Βελτιστοποίηση της καλλιέργειας Chlorella sp. για την παραγωγή βιολιπασμάτων και βιοδιεγερτών
Loading...
Date
2026-10-06
Authors
Μανούκος, Άγγελος Ιωάννης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η εντατική χρήση χημικών λιπασμάτων στη σύγχρονη γεωργία, παρά τη συμβολή της στην αύξηση της παραγωγικότητας, συνοδεύεται από σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως ο ευτροφισμός υδάτινων συστημάτων και η υποβάθμιση της γονιμότητας του εδάφους, ενώ βασίζεται σε μη ανανεώσιμους ή γεωπολιτικά ευαίσθητους πόρους, όπως ο φωσφόρος. Στο πλαίσιο αυτό, τα μικροφύκη αναδεικνύονται ως μια ελκυστική βιώσιμη εναλλακτική για την παραγωγή βιολιπασμάτων και βιοδιεγερτών, καθώς καλλιεργούνται χωρίς ανταγωνισμό με καλλιεργήσιμη γη, αξιοποιούν διοξείδιο του άνθρακα και θρεπτικά συστατικά, και η βιομάζα τους διαθέτει σύσταση κατάλληλη τόσο για τη θρέψη των φυτών όσο και για την ενίσχυση της βλάστησης και της ανάπτυξής τους. Η ευρύτερη αξιοποίησή τους, ωστόσο, προϋποθέτει τη βελτιστοποίηση των συνθηκών καλλιέργειάς τους, ώστε να επιτυγχάνεται ικανοποιητική απόδοση βιομάζας με την επιθυμητή θρεπτική και βιοδιεγερτική ποιότητα.
Στο πλαίσιο αυτό, αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε η μελέτη και η βελτιστοποίηση της καλλιέργειας του μικροφύκους Chlorella sp., το οποίο επιλέχθηκε ως το πλέον υποσχόμενο είδος έπειτα από αρχική πειραματική αξιολόγηση, για την παραγωγή βιολιπασμάτων και βιοδιεγερτών. Για τον σκοπό αυτό εφαρμόστηκε πειραματικός σχεδιασμός τύπου Box-Behnken με τρεις ανεξάρτητες μεταβλητές, τη θερμοκρασία (20-35°C), τη φωτοπερίοδο (9-24 h φωτός d⁻¹) και την ένταση φωτισμού (100-500 μmol m⁻² s⁻¹), μέσω τριάντα πειραματικών δοκιμών σε αυτότροφες καλλιέργειες όγκου 400 mL. Σε κάθε δοκιμή αξιολογήθηκαν η μέγιστη συγκέντρωση βιομάζας, ο μέγιστος ειδικός ρυθμός ανάπτυξης, η παραγωγικότητα, η περιεκτικότητα της βιομάζας σε άζωτο και φωσφόρο, η συγκέντρωση φωτοσυνθετικών χρωστικών, η απομάκρυνση θρεπτικών από το θρεπτικό μέσο, καθώς και το βιοδιεγερτικό δυναμικό της βιομάζας μέσω δύο βιοδοκιμών, του δείκτη βλαστικότητας σε σπόρους αγγουριού και της βιοδοκιμής ανάπτυξης ριζών σε φυτά ροβίτσας.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μέγιστη συγκέντρωση βιομάζας (2402 mg L⁻¹) και η παραγωγικότητα (0.12 g L⁻¹ d⁻¹) ευνοήθηκαν από χαμηλή θερμοκρασία και παρατεταμένη φωτοπερίοδο, ενώ ο μέγιστος ειδικός ρυθμός ανάπτυξης (0.19 d⁻¹) μεγιστοποιήθηκε αντίθετα σε υψηλότερη θερμοκρασία και ενδιάμεσες τιμές φωτοπεριόδου και έντασης φωτισμού. Η περιεκτικότητα της βιομάζας σε άζωτο (έως 7.0% w/w) και σε φωσφόρο (έως 3.3% w/w) μεγιστοποιήθηκε σε διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας, ενώ η βιομάζα παρουσίασε ενθαρρυντική βιοδιεγερτική δράση και στις δύο βιοδοκιμές, με τον δείκτη βλαστικότητας να ευνοείται από ενδιάμεση φωτοπερίοδο και τη ριζοβολία ροβίτσας από υψηλότερη θερμοκρασία. Η απουσία μίας ενιαίας βέλτιστης συνθήκης για όλες τις αποκρίσεις ανέδειξε την πολυλειτουργικότητα της Chlorella sp. και υπογράμμισε τη δυνατότητα προσαρμογής της διεργασίας καλλιέργειας ανάλογα με την επιθυμητή εφαρμογή, είτε αυτή αφορά την παραγωγή υψηλής ποσότητας βιομάζας, είτε την ανάκτηση θρεπτικών στοιχείων, είτε την παραγωγή βιοδραστικού προϊόντος με εφαρμογές ως βιολίπασμα και βιοδιεγέρτη. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι η αξιοποίηση μικροφυκών ως βιολιπασμάτων και βιοδιεγερτών αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση στο πλαίσιο της κυκλικής οικονομίας, συνδυάζοντας την παραγωγή βιοπροϊόντων με την ανάκτηση πόρων και τη μείωση της εξάρτησης από συμβατικές γεωργικές εισροές.
Description
Keywords
Μικροφύκη, Βιολιπάσματα, Βιοδιεγέρτες