Μελέτη παραγωγής βιοπλαστικών από φωτοσυνθετικούς μικροοργανισμούς
| datacite.contributor.RelatedPerson | Πανδής, Σπυρίδων | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Αρμάου, Αντώνιος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Κορνάρος, Μιχαήλ | |
| dc.contributor.author | Αναστασίου, Δανάη | |
| dc.contributor.other | Anastasiou, Danai | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-13T05:44:20Z | |
| dc.date.available | 2026-07-13T05:44:20Z | |
| dc.date.issued | 2026-07-07 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | The ever-increasing production of petrochemical-derived plastic materials has led to significant environmental impacts, due to their high durability and their accumulation in the environment. The development of biodegradable bioplastics, such as poly(hydroxyalkanoate) esters (PHAs), is one of the most promising alternatives to reduce dependence on conventional plastics. At the same time, the utilization of organic waste as a substrate for the cultivation of microalgae and cyanobacteria can significantly reduce the cost of bioplastics production, while contributing to the biological treatment of waste. The aim of this thesis was to investigate the possibility of producing poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) from eight photosynthetic microorganisms (Acutodesmus obliquus, Parachlorella kessleri, Botryococcus braunii, Coelastrella vacuolata, Nostoc muscorum, Synechocystis sp., Arthrospira platensis and Tetraselmis tetrathele) using diluted effluent from anaerobic digestion of agricultural and livestock waste as a culture substrate. The cultures were carried out under controlled conditions (400 μmol photons m-2 s-1, 25 oC and 0.5 L air min-1), while biomass growth, photosynthetic pigment production, PHBV accumulation and removal of organic load and nutrients from the substrate were evaluated. Of the eight species examined, Coelastrella vacuolata was found to have the highest PHBV production, reaching 24.80 ± 1.23 mg L⁻¹, while significant production was also recorded for Acutodesmus obliquus (16.79 ± 0.35 mg L⁻¹), Botryococcus braunii (11.95 ± 3.67 mg L⁻¹) and Parachlorella kessleri (10.26 ± 2.28 mg L⁻¹). In contrast, Tetraselmis tetrathele and Arthrospira platensis did not show detectable PHBV production. Regarding biomass growth, Coelastrella vacuolata showed the highest final concentration, equal to 1.16 ± 0.08 g L⁻¹, followed by Botryococcus braunii (0.95 ± 0.10 g L⁻¹) and Acutodesmus obliquus (approximately 0.78 g L⁻¹). At the same time, Acutodesmus obliquus showed the highest organic load removal (COD 53.4%) and particularly high total nitrogen (93.9%) and total phosphorus (100%) removal, while correspondingly high nutrient removal efficiencies were also recorded for Parachlorella kessleri, with TN removal of 92.0% and TP of 100%. Overall, the results demonstrate that the utilization of anaerobic digestion effluent as a culture substrate is a particularly promising approach for the combined production of biodegradable bioplastics and biological waste treatment. Of particular interest was the species Coelastrella vacuolata, which exhibited the highest PHBV production, confirming its potential as a candidate microorganism for future applications in sustainable bioplastics production processes. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/32493 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Βιοπλαστικά | |
| dc.subject | Μικροφύκη | |
| dc.subject | Επεξεργασία αποβλήτων | |
| dc.subject.alternative | Bioplastics | |
| dc.subject.alternative | Microalgae | |
| dc.subject.alternative | Wastewater treatment | |
| dc.title | Μελέτη παραγωγής βιοπλαστικών από φωτοσυνθετικούς μικροοργανισμούς | |
| dc.title.alternative | Study on he production of bioplastics from photosynthetic microorganisms |