Αξιοποίηση ορού τυρογάλακτος προς παραγωγή βιοπλαστικών μέσω καλλιέργειας κυανοβακτηρίων
Loading...
Date
2025-03-05
Authors
Γιακουμάτου, Ελένη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Τα πλαστικά υλικά χρησιμοποιούνται τόσο από τους ανθρώπους στην καθημερινότητά τους όσο και στις βιομηχανίες και ετησίως παράγονται εκατομμύρια πλαστικά υλικά για να μπορέσουν να κα λυφθούν οι ζητούμενες ανάγκες. Η υπέρμετρη χρήση των συμβατικών πλαστικών πετροχημικής προ έλευσης έχει πολλές επιπτώσεις στο περιβάλλον, δημιουργώντας την ανάγκη εύρεσης μίας εναλλα κτικής λύσης. Μια υποσχόμενη εναλλακτική έναντι των συμβατικών πλαστικών είναι τα βιοδιασπώ μενα πολυμερή βιολογικής προέλευσης όπως οι πολύ (ύδροξυ αλκανοϊκοί) εστέρες (PHAs). Η παραγωγή των PHAs μπορεί να γίνει από την ανάπτυξη μικροφυκών και κυανοβακτηρίων. Ωστόσο, η πα ραγωγή PHAs από φωτοσυνθετικούς μικροοργανισμούς σε βιομηχανική κλίμακα είναι περιορισμένη εξαιτίας του υψηλού κόστους. Η καλλιέργεια κυανοβακτηρίων με τη χρήση υγρών αποβλήτων θα μπορούσε να θεωρηθεί ως μια οικονομικά αποδοτική μέθοδος επεξεργασίας, παρέχοντας παράλ ληλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά για την παραγωγή βιοδιασπώμενων βιοπλαστικών.Στο πλαίσιο αυτό, σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη παραγωγής βιο διασπώμενων βιοπλαστικών από κυανοβακτήρια χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα τον ορό τυρογά λακτος από απόβλητα γαλακτοβιομηχανίας. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκαν τα είδη Chlorogloeopsis
fritschii και Phormidium sp. για την ενδοκυτταρική συσσώρευση βιοπλαστικού. Τα είδη αυτά καλ λιεργήθηκαν μιξότροφα σε κωνικές φιάλες των 500 mL υπό ελεγχόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες (500 μmol φωτονίων m-2
s -1 , 28 oC και 0.5 L αέρα min-1), ενώ το υπόστρωμα της καλλιέργειας απο τέλεσε ο αραιωμένος επεξεργασμένος ορός τυρογάλακτος. Παράλληλα με την παραγωγή του βιο πλαστικού μελετάται και η βιοεξυγίανση του συγκεκριμένου αποβλήτου. Από τα δύο είδη κυανοβακτηρίων που καλλιεργήθηκαν φαίνεται πως μόνο το Chloroeoglopsisfritschii είναι ικανό για συσσώρευση PHAs υπό τις συγκεκριμένες συνθήκες. Το C. fritschii σημείωσε υψηλή συγκέντρωση βιομάζας (3.18 ± 0.29 g L -1), χλωροφύλλης α (2.11 ± 0.16 μg mL -1), καροτενο ειδών (2.43 ± 0.25μg mL -1) και ποσοστό βιοπλαστικού PHBV (10.53 ± 2.13 % w/w). Ικανοποιητική ήταν και η βιοεξυγίανση του αποβλήτου. Συγκεκριμένα, στο C. fritschii η απομάκρυνση του COD έ φτασε στο 51 % και η απομάκρυνση των υδατανθράκων έφτασε το 46 %. Το ολικό άζωτο απομα κρύνθηκε από το υπόστρωμα κατά 53 %, ενώ ο ολικός φωσφόρος κατά 33 %. Αντίστοιχα, στην περί πτωση του Phormidium sp.οι απομακρύνσεις τoυ ολικού οργανικού άνθρακα, αζώτου και φωσφόρου ήταν 48 %, 41 % και 27 %, αντίστοιχα. Αφού κρίθηκε ότι πιο ικανό για την συσσώρευση βιοπλαστικού είναι το κυανοβακτήριο C. fritschii πραγματοποιήθηκε σε δεύτερο στάδιο η συλλογή της βιομάζας, από την καλλιέργεια του C. fritschii με ορό τυρογάλακτος, και ο εμβολιασμός της σε 10% v/v αναερόβια απορροή αγροτοκτηνοτροφικών αποβλήτων σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, με απώτερο στόχο την ενίσχυση της συσσώρευσης βιο πλαστικού. Η συγκέντρωση του γλυκογόνου και το ποσοστό βιοπλαστικού (PHBV) έφτασαν την η μέρα 31 του πειράματος τα 1059 ± 81 g L -1και 8.2 ± 0.2 % w/w, αντίστοιχα. Ενδιαφέρον παρουσίασε το γεγονός ότι, αν και η συσσώρευση γλυκογόνου και βιοπλαστικού είναι διαδικασίες που συμβαί νουν ταυτόχρονα σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, στην προκειμένη περίπτωση, το C. fritschii, έχοντας ήδη συσσωρεύσει υψηλή συγκέντρωση βιοπλαστικού, άρχισε να το καταναλώνει ως εύκολα διαθέ σιμη πηγή ενέργειας για τη συντήρησή του.
Description
Keywords
Πλαστικά υλικά, Κυανοβακτήρια, Βιοπλαστικά