Cultivation of Leptolyngbya sp. in seawater and CO₂ fixation
Loading...
Date
2025-07-07
Authors
Τζάνης, Θωμάς
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) στην ατμόσφαιρα αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους περιβαλλοντικούς κινδύνους της εποχής μας. Παράλληλα, εντείνεται η ανάγκη για βιώσιμες τεχνολογίες παραγωγής βιοπροϊόντων που θα μπορούσαν να υποκαταστήσουν προϊόντα ορυκτής προέλευσης. Σε αυτό το πλαίσιο, η αξιοποίηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών, όπως τα κυανοβακτήρια, αναδεικνύεται ως μία ιδιαίτερα υποσχόμενη στρατηγική για τη δέσμευση CO₂ και την παραγωγή προϊόντων προστιθέμενης αξίας. Επιπλέον, η ανάπτυξή τους σε μέσα όπως το θαλασσινό νερό, αντί του γλυκού, συνεισφέρει στη διατήρηση πολύτιμων φυσικών πόρων, καθιστώντας τη διαδικασία ακόμη πιο βιώσιμη και φιλική προς το περιβάλλον. Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην καλλιέργεια του κυανοβακτηρίου Leptolyngbya sp. σε φυσικό θαλασσινό νερό, ενός στελέχους που επιλέχθηκε ειδικά λόγω της περιορισμένης βιβλιογραφίας σχετικά με τη συμπεριφορά και την απόδοσή του υπό τέτοιες συνθήκες. Το ερευνητικό αυτό κενό καθιστά το Leptolyngbya sp. μια πολλά υποσχόμενη επιλογή για τη διερεύνηση της ικανότητάς του να δεσμεύει CO₂ και να παράγει πολύτιμα βιοπροϊόντα. Αρχικά, πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε ασυνεχή αντιδραστήρες υπό διαφορετικά επίπεδα αλατότητας, με στόχο την αξιολόγηση της ικανότητας προσαρμογής του οργανισμού. Στη συνέχεια, η καλλιέργεια πραγματοποιήθηκε σε σύστημα συγκοινωνούντων δοχείων, με παροχή CO₂ είτε μέσω του ατμοσφαιρικού αέρα (0,04%) είτε μέσω μίγματος εμπλουτισμένου με καθαρό CO₂ (έως 1%). Παράλληλα, η παραγόμενη βιομάζα αναλύθηκε ως προς την περιεκτικότητά της σε λιπίδια, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και χρωστικές ουσίες, ενώ παρακολουθούνταν τα επίπεδα CO₂ για την αξιολόγηση της απόδοσης δέσμευσης του. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το Leptolyngbya sp. μπορεί να αναπτυχθεί αποτελεσματικά σε θαλασσινό νερό, συμβάλλοντας ταυτόχρονα στην απομάκρυνση θρεπτικών συστατικών και στη δέσμευση CO₂. Η υψηλότερη συγκέντρωση βιομάζας (1,8 g L⁻¹) επιτεύχθηκε στο πείραμα με ελάχιστη χρήση χημικών προσθέτων και πλαστικά πληρωτικά υλικά για την προσκόλληση και ανάπτυξη της βιομάζας, αν και παρατηρήθηκε επίσης ισχυρή ανάπτυξη και σε άλλες συνθήκες (1,2 g L⁻¹). Σε όλα τα πειράματα, η βιομάζα παρουσίασε υψηλή εριεκτικότητα σε πρωτεΐνες (~30% w/w) και λιπίδια (~30% w/w), με χαμηλότερη αναλογία υδατανθράκων (~12% w/w). Όσον αφορά τη δέσμευση CO₂, το σύστημα με ατμοσφαιρικό αέρα και περιορισμένες χημικά σε συνδυασμό με πλαστικά πληρωτικά υλικά αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματικό, μειώνοντας τα επίπεδα CO₂ από 420 ppm (ατμοσφαιρικά) σε μόλις 15 ppm (μείωση 96,4%), αποδεικνύοντας την υψηλή του αποδοτικότητα στη δέσμευση και τον μετριασμό του ατμοσφαιρικού CO₂. Αντίστοιχα, το σύστημα που λειτούργησε με αυξημένες συγκεντρώσεις CO₂ παρουσίασε επίσης ενθαρρυντικά αποτελέσματα, επιτυγχάνοντας παραγωγή βιομάζας 1,4 g L⁻¹ και σημαντική μείωση των επιπέδων CO₂—κατά 68% σε συγκέντρωση 0,5% CO₂ και κατά 32% σε 1% CO₂, αντίστοιχα. Η χρήση φυσικού θαλασσινού νερού ως καλλιεργητικού μέσου μειώνει σημαντικά το λειτουργικό κόστος, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα της διαδικασίας. Συνολικά, η μελέτη καταδεικνύει ότι η καλλιέργεια του Leptolyngbya sp. σε θαλάσσιο περιβάλλον αποτελεί μια αποδοτική, περιβαλλοντικά φιλική και οικονομικά βιώσιμη προσέγγιση για τη δέσμευση CO₂ και την παραγωγή βιοπροϊόντων, συμβάλλοντας ενεργά στη μετάβαση προς μια κυκλική και πράσινη οικονομία.
Description
Keywords
Cyanobacteria, CO2 fixation, Seawater