο αυτά τα αποτελέσματα, καθώς η συναγωγή είναι ασύμφορη ενεργειακά, η ηλιακή ξήρανση είναι μια μέθοδος που δεν είναι βάσιμη καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους και η λυοφιλίωση είναι χρονοβόρα. Έτσι, λαμβάνονται υπόψη οι τελικές συγκεντρώσεις του κάθε βιο-προϊόντος χωριστά που προκύπτουν από κάθε μια από τις μεθόδους ξήρανσης. Παρατηρείται ότι η μέγιστη παραγωγή λιπιδίων (0,26 g g-1 ξηρής βιομάζας), ολικής χλωροφύλλης (6,99 mg g-1 ξηρής βιομάζας) και β-καροτένιου (1,44 mg g-1 ξηρής βιομάζας) προέρχεται από τη μέθοδο της λυοφιλίωσης. Έπειτα, η βέλτιστη συγκέντρωση των υδατανθράκων προέρχεται από ξήρανση σε κλίβανο (0,45 g g-1 ξηρής βιομάζας) ενώ φαίνεται ότι η παραγωγή των πρωτεϊνών δεν επηρεάζεται από το τρόπο ξήρανσης.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες