Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών
Το πλαστικό ως υλικό διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στα σύγχρονα πρότυπα συνεχούς βιομη-χανικής παραγωγής και κατανάλωσης και βρίσκει εφαρμογές σε όλους τους τομείς οικονομικής δρα-στηριότητας. Κατά κύριο λόγο τα πλαστικά, που χρησιμοποιούνται, είναι πετροχημικής προέλευσης και προέρχονται από μη αν...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15361 |
| id |
nemertes-10889-15361 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ανάπτυξη μικροφυκών Παραγωγή βιοπολυμερών Microalgae growth Biopolymers production |
| spellingShingle |
Ανάπτυξη μικροφυκών Παραγωγή βιοπολυμερών Microalgae growth Biopolymers production Κεβρεκίδου, Άλκηστις Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών |
| description |
Το πλαστικό ως υλικό διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στα σύγχρονα πρότυπα συνεχούς βιομη-χανικής παραγωγής και κατανάλωσης και βρίσκει εφαρμογές σε όλους τους τομείς οικονομικής δρα-στηριότητας. Κατά κύριο λόγο τα πλαστικά, που χρησιμοποιούνται, είναι πετροχημικής προέλευσης και προέρχονται από μη ανανεώσιμες πηγές, όπως τα πετρελαιοειδή και οι γαιάνθρακες. Τα πλα-στικά, ρυπαίνοντας το περιβάλλον, προκαλούν επιπτώσεις στα οικοσυστήματα, αλλά και στη δημό-σια υγεία. Για αυτούς τους λόγους προκύπτει η ανάγκη εύρεσης νέων ειδών πλαστικών, τα οποία είναι πιο φιλικά προς το περιβάλλον. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της παραγωγής βιοπλαστικών από μικροφύκη. Πιο συγκεκριμένα, δέκα είδη μικροφυκών καλλιεργή-θηκαν σε κωνικές φιάλες όγκου 500 mL υπό φωτισμό έντασης 100 ±10 μmol φωτονίων m-2 s-1, θερ-μοκρασία ίση με 25 οC και με συνεχή παροχή αέρα (2.5 Lαέρα min-1 Lκαλλιέργ.-1) με τη χρήση αντλιών. Ως μέσο για τις καλλιέργειες μικροφυκών χρησιμοποιήθηκε το BG-11 στο οποίο προστέθηκαν 2.8 g L-1 οξικού νατρίου. Τα είδη των μικροφυκών που χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή βιοπολυμερούς, προέρχονται από τράπεζα μικροοργανισμών (SAG Culture Collection, University of Göttingen), με ε-ξαίρεση το είδος C. minutissima που απομονώθηκε από φυσικό περιβάλλον στο Ηράκλειο Κρήτης, και είναι τα εξής: Parachlorella kessleri, Chlorella vulgaris, Botryococcus braunii, Chlorella minutis-sima, Chromochloris zofingiensis, Chlorogloeopsis fritschii, Acutodesmus obliquus, Chlorococcum oleofaciens, Euglena gracilis και Tetraselmis tetrathele. Η ανάπτυξη των ειδών ήταν μιξότροφη, κα-θώς αυτά αναπτύσσονταν καταναλώνοντας το οξικό νάτριο, ενώ ταυτόχρονα είχαν τη δυνατότητα να φωτοσυνθέτουν.
Η μεγαλύτερη συγκέντρωση βιομάζας παρατηρήθηκε στο είδος C. minutissima, του οποίου η βιο-μάζα έφτασε την τιμή των 1.89 g L-1 κατά την 6η ημέρα της καλλιέργειας. Ωστόσο, ο υψηλότερος μέγιστος ειδικός ρυθμός ανάπτυξης (μmax) βρέθηκε στο είδος C. zofingiensis (1.205 d-1), ενώ η μέγι-στη παραγωγικότητα βιομάζας βρέθηκε στο είδος C. minutissima (0.715 g L d-1). Οι καλλιέργειες των C. minutissima, T. tetrathele, A. obliquus και B. braunii κατανάλωσαν πλήρως το οργανικό υπόστρωμα κατά την 9η με 11η ημέρα καλλιέργειας, ενώ οι υπόλοιπες καλλιέργειες δεν εξάντλησαν την συγκέ-ντρωση του οξικού νατρίου μέχρι το πέρας του πειράματος. Τέλος, παρατηρήθηκε ότι τα είδη, τα οποία εμφάνισαν υψηλή περιεκτικότητα σε βιοπλαστικό ήταν τα C. fritschii (1.15 % w/w), B. braunii (2.39 % w/w) και C. vulgaris (0.79 % w/w). Την μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε πολυ-υδροξυβουτυ-ρικό οξύ (PHB) παρουσίασε το C. fritschii, το οποίο είχε καλλιεργηθεί σε συνθήκες χαμηλού φωτι-σμού και απουσίας αερισμού. Η περιεκτικότητα του PHB σε αυτήν την περίπτωση έφτασε την τιμή 14.19 % w/w. |
| author2 |
Kevrekidou, Alkistis |
| author_facet |
Kevrekidou, Alkistis Κεβρεκίδου, Άλκηστις |
| author |
Κεβρεκίδου, Άλκηστις |
| author_sort |
Κεβρεκίδου, Άλκηστις |
| title |
Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών |
| title_short |
Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών |
| title_full |
Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών |
| title_fullStr |
Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών |
| title_full_unstemmed |
Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών |
| title_sort |
αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15361 |
| work_keys_str_mv |
AT kebrekidoualkēstis axiologēsēphōtosynthetikōnmikroorganismōngiaparagōgēbioplastikōn AT kebrekidoualkēstis evaluationofphotosyntheticmicroorganismsfortheproductionofbioplastics |
| _version_ |
1771297227573035008 |
| spelling |
nemertes-10889-153612022-09-05T14:05:32Z Αξιολόγηση φωτοσυνθετικών μικροοργανισμών για παραγωγή βιοπλαστικών Evaluation of photosynthetic microorganisms for the production of bioplastics Κεβρεκίδου, Άλκηστις Kevrekidou, Alkistis Ανάπτυξη μικροφυκών Παραγωγή βιοπολυμερών Microalgae growth Biopolymers production Το πλαστικό ως υλικό διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στα σύγχρονα πρότυπα συνεχούς βιομη-χανικής παραγωγής και κατανάλωσης και βρίσκει εφαρμογές σε όλους τους τομείς οικονομικής δρα-στηριότητας. Κατά κύριο λόγο τα πλαστικά, που χρησιμοποιούνται, είναι πετροχημικής προέλευσης και προέρχονται από μη ανανεώσιμες πηγές, όπως τα πετρελαιοειδή και οι γαιάνθρακες. Τα πλα-στικά, ρυπαίνοντας το περιβάλλον, προκαλούν επιπτώσεις στα οικοσυστήματα, αλλά και στη δημό-σια υγεία. Για αυτούς τους λόγους προκύπτει η ανάγκη εύρεσης νέων ειδών πλαστικών, τα οποία είναι πιο φιλικά προς το περιβάλλον. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της παραγωγής βιοπλαστικών από μικροφύκη. Πιο συγκεκριμένα, δέκα είδη μικροφυκών καλλιεργή-θηκαν σε κωνικές φιάλες όγκου 500 mL υπό φωτισμό έντασης 100 ±10 μmol φωτονίων m-2 s-1, θερ-μοκρασία ίση με 25 οC και με συνεχή παροχή αέρα (2.5 Lαέρα min-1 Lκαλλιέργ.-1) με τη χρήση αντλιών. Ως μέσο για τις καλλιέργειες μικροφυκών χρησιμοποιήθηκε το BG-11 στο οποίο προστέθηκαν 2.8 g L-1 οξικού νατρίου. Τα είδη των μικροφυκών που χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή βιοπολυμερούς, προέρχονται από τράπεζα μικροοργανισμών (SAG Culture Collection, University of Göttingen), με ε-ξαίρεση το είδος C. minutissima που απομονώθηκε από φυσικό περιβάλλον στο Ηράκλειο Κρήτης, και είναι τα εξής: Parachlorella kessleri, Chlorella vulgaris, Botryococcus braunii, Chlorella minutis-sima, Chromochloris zofingiensis, Chlorogloeopsis fritschii, Acutodesmus obliquus, Chlorococcum oleofaciens, Euglena gracilis και Tetraselmis tetrathele. Η ανάπτυξη των ειδών ήταν μιξότροφη, κα-θώς αυτά αναπτύσσονταν καταναλώνοντας το οξικό νάτριο, ενώ ταυτόχρονα είχαν τη δυνατότητα να φωτοσυνθέτουν. Η μεγαλύτερη συγκέντρωση βιομάζας παρατηρήθηκε στο είδος C. minutissima, του οποίου η βιο-μάζα έφτασε την τιμή των 1.89 g L-1 κατά την 6η ημέρα της καλλιέργειας. Ωστόσο, ο υψηλότερος μέγιστος ειδικός ρυθμός ανάπτυξης (μmax) βρέθηκε στο είδος C. zofingiensis (1.205 d-1), ενώ η μέγι-στη παραγωγικότητα βιομάζας βρέθηκε στο είδος C. minutissima (0.715 g L d-1). Οι καλλιέργειες των C. minutissima, T. tetrathele, A. obliquus και B. braunii κατανάλωσαν πλήρως το οργανικό υπόστρωμα κατά την 9η με 11η ημέρα καλλιέργειας, ενώ οι υπόλοιπες καλλιέργειες δεν εξάντλησαν την συγκέ-ντρωση του οξικού νατρίου μέχρι το πέρας του πειράματος. Τέλος, παρατηρήθηκε ότι τα είδη, τα οποία εμφάνισαν υψηλή περιεκτικότητα σε βιοπλαστικό ήταν τα C. fritschii (1.15 % w/w), B. braunii (2.39 % w/w) και C. vulgaris (0.79 % w/w). Την μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε πολυ-υδροξυβουτυ-ρικό οξύ (PHB) παρουσίασε το C. fritschii, το οποίο είχε καλλιεργηθεί σε συνθήκες χαμηλού φωτι-σμού και απουσίας αερισμού. Η περιεκτικότητα του PHB σε αυτήν την περίπτωση έφτασε την τιμή 14.19 % w/w. Plastic materials have a critical role in the modern continuous industrial production and consump-tion participating in every sector of economic activity. The majority of plastics are mainly derived from petrochemicals and originate from non-renewable sources, such as petroleum products and coal. Plastics, as environmental pollutants, cause harmful effects on ecosystems but also on public health. For the aforementioned reasons, there is a need to develop novel types of plastics which are more environmentally friendly. The aim of the present assay is to study the production of bioplastics by microalgae. Specifically, ten species of microalgae were cultivated in 500 mL Erlenmeyer flasks with photon flux density of 100 ±10 μmol m-2 s-1, at an ambient temperature of 25 οC and continuously aerated (2.5 Lair min-1 Lcult.-1) using air pumps. The culture medium was BG-11, and 2.8 g L-1 of sodium acetate was added. The microalgal species, used for biopolymer production, were obtained from a a microorganisms’ collection (SAG Culture Collection, University of Göttingen), with the exception of the species C. minutissima that was isolated from the natural environment in Heraklion, Crete, and are the following: Parachlorella kessleri, Chlorella vulgaris, Botryococcus braunii, Chlorella minutis-sima, Chromochloris zofingiensis, Chlorogloeopsis fritschii, Acutodesmus obliquus, Chlorococcum oleofaciens, Euglena gracilis and Tetraselmis tetrathele. The microalgae grew mixotrophically, as they consumedsodium acetate, while simultaneously could photosynthesize. The highest biomass concentration was observed in C. minutissima cultures, when biomass reached the value of 1.89 g L-1 during the 6th day of the experiment. Τhe highest maximum specific growth rate (μmax) was found at C. zofingiensis (1.205 d-1) and the maximum biomass productivity was found at C. minutissima (0.715 g L d-1). The cultures of C. minutissima, T. tetrathele, A. obliquus and B. braunii completelyconsumed the organic substrate between the 9th and the 11th day of the exper-iment, while the remaining cultures did not deplete the sodium acetate by the experiment’s end. Finally, it was observed that the species which demonstrated bioplastic content were C. fritschii (1.15 % w/w), B. braunii (2.39 % w/w) and C. vulgaris (0.79 % w/w). C. fritschii, cultivated in low lighting conditions without an aeration supply, presented the highest polyhydroxybutyrate (PHB) content. PHB content reached the value of 14.19% w/w in that instance. 2021-10-18T07:54:48Z 2021-10-18T07:54:48Z 2021-10-11 http://hdl.handle.net/10889/15361 gr application/pdf |
