Μελέτη παραγωγής βιοπλαστικών από φωτοσυνθετικούς μικροοργανισμούς
Loading...
Date
2026-07-07
Authors
Αναστασίου, Δανάη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή πλαστικών υλικών πετροχημικής προέλευσης έχει οδηγήσει σε σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, λόγω της μεγάλης ανθεκτικότητάς τους και της συσσώρευσής τους στο περιβάλλον. Η ανάπτυξη βιοδιασπώμενων βιοπλαστικών, όπως οι πολυ(υδροξυαλκανοϊκοί) εστέρες (PHAs), αποτελεί μία από τις πλέον υποσχόμενες εναλλακτικές λύσεις για τη μείωση της εξάρτησης από τα συμβατικά πλαστικά. Παράλληλα, η αξιοποίηση οργανικών αποβλήτων ως υποστρώματος καλλιέργειας μικροφυκών και κυανοβακτηρίων μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος παραγωγής των βιοπλαστικών, συμβάλλοντας ταυτόχρονα στη βιολογική επεξεργασία των αποβλήτων.
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η διερεύνηση της δυνατότητας παραγωγής πολυ(3-υδροξυβουτυρικού-co-3-υδροξυβαλερικού) (PHBV) από οκτώ φωτοσυνθετικούς μικροοργανισμούς (Acutodesmus obliquus, Parachlorella kessleri, Botryococcus braunii, Coelastrella vacuolata, Nostoc muscorum, Synechocystis sp., Arthrospira platensis και Tetraselmis tetrathele) με χρήση αραιωμένης απορροής αναερόβιας χώνευσης αγροκτηνοτροφικών αποβλήτων ως υποστρώματος καλλιέργειας. Οι καλλιέργειες πραγματοποιήθηκαν υπό ελεγχόμενες συνθήκες (400 μmol φωτονίων m-2 s-1, 25 oC και 0.5 L αέρα min-1), ενώ παράλληλα αξιολογήθηκε η ανάπτυξη της βιομάζας, η παραγωγή φωτοσυνθετικών χρωστικών, η συσσώρευση PHBV και η απομάκρυνση οργανικού φορτίου και θρεπτικών συστατικών από το υπόστρωμα. Από τα οκτώ εξεταζόμενα είδη διαπιστώθηκε ότι το Coelastrella vacuolata παρουσίασε τη μεγαλύτερη παραγωγή PHBV, φθάνοντας τα 24.80 ± 1.23 mg L⁻¹, ενώ σημαντική παραγωγή καταγράφηκε επίσης για τα Acutodesmus obliquus (16.79 ± 0.35 mg L⁻¹), Botryococcus braunii (11.95 ± 3.67 mg L⁻¹) και Parachlorella kessleri (10.26±2.28 mg L⁻¹). Αντίθετα, τα είδη Tetraselmis tetrathele και Arthrospira platensis δεν παρουσίασαν ανιχνεύσιμη παραγωγή PHBV. Ως προς την ανάπτυξη της βιομάζας, το Coelastrella vacuolata εμφάνισε τη μεγαλύτερη τελική συγκέντρωση, ίση με 1.16 ± 0.08 g L⁻¹, ενώ ακολούθησαν τα Botryococcus braunii (0.95 ± 0.10 g L⁻¹) και Acutodesmus obliquus (0.78 g L⁻¹ περίπου). Παράλληλα, το Acutodesmus obliquus παρουσίασε την υψηλότερη απομάκρυνση οργανικού φορτίου (COD 53.4%) και ιδιαίτερα υψηλή απομάκρυνση ολικού αζώτου (93.9%) και ολικού φωσφόρου (100%), ενώ αντίστοιχα υψηλές αποδόσεις ως προς την απομάκρυνση θρεπτικών συστατικών καταγράφηκαν και για το Parachlorella kessleri, με απομάκρυνση TN 92.0% και TP 100%.
Συνολικά, τα αποτελέσματα καταδεικνύουν ότι η αξιοποίηση της απορροής αναερόβιας χώνευσης ως υποστρώματος καλλιέργειας αποτελεί μια ιδιαίτερα ελπιδοφόρα προσέγγιση για τη συνδυασμένη παραγωγή βιοδιασπώμενων βιοπλαστικών και τη βιολογική επεξεργασία αποβλήτων. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσίασε το είδος Coelastrella vacuolata, το οποίο εμφάνισε την υψηλότερη παραγωγή PHBV, επιβεβαιώνοντας τη δυναμική του ως υποψήφιου μικροοργανισμού για μελλοντικές εφαρμογές σε διεργασίες βιώσιμης παραγωγής βιοπλαστικών.
Description
Keywords
Βιοπλαστικά, Μικροφύκη, Επεξεργασία αποβλήτων