Μελέτη και μοντελοποιήση μιξότροφης καλλιέργειας της Athroshira platensis

• Κύριος συγγραφέας: Κολοστούμπης, Γεώργιος
• Άλλοι συγγραφείς: Kolostoumpis, George
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Μιξότροφη ανάπτυξη; Μικροφύκη; Κυανοβακτήρια; Μοντελοποίηση; Modelling; Mixotrophic; Athroshira platensis (Spirulina)

Τα μικροφύκη και τα κυανοβακτήρια είναι από τους πιο ενδιαφέρον μικροοργανισμούς που υπάρχουν στην Γη διότι από τα πρώιμα χρόνια της Γης είχαν καταλυτικό ρόλο για την δημιουργία της υπάρχων ατμόσφαιρας. Ακόμα και στα πιο σύγχρονα χρόνια της ανθρώπινης ιστορίας ήταν πηγή πλούσιας τροφής και τα τελευταία χρόνια μελετώντας τους μπορούμε να παράγουμε μια μεγάλη γκάμα προϊόντων (βιοκαύσιμα ,προϊόντα υψηλής διατροφικής αξίας).Αυτά μπορούν να βοηθήσουν στην μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσής ,του φαινομένου του θερμοκηπίου και στο πρόβλημα της αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού. Στην παρουσία διπλωματική εργασία ασχολήθηκα με την μιξότροφη ανάπτυξη της Arthrospira platensis (spirulina) σε δυο διαφορετικής εντάσεις φωτός στα 5000 lux και 15500 lux.Ο σκοπός της είναι τα επιβεβαιώσουμε αυτά που αναφέρονται στην θεωρία για την μιξότροφη ανάπτυξη και κυρίως μέσω του λογισμικού προσομοιώσεων Aquasim να εξαχθεί μοντέλου όπου περιγράφει την μιξότροφη ανάπτυξη. Για να πραγματοποιηθούν αυτά αρχικά πραγματοποιήθηκε το πειραματικό μέρος όπου έγιναν συγκεντρωμένα πειράματα στο εργαστήριο Περιβαλλοντικών Διεργασιών σε πειραματικούς φωτοαντιδραστήρες. Το μοντέλο του Monod και Haldane με περιοριστικό μόνο την ένταση του φωτός προσέγγιζε ικανοποιητικά τα αποτελέσματα μας σε μικρές εντάσεις φωτός ωστόσο σε δεν προέβλεπε την φωτοοξείδωση που συμβαίνει σε μεγάλες εντά-σεις φωτός. Επομένως πραγματοποιήθηκαν επιπλέον πειράματα για το προσδιορισμό της μεταβολής χλωροφύλλης με σκοπό να εξαχθεί ένα μοντέλο για την μεταβολή της. Επίσης, πραγματοποιήθηκαν πειράματα μόνο με αυτότροφη ανάπτυξη σε διάφορες εντάσεις φωτός για τον προσδιορισμό των κινητικών παραμέτρων της. Τέλος, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με φωτοπερίοδο με σκοπό να δούμε τι επίδραση έχει η φωτοπερίοδο στην ανάπτυξη του μικροοργανισμού. Η μιξότροφη ανάπτυξη είναι το άθροισμα στην αυτότροφης και ετερότροφης ανάπτυξης. Το μοντέλο που προέκυψε για την μοντελοποίηση της μιξότροφη ανάπτυξης αποτελείται από μια κινητική Monod με b με περιοριστικά την ένταση του φωτός και την χλωροφύλλη για την αυτότροφη ανάπτυξη και για την ετερότροφη Monod με b με την συγκέντρωση της γλυκόζης στο υπόστρωμα. Το μοντέλο προσεγγίζει ικανοποιητικά τα πειραματικά αποτελέσματα άλλα όχι βέλτιστα. Για την επαλήθευση του μοντέλου πραγματοποιήθηκε προσομοίωση των πειραματικών αποτελεσμάτων της φωτοπεριόδου από το μοντέλου που αναπτύχθηκε και παρατήρησα ότι έχει ίδια μορφή άλλα τα αποτελέσματα της φωτοπεριόδου έχουν μεγαλύτερη βιομάζα. Συνοψίζοντας, παρατηρήσαμε ότι η μιξότροφη ανάπτυξη έχει μεγαλύτερο ρυθμό ανάπτυξης από την αυτότροφη ανάπτυξη και επαληθεύει αρκετά πράγματα από την θεωρία. Τέλος, το μοντέλο προσεγγίζει σε κάλο βαθμό τα πειραματικά μας σημεία ωστόσο μπορεί να βελτιωθεί ακόμα περισσότερο χρήζοντας το μοντέλο και γενικά την εργασία αυτή ως μια καλή βάση για πολυπλοκότητες αναλύσεις σε μελλοντικές εργασίες.