EIT-KIC-ALGA ÚT EGY ZÖLDEBB JŐVŐÉRT
Előadó: Kóbori Tímea Ottilia Tudományos munkatárs, BAY-BIO Miskolc, 2015.11.25.
Algák Prokarióta vagy eukarióta, egysejtű vagy többsejtű fotoszintetizáló szervezetek elsődleges termelők, O2 kibocsájtás, CO2 elnyelés – cianobaktériumok
Synechocystis sp.
Anabaena sp.
– mikroalga
– makroalga – barna moszatok – zöld moszatok – vörös moszatok
Chlorella sp.
Chlamidomonas sp.
Változatos élőhely
Autotróf nevelés Nyílt rendszerek
Lóversenypálya alakú medencék - 30-50cm mélység; kevertetés pl. lapátkerékkel; CO2 forrás: levegő - Természetes megvilágítás Előnyök: olcsó telepítés és üzemeltetés Hátrányok: Alacsony sejt koncentráció 0,1-0,5 g/l; gyakori fertőzés; nagy párolgás; gyenge fényhasznosítás
Zárt rendszerek Előnyök – kisebb fertőzésveszély; jobb fényhasznosítás; magasabb sejt koncentráció (4g/l); minimális párolgás; szabályozható növekedési körülmények Hátrányok – magas telepítési és üzemeltetési költség Tubuláris rendszerek
Változó méretű csőrendszer: átmérő: 3-5 cm-től 10-15 cm-ig, hossz: 50-100 cm-től több 10 méterig Kevertetés a tápfolyadék áramoltatásával és a levegőztetéssel CO2 forrás: sűrített levegő vagy egyéb magasabb CO2 tartalmú gázkeverék Megvilágítás: természetes, mesterséges
Lap reaktorok Néhány cm vastag lemezek. Függőleges vagy állítható szög. CO2 forrás: sűrített levegő vagy egyéb magasabb CO2 tartalmú gázkeverék. Megvilágítás: természetes vagy mesterséges. Rövid fényút, kiküszöbölhető az önárnyékolás.
Népesség növekedés - Az egy főre jutó gazdálkodási terület csökken, fogyasztási igény nő - intenzív földművelés – lég- és vízszennyezés, talajdegradáció - intenzív ipari tevékenység – erőteljes lég- és vízszennyezés
Bioremediáció Szennyvíztisztítás: szerves anyag és nehézfém terhelés csökkentése (Fu and Wang, 2011, Journal of Environmental Management Vol: 92, pp: 407-418)
Talajtisztítás: - Nihonmatsu város, Fukushima – Nostoc commune – nagy mennyiségű radioaktív cézium felvétel (415,000 Bq/kg száraztömeg 134Cs és 607,000 Bq/kg száraztömeg 137Cs) (Sasaki et al, 2013, Microbes Env., Vol. 28, No. 4, pp: 466–469) CO2 megkötés: erőművek, biogáz üzemek füstgázának bevezetése a fotobioreaktorokba (Skjånes et al, 2007, Biomolecular Engineering, Vol. 24, pp: 405–413)
Algák a mezőgazdaságban, energia iparban, táplálkozásban, orvoslásban és kozmetika iparban Termékek:
- talajjavítók és lombtrágyák - fűtőanyagok - bio-üzemanyagok (biodízel, bioetanol) - tradicionális ételek és táplálék kiegészítők (nori – Porphyra tenera, Spirulina sp.)
- pigmentek: astaxantin, lutein, likopén, béta karotén – gyulladás csökkentő és antioxidáns hatás, vitaminok prekurzorok - esszenciális zsírsavak, alapvetőek az izom és idegrendszer normális fejlődéséhez és működéséhez (Chlorella sp., Schyzochytrium sp., Dunaliella salina) - UV szűrő anyagok pl. Porhyra umblicalis – scytonemin és mikrosporin szerű aminosavak - antibiotikus, antivirális és sejtosztódás gátló hatóanyagok pl. Cyanoviridin polipeptid (Nostoc ellipsosporum) hatékony antivirális hatás az A tipusú influenza, a H1N1 influenza, a HIV vírus valamint az Ebola egyes törzsei ellen.
EIT KIC Alga projekt Projekt célja: CO2 megkötés algák segítségével - füstgáz bevezetése fotobioreaktorokba Irodalmi áttekintés: Hazai átlaghőmérsékleteknek megfelelően tesztelt, jó CO2 elnyelő, magas produktivitású algafajok szűrése. Beltartalom minőségének figyelembevétele. 3 algafaj
Scenedesmus quadricauda
Chlorella sorokiniana
Haematococcus pluvialis
Algafajok tesztelése Hőmérsékleti teszt: 2 napos, 16:8 fény:sötét inkubálás,15 és 35 °C-on, M8a és BBM táplemezeken – H. pulvialis nem mutatott szemmel látható növekedést.
Új törzsek izolálása és tesztelése - hazai tavak és folyóvizek mintázása – 46 minta – 16 fenntartható. - minták szelektálása: 2 különböző tápoldat (SH és M8a) és táplemez - minták tisztítása – 86 törzs izolálása. - izolált törzsek növekedésének vizsgálata: - 50ml steril tápoldat/100ml üvegedény, pH 7, 25 °C, 16:8 fény:sötét inkubálás, 11 Klux megvilágítás, 2 hét. - 2 naponta OD 550nm mérés – a 0,1 OD/L/nap értéket elért törzsek (37) kiválasztása további szelekciós kísérletekre . - további szelekció: 2 nap inkubálás táplemezen, 15 és 35 °C-on. Biomassza termelés alapján 10 törzs (14-M, 16b-S, 16c-M, 20bM, 24a-M, 27b-M, 30S, 34-M, 35a-M, 41-M)
Alga-biomassza ellenőrzése
(lipid tartalom) – kiválasztott törzsek festése Nile Red fluoreszcens festékkel (2µg/ml)
– a legnagyobb lipid tartalmú törzsek szelektálása: 24a-M, 30S.
14-M
16b-S
16c-M
20b-M
24a-M
27b-M
30-S
34-M
345a-M
41-M
Algatörzsek nevelése füstgázon 5 törzs (Scenedesmus quadricauda, Chlorella sorokiniana, 24a-M, 30S, BB 13) Batch nevelés: 2-2 L 5L-es zárt üvegedényekben, 2 tápoldatban (BBM és AL), 15 és 35 °C-on, pH 7, buborékoltatás – sűrített levegő illetve füstgázt modellező gázkeverék (10ml/s áramlási sebesség), 16:8 fény:sötét, 14 Klux megvilágítás. Meghatározott időközönként OD 550nm mérés és száraztömeg meghatározás Szárított minták kalorimetriás és FAME vizsgálata
Növekedés
Kalorimetria
Algák zsírsavösszetétele zsírsav telítettség alapján, százalékos eloszlásban (FAME).
Fotobioreaktor Lap reaktor - rövid fényút, hosszú retenciós idő, könnyű kezelhetőség, kedvezményes kivitelezés.
Reaktor megépítése és tesztelése
2 algafaj (Scenedesmus quadricauda, Chlorella sorokiniana), 7 nap, 0,5 g/L (10%v/v) kiindulási inokulum, 6Klux, 27 °C, ~pH 7.0, CO2-buborékoltatás
Köszönet Koós Ákos Kiss István Sebestyén Petra Bánfalvi Szabolcsné Dr. Fülöp András Dr. Szabó Zsolt Antal Péter Liptai Terézia Dr. Tolmacsov Péter Kerekes Ágnes Kiss Julianna Dohár Orsolya Tihanyiné Dr. Hatvani Nóra Balla Róbert
Heilmann Lejla Jankovicsné Urbán Gabriella Dergez Ágnes Apró Rita Dr. Fehér Balázs Dr. Gyula Péter Kiss Anna Mária Németh Alexandra Portörő Péter Dr. Szamecz Béla Krisztián Dr. Szameczné Dr. Rutkai Edit Szilágyi Lajosné Varga Zsolt Zsilinszky Ingrid
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
