Καλλιέργεια του κυανοβακτηρίου Chlorogloeopsis fritschii σε υγρή αναερόβια απορροή με σκοπό την παραγωγή βιοπλαστικών
Loading...
Date
2025-03-07
Authors
Μωραΐτη, Εριφύλη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Το πλαστικό ως υλικό ξεκίνησε να διαδίδεται από το 1950, όπου οι άνθρωποι άρχισαν να αντιλαμβάνονται την χρησιμότητά του σε πολλές εφαρμογές της καθημερινότητας. Από την άλλη, η κατανάλωση του πλαστικού όλα αυτά τα χρόνια έχει δημιουργήσει τεράστιο όγκο αποβλήτων, τα υπολείμματα των οποίων έχουν καταστροφικές συνέπειες για το περιβάλλον και τους ζωντανούς οργανισμούς. Για τον λόγο αυτό, είναι επιτακτική η ανάγκη εύρεσης εναλλακτικών μορφών, όπως είναι τα βιοπλαστικά. Οι πολύ-υδροξυ-αλκανοϊκοί εστέρες (PHAs) είναι βιοπολυμερή, με ιδιότητες παρόμοιες με τα συμβατικά πλαστικά, που μπορούν να συσσωρεύονται ενδοκυτταρικά των φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών. Ωστόσο, η καλλιέργεια των κυανοβακτηρίων με σκοπό την παραγωγή βιοπλαστικών αποτελεί μια δαπανηρή διεργασία. Η αξιοποίηση αποβλήτων ως υπόστρωμα για την καλλιέργεια των κυανοβακτηρίων μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος τη διεργασίας και κατ’ επέκταση του επιθυμητού προϊόντος. Μεταξύ των διάφορων ρευμάτων αποβλήτων, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι απορροές που προκύπτουν από τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης, καθώς παράγονται σε μεγάλες ποσότητες και περιέχουν τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη των κυανοβακτηρίων.
Η διπλωματική αυτή εστιάζει, αφενός, στην ικανότητα ανάπτυξης και, αφετέρου, στην δυνατότητα παραγωγής πολύ-υδροξυ-αλκανοϊκών εστέρων από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, και συγκεκριμένα από το κυανοβακτήριο Chlorogloeopsis fritschii σε υπόστρωμα αναερόβιας απορροής από αγροτοκτηνοτροφικά απόβλητα.
Οι καλλιέργειες του κυανοβακτηρίου C. fritschii πραγματοποιήθηκαν σε κυλινδρικούς φωτοβιοαντιδραστήρες στους 35 οC, με παροχή αέρα (0.5 L min-1) και υπό συνεχή φωτισμό μέσω ταινιών LED. Για τη μελέτη της ανάπτυξης του κυανοβακτηρίου μελετήθηκε η αυτότροφη ανάπτυξή του σε συνθετικό υπόστρωμα, ενώ η αναερόβια απορροή αξιοποιήθηκε σε συγκεντρώσεις 10% v/v και 100% v/v. Όσον αφορά τη μελέτη της συσσώρευσης βιοπλαστικού αξιοποιήθηκαν οι ίδιες συγκεντρώσεις αναερόβιας απορροής, χωρίς αμμωνιακό άζωτο, και το συνθετικό υπόστρωμα χωρίς την πηγή αζώτου. Τόσο στην περίπτωση της ανάπτυξης όσο και της συσσώρευσης βιοπλαστικού, η αξιοποίηση της μη αραιωμένης απορροής δεν έδωσε τα επιθυμητά αποτελέσματα. Η μέγιστη συγκέντρωση βιομάζα παρατηρήθηκε κατά την αυτότροφη ανάπτυξη ίση με 1.4 g L-1 την 11η ημέρα της καλλιέργειας. Κατά την καλλιέργεια σε 10% v/v αναερόβια απορροή , το είδος, μετά από 6 ημέρες προσαρμογής, έφτασε σε μέγιστη συγκέντρωση βιομάζας ίση με 0.5 g L-1, ενώ πραγματοποιήθηκε βιοεξυγίανση του αποβλήτου, με τα ποσοστά αφαίρεσης του χημικά απαιτούμενου οξυγόνου, ολικού αζώτου και ολικού φωσφόρου να είναι 27 %, 98% και 45%, αντίστοιχα. Η μέγιστη συγκέντρωση βιοπλαστικού, σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, παρατηρήθηκε κατά την καλλιέργεια σε 10% v/v απόβλητο σε ποσοστό 10% w/w, ενώ η αντίστοιχη τιμή στο συνθετικό υπόστρωμα ανήλθε σε 2% w/w
Description
Keywords
Βιοπλαστικά, Κυανοβακτήρια, Χωνεμένη αναερόβια απορροή, Βιωσιμότητα