Μελέτη παραγωγής βιοπλαστικών από μικροφύκη
Loading...
Date
2023-10-13
Authors
Βασιλείου, Αθανασία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Τα πλαστικά υλικά είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με τις ανάγκες των σύγχρονων κοινωνιών. Η χρήση ωστόσο των συμβατικών πλαστικών πετροχημικής προέλευσης είναι ανεξέλεγκτη και η συσσώρευσή τους στο περιβάλλον αναγνωρίζεται ως μία από τις πιο κρίσιμες περιβαλλοντικές προκλήσεις. Κάθε χρόνο παράγονται εκατομμύρια τόνοι πλαστικών καθιστώντας αναγκαία την εύρεση εναλλακτικών και βιώσιμων πλαστικών υλικών. Μια υποσχόμενη εναλλακτική έναντι των συμβατικών πλαστικών είναι τα βιοδιασπώμενα πολυμερή βιολογικής προέλευσης όπως οι πολυ(ύδροξυ αλκανοϊκοί) εστέρες (PHAs). Αρκετές μελέτες αναφέρουν την παραγωγή PHAs από μικροφύκη και κυανοβακτήρια. Ωστόσο, η παραγωγή PHAs από φωτοσυνθετικούς μικροοργανισμούς σε βιομηχανική κλίμακα είναι περιορισμένη εξαιτίας του υψηλού κόστους. Η αξιοποίηση των αποβλήτων ως μέσο ανάπτυξης για την καλλιέργεια των μικροφυκών μπορεί να συμβάλλει στη μείωση του κόστους παραγωγής έως 50%.
Στο πλαίσιο αυτό, αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη παραγωγής βιοδιασπώμενων βιοπλαστικών από μικροφύκη χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα τη χωνεμένη ιλύ που προκύπτει από τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν τα είδη Chlorella vulgaris, Chlorococcum oleofaciens, Chlorella minutissima, Euglena gracilis και Chromochloris zofingiensis για την ενδοκυτταρική συσσώρευση πολυ(3 – υδροξυβουτυρικού) εστέρα (PHB). Τα είδη αυτά καλλιεργήθηκαν μιξότροφα σε κωνικές φιάλες των 500 mL υπό ελεγχόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες (400 μmol φωτονίων m-2 s-1, 25 oC και 0.5 L αέρα min-1), ενώ το υπόστρωμα της καλλιέργειας αποτέλεσε η αραιωμένη απορροή της αναερόβιας χώνευσης αγροκτηνοτροφικών αποβλήτων. Παράλληλα με την παραγωγή του PHB μελετάται και η βιοεξυγίανση του συγκεκριμένου αποβλήτου.
Από τα πέντε είδη μικροφυκών που καλλιεργήθηκαν φαίνεται πως όλα είναι ικανά για συσσώρευση πολυ(3 – υδροξυβουτυρικού) εστέρα. Ωστόσο, την καλύτερη και πιο πολλά υποσχόμενη ανάπτυξη παρουσίασε το είδος Chlorella minutissima αφού παρήγαγε την υψηλότερη συγκέντρωση βιομάζας (2.60 ± 0.17 g L-1), χλωροφυλλών (44.19 ± 2.36 mg L-1), καροτενοειδών (9.81 ± 1.13 mg L-1) και βιοπλαστικού (20.24 ± 3.28 mg L-1). Αναφορικά με τη βιοεξυγίανση του αποβλήτου, πολύ καλά αποτελέσματα παρουσίασαν τα είδη Chlorella vulgaris, Chlorella minutissima, Chlorococcum oleofaciens και Euglena gracilis. Στα τέσσερα αυτά είδη η απομάκρυνση του COD έφτασε ποσοστά της τάξης του 62%, 37%, 30% και 40%, αντίστοιχα. Το ολικό άζωτο απομακρύνθηκε από το υπόστρωμα κατά 93%, 98%, 92% και 88% για κάθε είδος, ενώ ο ολικός φώσφορος κατά 93%, 100%, 100% και 88%, αντίστοιχα. Τέλος, σε αντίθεση με τα υπόλοιπα είδη, το είδος Chromochloris zofingiensis απέτυχε να εγκλιματιστεί στο συγκεκριμένο υπόστρωμα. Πιθανή εξήγηση ίσως να αποτελεί η υψηλή συγκέντρωση αμμωνιακού αζώτου στο υπόστρωμα της καλλιέργειας που έχει δειχθεί ότι δρα παρεμποδιστικά στην ανάπτυξη του C. zofingiensis.
Description
Keywords
Βιοπλαστικά, Μικροφύκη, Επεξεργασία αποβλήτων