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, O 2 kibocsájtás, CO 2 elnyelés cianobaktériumok Synechocystis sp. Anabaena sp. makroalga barna moszatok zöld moszatok vörös moszatok mikroalga 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 134 Cs és 607,000 Bq/kg száraztömeg 137 Cs) (Sasaki et al, 2013, Microbes Env., Vol. 28, No. 4, pp: 466 469) CO 2 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: CO 2 megkötés algák segítségével - füstgáz bevezetése fotobioreaktorokba Irodalmi áttekintés: Hazai átlaghőmérsékleteknek megfelelően tesztelt, jó CO 2 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, CO 2 -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!