Καλλιέργεια του κυανοβακτηρίου Chlorogloeopsis fritschii σε υγρή αναερόβια απορροή με σκοπό την παραγωγή βιοπλαστικών
| datacite.contributor.RelatedPerson | Παρασκευά, Χριστάκης | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Κούκος, Ιωάννης | |
| datacite.contributor.Supervisor | Κορνάρος, Μιχαήλ | |
| dc.contributor.author | Μωραΐτη, Εριφύλη | |
| dc.contributor.other | Moraiti, Erifili | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-10T07:11:25Z | |
| dc.date.available | 2025-03-10T07:11:25Z | |
| dc.date.issued | 2025-03-07 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | Το πλαστικό ως υλικό ξεκίνησε να διαδίδεται από το 1950, όπου οι άνθρωποι άρχισαν να αντιλαμβάνονται την χρησιμότητά του σε πολλές εφαρμογές της καθημερινότητας. Από την άλλη, η κατανάλωση του πλαστικού όλα αυτά τα χρόνια έχει δημιουργήσει τεράστιο όγκο αποβλήτων, τα υπολείμματα των οποίων έχουν καταστροφικές συνέπειες για το περιβάλλον και τους ζωντανούς οργανισμούς. Για τον λόγο αυτό, είναι επιτακτική η ανάγκη εύρεσης εναλλακτικών μορφών, όπως είναι τα βιοπλαστικά. Οι πολύ-υδροξυ-αλκανοϊκοί εστέρες (PHAs) είναι βιοπολυμερή, με ιδιότητες παρόμοιες με τα συμβατικά πλαστικά, που μπορούν να συσσωρεύονται ενδοκυτταρικά των φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών. Ωστόσο, η καλλιέργεια των κυανοβακτηρίων με σκοπό την παραγωγή βιοπλαστικών αποτελεί μια δαπανηρή διεργασία. Η αξιοποίηση αποβλήτων ως υπόστρωμα για την καλλιέργεια των κυανοβακτηρίων μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος τη διεργασίας και κατ’ επέκταση του επιθυμητού προϊόντος. Μεταξύ των διάφορων ρευμάτων αποβλήτων, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι απορροές που προκύπτουν από τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης, καθώς παράγονται σε μεγάλες ποσότητες και περιέχουν τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για την ανάπτυξη των κυανοβακτηρίων. Η διπλωματική αυτή εστιάζει, αφενός, στην ικανότητα ανάπτυξης και, αφετέρου, στην δυνατότητα παραγωγής πολύ-υδροξυ-αλκανοϊκών εστέρων από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, και συγκεκριμένα από το κυανοβακτήριο Chlorogloeopsis fritschii σε υπόστρωμα αναερόβιας απορροής από αγροτοκτηνοτροφικά απόβλητα. Οι καλλιέργειες του κυανοβακτηρίου C. fritschii πραγματοποιήθηκαν σε κυλινδρικούς φωτοβιοαντιδραστήρες στους 35 οC, με παροχή αέρα (0.5 L min-1) και υπό συνεχή φωτισμό μέσω ταινιών LED. Για τη μελέτη της ανάπτυξης του κυανοβακτηρίου μελετήθηκε η αυτότροφη ανάπτυξή του σε συνθετικό υπόστρωμα, ενώ η αναερόβια απορροή αξιοποιήθηκε σε συγκεντρώσεις 10% v/v και 100% v/v. Όσον αφορά τη μελέτη της συσσώρευσης βιοπλαστικού αξιοποιήθηκαν οι ίδιες συγκεντρώσεις αναερόβιας απορροής, χωρίς αμμωνιακό άζωτο, και το συνθετικό υπόστρωμα χωρίς την πηγή αζώτου. Τόσο στην περίπτωση της ανάπτυξης όσο και της συσσώρευσης βιοπλαστικού, η αξιοποίηση της μη αραιωμένης απορροής δεν έδωσε τα επιθυμητά αποτελέσματα. Η μέγιστη συγκέντρωση βιομάζα παρατηρήθηκε κατά την αυτότροφη ανάπτυξη ίση με 1.4 g L-1 την 11η ημέρα της καλλιέργειας. Κατά την καλλιέργεια σε 10% v/v αναερόβια απορροή , το είδος, μετά από 6 ημέρες προσαρμογής, έφτασε σε μέγιστη συγκέντρωση βιομάζας ίση με 0.5 g L-1, ενώ πραγματοποιήθηκε βιοεξυγίανση του αποβλήτου, με τα ποσοστά αφαίρεσης του χημικά απαιτούμενου οξυγόνου, ολικού αζώτου και ολικού φωσφόρου να είναι 27 %, 98% και 45%, αντίστοιχα. Η μέγιστη συγκέντρωση βιοπλαστικού, σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, παρατηρήθηκε κατά την καλλιέργεια σε 10% v/v απόβλητο σε ποσοστό 10% w/w, ενώ η αντίστοιχη τιμή στο συνθετικό υπόστρωμα ανήλθε σε 2% w/w | |
| dc.description.translatedabstract | Plastic material began to spread in the 1950s, when people started to comprehend its usefulness in many everyday applications. However, the constant consumption of plastic throughout the years has created an enormous amount of waste, the tailings of which have catastrophic consequences for the environment, as well as all living organisms. That is why it is imperative to find alternative forms, such as bioplastics. Poly-hydroxy-alkanoate esters (PHAs) are biopolymers, with properties similar to conventional plastics, which can accumulate intracellularly in photosynthetic microorganisms. However, the cultivation of cyanobacteria to produce bioplastics is an expensive process. The usage of waste as a substrate for the cultivation of cyanobacteria could significantly reduce the cost of the process and therefore the cost of the desired product. Among the various waste streams, particular interest shows the effluents from anaerobic digestion process, as they are produced in large quantities and contain the necessary nutrients for cyanobacterial growth. This thesis focuses on the one hand, on the growth capability, and on the other hand, on the po-tential production of poly-hydroxy-alkanoate esters from renewable energy sources, specifically from the cyanobacterium Chlorogloeopsis fritschii, using anaerobic effluent of agricultural waste as a substrate. The cultures of the cyanobacterium C.fritschii were carried out in cylindrical photobioreactors at 35 οC, with an air supply (0.5 L min-1) and continuous lighting using LED strips. To study the growth of the cyanobacterium, its autotrophic growth in synthetic substrate was examined, while the anaerobic effluent was used at concentrations of 10% v/v and 100% v/v. Regarding the study of bioplastic accumulation, the same concentrations of the anaerobic effluent were utilized, but without ammonium nitrogen, and the synthetic substrate, without a nitrogen source. In both cases of growth and bioplastic accumulation, the use of undiluted effluent did not yield the desired results. The highest biomass concentration was observed during the autotrophic culture, reaching 1.4 g L-1 on the 11th day of cultivation. During cultivation in 10% v/v anaerobic effluent, the species, after a 6-day adaptation period, reached its maximum biomass concentration of 0.5 g L-1, while waste bioremediation was achieved, with removal rates of chemical oxygen demand, total nitrogen and total phosphorous being 27%, 98% and 45% respectively. The highest bioplastic concentration under nitrogen-limiting conditions was presented during cultivation in the 10% v/v waste, with a percentage of 10% w/w, whereas the equivalent value in the synthetic substrate was 2% w/w. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/29271 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Βιοπλαστικά | |
| dc.subject | Κυανοβακτήρια | |
| dc.subject | Χωνεμένη αναερόβια απορροή | |
| dc.subject | Βιωσιμότητα | |
| dc.subject.alternative | Bioplastics | |
| dc.subject.alternative | Cyanobacterium | |
| dc.subject.alternative | Digestate | |
| dc.subject.alternative | Chlorogloeopsis fritschii | |
| dc.title | Καλλιέργεια του κυανοβακτηρίου Chlorogloeopsis fritschii σε υγρή αναερόβια απορροή με σκοπό την παραγωγή βιοπλαστικών | |
| dc.title.alternative | Culture of the cyanobacterium Chlorogloeopsis fritschii in liquid anaerobic digestion for the production of bioplastics |