RO128750A2 - Tulpină de scenedesmus opoliensis şi procedeu de obţinere a uleiului algal prin cultivarea acesteia - Google Patents
Tulpină de scenedesmus opoliensis şi procedeu de obţinere a uleiului algal prin cultivarea acesteia Download PDFInfo
- Publication number
- RO128750A2 RO128750A2 ROA201101373A RO201101373A RO128750A2 RO 128750 A2 RO128750 A2 RO 128750A2 RO A201101373 A ROA201101373 A RO A201101373A RO 201101373 A RO201101373 A RO 201101373A RO 128750 A2 RO128750 A2 RO 128750A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- strain
- algal
- algal oil
- biomass
- algae
- Prior art date
Links
- 241000264603 Desmodesmus opoliensis Species 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims abstract description 16
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims abstract description 13
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 15
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 11
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000006372 lipid accumulation Effects 0.000 claims description 6
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 4
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000002137 ultrasound extraction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003816 axenic effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 230000009469 supplementation Effects 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 abstract description 2
- SQMWSBKSHWARHU-SDBHATRESA-N n6-cyclopentyladenosine Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C2=NC=NC(NC3CCCC3)=C2N=C1 SQMWSBKSHWARHU-SDBHATRESA-N 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 15
- 241000195663 Scenedesmus Species 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 241000282693 Cercopithecidae Species 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 102000003846 Carbonic anhydrases Human genes 0.000 description 2
- 108090000209 Carbonic anhydrases Proteins 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000006114 decarboxylation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- -1 fatty acids esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 235000012680 lutein Nutrition 0.000 description 2
- 239000001656 lutein Substances 0.000 description 2
- KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N lutein Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\[C@H]1C(C)=C[C@H](O)CC1(C)C KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N 0.000 description 2
- 229960005375 lutein Drugs 0.000 description 2
- ORAKUVXRZWMARG-WZLJTJAWSA-N lutein Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CCCC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C(=CC(O)CC2(C)C)C ORAKUVXRZWMARG-WZLJTJAWSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 2
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- KBPHJBAIARWVSC-XQIHNALSSA-N trans-lutein Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CC(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C(=CC(O)CC2(C)C)C KBPHJBAIARWVSC-XQIHNALSSA-N 0.000 description 2
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 2
- FJHBOVDFOQMZRV-XQIHNALSSA-N xanthophyll Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CC(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C=C(C)C(O)CC2(C)C FJHBOVDFOQMZRV-XQIHNALSSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEBFVOLFMLUKLF-IFPLVEIFSA-N Astaxanthin Natural products CC(=C/C=C/C(=C/C=C/C1=C(C)C(=O)C(O)CC1(C)C)/C)C=CC=C(/C)C=CC=C(/C)C=CC2=C(C)C(=O)C(O)CC2(C)C JEBFVOLFMLUKLF-IFPLVEIFSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000209082 Lolium Species 0.000 description 1
- 241000501390 Monobia Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000005791 algae growth Effects 0.000 description 1
- OENHQHLEOONYIE-UKMVMLAPSA-N all-trans beta-carotene Natural products CC=1CCCC(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-UKMVMLAPSA-N 0.000 description 1
- 235000013793 astaxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001168 astaxanthin Substances 0.000 description 1
- MQZIGYBFDRPAKN-ZWAPEEGVSA-N astaxanthin Chemical compound C([C@H](O)C(=O)C=1C)C(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)C(=O)[C@@H](O)CC1(C)C MQZIGYBFDRPAKN-ZWAPEEGVSA-N 0.000 description 1
- 229940022405 astaxanthin Drugs 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013734 beta-carotene Nutrition 0.000 description 1
- 239000011648 beta-carotene Substances 0.000 description 1
- TUPZEYHYWIEDIH-WAIFQNFQSA-N beta-carotene Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CCCC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2=CCCCC2(C)C TUPZEYHYWIEDIH-WAIFQNFQSA-N 0.000 description 1
- 229960002747 betacarotene Drugs 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003763 chloroplast Anatomy 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000006166 lysate Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020777 polyunsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004621 scanning probe microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N β-Carotene Chemical compound CC=1CCCC(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\C1=C(C)CCCC1(C)C OENHQHLEOONYIE-JLTXGRSLSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
- Y02T50/678—Aviation using fuels of non-fossil origin
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la o tulpină deşi la un procedeu de cultivare a acesteia, pentru obţinerea uleiului algal.Tulpina deAICB 141, cu număr de depozit la Culture Collection of Algae and Protozoa CCPA 276/24 acumulează, într-un timp scurt, cantităţi mari de lipide care conţin resturi de acizi graşi într-o cantitate adecvată, pentru transformarea în combustibil biodiesel, diesel şi pentru aviaţie. Procedeul conform invenţiei constă în prepararea unui mediu de cultură BBM modificat, inocularea acestuia cu un mediu cu suspensie de alge, cultivarea microalgelor timp de 10...12 zile, la o temperatură de 28...30°C, electroflocularea suspensiei, filtrarea biomasei după perioada de cultivare, extracţia ultrasonică a uleiului, evaporarea solventului şirecuperarea cu randamente ridicate a uleiului algal, având o densitate, la 20°C, de 0,916...0,930g/cmc, un indice de aciditate de 0,31 mg/KOH/g şi un indice de saponificare de 184...196 mg KOH/100 g.
Description
ULEIULUI ALGAL PRIN CULTIVAREA ACESTEIA.
Prezentul brevet de invenție se referă la o tulpină de Scenedesmus opoliensis, destinată producerii de biomasă algală cu conținut ridicat de lipide prin sechestrarea bioxidului de carbon din emisii industriale, și la un procedeu de obținere a uleiului algal din biomasa de alge.
Sunt cunoscute tulpini de Scenedesmus destinate diferitelor utilizări practice. Cererea de brevet SUA 2009/0117223 descrie o tulpină aparținând unei noi specii, Scenedesmus almerensis, depozitată la Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP) cu numărul de depozit CCAP 276/24. Tulpina acumulează până la 0,5% luteină în biomasa uscată și este caracterizată printr-o rată de creștere de 0,8 g / litru mediu / zi, atunci când este cultivată la temperatura de 30°C și pH 8,0, pe un mediu suplimentat cu vitamine. Din această tulpină s-a revendicat obținerea unui ulei algal bogat în acizi grași polinesaturați și în luteină, prin procedee chimice uzuale de extracție.
Cererea de brevet SUA 2011/0076749 prezintă o tulpină de Scenedesmus producto-capitatus, depozitată sub numărul KCTC 11336BP la Korean Collection for Type Culture (KCTC). Tulpina a fost cultivată pe mediu BG-11, barbotată cu amestecuri de gaze cu un conținut de până la 10% CO2, și cu gaze de ardere cu 10% CO2, în ciclu 12 ore lumină / 12 ore întuneric. In cazul barbotării cu amestec de gaze conținând peste 5% bioxid de carbon autorii cererii de brevet SUA 2011/0076749 au constat ne-exprimarea carbonic arihidrazei, enzima care catalizează reacția dintre bioxidul de carbon și apă, cu formarea ionilor carbonat/ bicarbonat utilizabili în fotosinteza algală. întrucât concentrațiile de peste 5% bioxid de carbon în amestecul de gaze barbotat prin mediul BG-11 represează exprimarea carbonic anhidrazei, autorii au considerat necesară suplimentarea mediului BG-11 cu lizat de rriicroalge Scenedesmus producto-capitatus, cultivate pe medii aerate cu un conținut mai redus de bioxid de carbon, care să reprezinte o sursă de carbonic anhidrază. Tulpina a prezentat o rată a fixării bioxidului de carbon de 0,091 ...
0,454 mmol / litru mediu cultură / hr, fără diferențe semnificative în cazul aerării cu amestecuri sintetice de gaze îmbogățite în CO2 sau cu gaze de ardere cu conținut de NOX și SOX. Autorii au interpretat rezultatele ca demonstrând rezistența tulpinii la NOX și SOxși revendică această rezistență pentru tulpina KCTC 11336BP.
Nu s-au descris până în prezent tulpini de Scenedesmus care să acumuleze cantități ridicate de lipide, în perioade relativ scurte de timp. Astfel de tulpini ar fi deosebit de uțile pentru conversia bioxidului de carbon din emisiile industriale în biocombusțibili. Pentru ăștfel de aplicații ar fi de dorit și o structură a resturilor de
| Μ·' ί | \ |
| //- P >·. | |
| fo- 'X+fo.h | |
| v/, Ρ.,,.Μ | 2 / |
| ..... | |
(X- 2 Ο 1 1 - 0 1 3 7 5 - Ο 9 -12- 2011
acizi grași în uleiul algal care să permită randamente ridicate la transformarea în biodiesel, diesel regenerabil, combustibil pentru motoarele de aviație.
Pentru exprimarea potențialului de acumulare de lipide adecvate transformării în biocombustibil este necesară dezvoltarea unui procedeu de cultivare a tulpinii algale, de recoltare a biomasei de microalge din mediul de cultură și de extragere a uleiului algal, adaptat tulpinii de Scenedesmus. Cererea de brevet SUA 2011/0138682 se referă la un procedeu de cultivare a tulpinilor de Scenedesmus, pentru obținerea de lipide / ulei algal și / sau fitonutrieriți ca astaxantina și beta-carotenul. Acest procedeu implică cultivarea în bazine deschise, în care pH-ul se menține la valori de peste 8,5, iar temperatura mai mare de 33°C. Astfel de condiții sunt dificil de realizat în zonele din Europa, inclusiv în cele din România.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este referitoare la o tulpină de Scenedesmus care acumulează cantități ridicate de lipide într-un timp scurt, și la dezvoltarea unui procedeu de obținere a uleiului algal prin cultivarea acestei tulpini.
Tulpina de Scenedesmus opoliensis AICB 141, depozitată la Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP) cu numărul de depozit CCAP 276/24, acumulează 43...45% lipide în biomasă, cu un conținut de 87... 89% esteri ai acizilor grași C16, C18 și C18:1, la o viteză de creștere de 0,6...0,7 g biomasă / litru mediu / zi, corespunzător unei acumulări de lipide de 250...315 mg / litru mediu / zi, cu o rată de fixare a bioxidului de carbon de 1 ...1,1 mmoli CO2/ litru mediu / oră și cu un timp de dublare de 2,027 zile.
Procedeul de obținere a uleiului algal prin cultivarea tulpinii S. opoliensis AICB 141 este alcătuit din următoarele etape:
prepararea unui mediu de cultură BBM, modificat prin suplimentare cu bicarbonat de sodiu până la 2 g/l și azotit de sodiu până la 2 g/l;
inocularea mediului cu suspensie algală în mediu BBM suplimentat cu bicarbonat de sodiu, 106ufc/ml, în raport de 1 parte inocul la 9 părți mediu axenic;
cultivarea micro-algelor timp de 10..12 zile, la o temperatură de lucru: 28 30°C, la o intensitatea radiației fotosintetice de 240 peinsteini / m2 /s și prin barbotarea unui amestec sintetic de gaze conținând 7% CO2, la un debit de 20 ml/min;
electroflocularea suspensiei algale prin aplicarea unei tensiuni continue de
V, la o intensitate a curentului de 0,85A, pe un catod de cărbune polarizat față de un anod din aliaj de fier (oțel-carbon);
jffltfareâljiorriasei algale floculate pentru înlăturarea suplimentară a apei;
C\~2 O 4 < - 0 i 5 7 3 - i! :i -12- 2011 extracția ultrasonică, timp de 15 min la 35 kHz, a uleiului algal cu un amestec cloroform : metanol (1:2), aplicat în raport 22,5 părți biomasă uscată la 15 părți solvent;
evaporarea și recuperarea solventului și separarea uleiului algal.
Tulpina de Scenedesmus opoliensis AICB 141 are următoarele avantaje:
Rezistență la contaminare în cazul cultivării industriale pe mediu BBM suplimentat cu bicarbonat de sodiu datorită timpului scurt de dublare;
Capacitate ridicată de a sechestra cantități semnificative de CO2 cu acumulare de lipide;
Conversie fotosintetică ridicată a bioxidului de carbon în esteri ai acizilor grași C16, C18 și C18:1 încorporați în lipide, într-o proporție convenabilă transformării în biodiesel (prin transesterificare), diesel din surse regenerabile (prin hidroliza grăsimilor, separarea și decarboxilarea acizilor grași și hidrogenarea amestecului de hidrocarburi rezultat) și combustibili pentru aviație (prin hidroprocesarea acizilor grași pentru producerea kerosenului parafinic sintetic).
Procedeul de obținere a uleiului algal prin cultivarea tulpinii S. opoliensis AICB 141 prezintă următoarele avantaje:
Facilitarea fixării bioxidului de carbon datorită suplimentării mediului BBM cu bicarbonat de sodiu, care accelerează reacția bioxidului de carbon cu apa și formarea anionilor de carbonat / bicarbonat, utilizați de microalge în procesul de fotosinteză;
Reducerea consumului de energie prin optimizarea recoltării biomasei algale datorită utilizării procedeului de electrofloculare a suspensiei algale;
Extracția cu randamente ridicate a uleiului algal din biomasa umedă, prin utilizarea unor solvenți cu polaritate ridicată, amestec de cloroform: metanol (1:2) și a extracției ultrasonice.
Prezenta invenție se ilustrează prin următorul exemplu.
Exemplu. Tulpina de Scenedesmus opoliensis AICB 141 a fost izolată din apă dulce, Lacul Știucii, jud. Cluj. Tulpina AICB 141 este organizată cenobial, cenobiile mature, plane, fiind formate din 2-4 celule, mai rar 8 celule. Cenobiul tipic constă din 4 celule alipite prin straturile interne ale peretelui celulelor componente. Frecvența cenobiilor tetradesmoide sau a celor didesmoide este variabilă, în funcție de condițiile de creștere. în culturile suplimentate cu dioxid de carbon și cu limitare nutrițională prin sursele de N și P, cenobiile didesmoide sunt mai frecvente, însoțite și de forme monodesmoide. în condiții normale de creștere nu formează înveliș mucilaginos. Stratul extern subțire al peretelui celular, vizibil în microscopie optică,
< î toate celulele cenobiului și poate fi observat cu ușurință ι :inere. Celulele cenobiilor didesmoide precum și celulele
6\ 201 1-01575-0 9 -12- 2011
externe (terminale) ale celor tetradesmoide sunt prevăzute cu câte o pereche de spini polari drepți, uneori mai mult sau mai puțin curbați, care pot depăși ca lungime jumătatea cenobiilor tetradesmoide. Grosimea spinilor este variabilă, frecvent mai groși la celulele îmbătrânite. La acestea din urmă spinii se pot rupe, partea distală fiind eliberată în mediul de creștere. Celulele interne ale cenobiilor tetradesmoide sunt cilindrice, cu polii rotunjiți. Dimensiunile celulelor sunt variabile: 18,4-(20,2)25,9 pm lungine, respectiv 5,5-(6,8)-9 pm lățime. Celulele pot prezenta ornamentații suplimentare, denumite rozete, câte 2-4 pe fiecare celulă. Stratul extern al peretelui celular, care învelește lax întregul cenobiu, are o structură fină de rețea formată din subunități hexagonale, vizibile în microscopia electronică de baleiaj / scanning (SEM). Cloroplastul unic este dispus parietal în fiecare celulă, cu câte un pirenoid foarte vizibil în microscopia optică. Tulpina se reproduce prin formarea de autospori rezultați în urma a 2 diviziuni succesive.
Tulpina AICB a fost cultivată inițial pe mediu BBM, a cărei formulă este prezentată în tab.1.
Tab. 1. Compoziția mediului nutritiv BBM
| Componente | Concentrația (g/l) |
| NaNO3 | 0,250 |
| KH2PO4 | 0,175 |
| K2HPO4 | 0,075 |
| MgSO4 ·7H2O | 0,075 |
| CaCI2 · 2H2O | 0,025 |
| NaCI | 0,025 |
| KOH 85% | 0,031 |
| Soluție de microelemente | 1 ml |
| Soluție de Fe chelatat | 1 ml |
| Componente soluție stoc microelemente | Concentrația (g/l) |
| H3BO3 | 2,860 |
| MnSO4 ·4H2O | 2,030 |
| ZnSO4 ·7H2O | 0,222 |
| MoO3 (85%) | 0,018 |
| CuSO4 5H2O | 0,079 |
Creșterea tulpinii s-a realizat apoi în serii experimentale cu concentrații crescătoare de NaHCO3 între 3-10 g/L adăugate în mediul standard BBM. Rezultatele experimentului au fost comparate cu cele obținute în condițiile creșterii pe mediul standard BBM, nemodificat. Condițiile experimentale de lucru au fost: temperatura de lucru 28°C, intensitatea luminii albe 240 pE/m2s. Datele experim istrate pe parcursul creșterii tulpinii Scenedesmus opoliensis tate în tab. 2.
ICECHV
București
C\- 2 Ο 1 1 - Ο 1 3 7 5 - Ο 9 -12- 2011
Tab. 2. Creșterea tulpinii Scenedesmus opoliensis AICB 141 în mediu nutritiv
BBM suplimentat cu NaHCO3
| Ziua | BBM + 0,25 g/l NaHCO3 | BBM + 3 g/l NaH | CO3 | BBM + 7 g/l NaH | CO3 | BBM + 10 g/l NaHCO3 | ||||||
| OD | PH | T | OD | PH | T | OD | PH | T | OD | PH | T | |
| 0 | 0,17 | 7,01 | 27,8 | 0,20 | 8,23 | 28,0 | 0,12 | 8,27 | 28,0 | 0,18 | 8,80 | 28,2 |
| 1 | 0,18 | 6,15 | 27,5 | 0,24 | 7,63 | 27,9 | 0,17 | 8,00 | 28,0 | 0,07 | 8,21 | 28,5 |
| 2 | 0,22 | 5,77 | 27,9 | 0,46 | 7,53 | 27,7 | 0,36 | 8,07 | 28,0 | 0,05 | 8,15 | 27,7 |
| 3 | 0,34 | 6,06 | 28,2 | 0,76 | 7,57 | 28,2 | 0,65 | 7,96 | 28,0 | 0,08 | 8,13 | 27,5 |
| 4 | 0,45 | 6,40 | 28,5 | 0,97 | 7,62 | 27,9 | 0,88 | 7,97 | 27,8 | 0,13 | 8,12 | 27,7 |
| 5 | 0,65 | 6,30 | 28,0 | 1,21 | 7,79 | 27,6 | 1,10 | 7,96 | 27,8 | 0,29 | 8,11 | 28,0 |
| 6 | 0,88 | 6,39 | 27,7 | 1,47 | 7,69 | 27,8 | 1,39 | 7,97 | 27,9 | 0,35 | 8,10 | 28,2 |
| 7 | 1,12 | 6,43 | 27,2 | 1,61 | 7,64 | 28,0 | 1,73 | 7,96 | 27.9 | 0,37 | 8,10 | 28,5 |
| 8 | 1,22 | 6.40 | 27,6 | 1,75 | 7,61 | 28,1 | 1,94 | 7,91 | 27,8 | 0,36 | 8,10 | 28,3 |
| 9 | 1,35 | 6,39 | 28,0 | 1,93 | 7,54 | 28,2 | 2,22 | 7,89 | 28,0 | - | - | |
| 10 | 1,46 | 6.38 | 28,2 | 1,98 | 7,66 | 27.9 | 2,21 | 7,88 | 28,0 | - | - | |
| 11 | 1,54 | 6,38 | 28,5 | 2,00 | 7,59 | 27,8 | 2,23 | 7,89 | 27,8 | - | - | |
| 12 | 1,55 | 6,30 | 28,0 | 1,99 | 7,64 | 28,0 | 2,23 | 7,88 | 27,9 | - | - | |
| 13 | 1,54 | 6,38 | 28,3 | 1,98 | 7,60 | 28,0 | 2,21 | 7,88 | 28,2 | - | - | |
| 14 | 1,53 | 6,36 | 28,1 | 1,98 | 7,60 | 27,9 | 2,20 | 7,88 | 28,1 | - |
OD-densitatea optica; T-temperatura
Datele din tab. 2 demonstrează că se obține o creștere progresivă a ratei de dezvoltare a algelor, exprimată prin Alog2 OD, direct proporțională cu concentrația de NaHCO3, în domeniul tolerat de concentrație al NaHCO3 de la 0,25 g/l până la 7 g/l. Peste această concentrație a NaHCO3, de 7 g/l, are loc o inhibare puternică a creșterii algelor și moartea celulelor algale (care a fost observată la microscopie optică).
Mediul BBM a fost suplimentat și cu NaNO3, întrucât studiile efectuate au demonstrat dependența ratei de acumulare de biomasă de sursa de azot disponibilă. S-a lucrat cu mediu BBM modificat prin suplimentare cu bicarbonat de sodiu până la 2 g/l și azotit de sodiu până la 2 g/l.
Tulpina S. opoliensis AICB 141 a fost multiplicată în mediu BBM modificat, prin utilizarea unui fotobioreactor Fotobiostat PBR - 2S Sartorius, Germania, care a fost umplut axenic cu mediu BBM suplimentat, steril și inoculat cu inocul realizat pe mediu nutritiv BBM modificat, obținut prin cultivare în pahare Erlenmeyer aerate prin agitare la temperatura ambiantă.
Condițiile de creștere asigurate în fotobioreactor au fost: a) volumul suspensiei algale: 3 I; b) temperatura de lucru: 25 - 30°C; c) radiația activă 30-700 nm; d) fluxul luminos: 500-1000 Im; e) : 120 - 240 μΕ / m2s; f) barbotarea de amestec sintetic CO2, 14% O2 și 79% N2 la un debit de 20 ml/min.
fotosinteti
: 7%
Ο 9 -12- ZOII
Fotobioreactorul s-a utilizat în sistem semicontinuu turbidostat. Operarea fotobioreactorului a avut loc după următorul program: (/) s-a pornit fotobioreactorul în sistemului “șarjă” și s-au continuat toate operațiile standard până când suspensia de biomasă a ajuns la finele fazei exponențiale; (ii) s-a trecut fotobioreactorul în regimul de operare turbidostat, ceea ce înseamnă că turbiditatea (OD) a devenit parametru de referință menținut la o valoare constantă prin programul fotobioreactorului, care comanda pornirea / oprirea pompei de alimentare a fotobioreactorului cu mediu nutritiv proaspăt, respectiv pompa de ieșire, care comandă scoaterea de suspensie algală din fotobioreactor. Astfel, în regimul turbidostat fotobioreactorul funcționează ca un reactor continuu cu agitare în regim staționar. Media zilnică a suspensiei microalgale extrase din turbidostat a fost de 300 ml. In suspensia de alge s-au determinat lipidele prin analiză termogravimetrică.
In aceste condiții de lucru s-a determinat o viteză exponențială de creștere: de 0,342 zile ’1, un timp de dublare 2,027 zile, 43...45% lipide în biomasă, la o viteză de creștere de 0,6...0,7 g biomasă / litru mediu / zi, corespunzător unei acumulări de lipide de 250...315 mg / litru mediu / zi, cu o rată de fixare a bioxidului de carbon de 1 ...1,1 mmoli CO2/litru mediu/oră.
Rezultatele obținute demonstrează faptul că tulpina de Scenedesmus opoliensis AICB 141 prezintă caracteristici superioare față de cele revendicate pentru alte tulpini. Tulpina Scenedesmus producto-capitatus, depozitată sub numărul KCTC 11336BP, și protejată prin cererea de brevet SUA 2011/0076749 prezintă o rată a fixării bioxidului de carbon de 0,091 ... 0,454 mmol / litru mediu cultură / hr. Cererea de brevet SUA 2011/0091945 se referă la un procedeu prin care se stimulează acumularea de lipide în celulele unor tulpini algale, de la 13,4 mg/l până la 58,4 mg/l.
Algele s-au recoltat din mediul de cultură prin electrofloculare. Aceasta s-a realizat prin aplicarea unei tensiuni continue de 19 V, la o intensitate a curentului de 0,85A, pe un catod de cărbune polarizat față de un anod din aliaj de fier (oțelcarbon), amplasat într-o coloană de suspensie. Ionii de Fe rezultați prin electroliză, ca și bulele de oxigen format pe suprafața anodului au determinat separarea biomasei algale. înlăturarea suplimentară a apei s-a realizat prin filtrarea biomasei algale. Din biomasa umedă uleiul algal a fost extras ultrasonic timp de 15 min la 35 kHz, cu un amestec cloroform : metanol (1:2), aplicat în raport 22,5 părți biomasă uscată la 15 părți solvent. In final s-a procedat la evaporarea și recuperarea solventului și la separarea uleiului algal.
Caracteristicile fizico-chimice ale uleiului algal de S. opoliensis AICB 141
OV 2 Ο 1 1 - Ο 1 3 7 5 - Ο 9 -12- 2011
Tab. 3. Caracteristicile fizico-chimice ale uleiului algal de Scenedesmus opoliensis AICB 141.
| Nr. crt. | Caracteristici fizico chimice | U.M. | Valoare |
| 1. | Aspect, la 20°C | - | lichid limpede, fara sedimente |
| 2. | Densitatea la 15°C | g/cm3 | 0,916-0,930 |
| 3. | Indice de aciditate | mg KOH/g | 0,31 |
| 4. | Conținut de cenușa | % | 0,054 |
| 5. | Conținut de apa | % | 0,12 |
| 6 | Indice de iod | g 1/1 OOg | 112-120 |
| 7 | Indice de saponificare | mgKOH/100g | 184-196 |
In uleiul algal s-a determinat compoziția de acizi grași prin analiza gazcromatografică a esterilor metilici. In tab. 4 este prezentată compoziția de acizi grași din uleiului de S. opoliensis AICB 141.
Tab. 4. Compoziția acizilor grași din uleiului de S. opoliensis AICB 141
| Denumire acid | Concentrație % |
| C16:0 | 35,71 |
| C16: 1 trans | 1,02 |
| C16:1 cis | 0,34 |
| C18:0 | 6,32 |
| C18:1 trans | 0 |
| C18:1 cis | 45,42 |
| C18:2 cis | 0 |
| C18:2 trans | 2,97 |
| C18:3n6 | 0,08 |
| C18:3n3 | 0,35 |
| C18:3n4 | 0,32 |
Proporția de peste 87% acizi grași C16, C18 și C18:1 este convenabilă transformării în biodiesel (prin transesterificare), diesel din surse regenerabile (prin hidroliza grăsimilor, separarea și decarboxilarea acizilor grași și hidrogenarea amestecului de hidrocarburi rezultat) și combustibili pentru aviație - prin hidroprocesarea acizilor grași pentru producerea kerosenului parafinic sintetic.
Claims (2)
- Revendicări1. Tulpina de Scenedesmus opoliensis AICB 141 caracterizată prin aceea că este depozitată la Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP) cu numărul de depozit CCAP 276/24, acumulează 43...45% lipide în biomasă, cu un conținut de87.. . 89% esteri ai acizilor grași C16, C18 și C18:1, la o viteză de creștere de 0,6...0,7 g biomasă / litru mediu / zi, corespunzător unei acumulări de lipide de250.. .315 mg / litru mediu / zi, cu o rată de fixare a bioxidului de carbon de 1 ...1,1 mmoli CO2/ litru mediu / oră și cu un timp de dublare de 2,027 zile.
- 2. Procedeul de obținere a uleiului algal prin cultivarea tulpinii S. opoliensis AICB 141 CCAP 276/24 caracterizat prin aceea că este alcătuit din următoarele etape: prepararea unui mediu de cultură BBM, modificat prin suplimentare cu bicarbonat de sodiu până la 2 g/l și azotit de sodiu până la 2 g/l; inocularea mediului cu suspensie algală în mediu BBM suplimentat cu bicarbonat de sodiu, 106ufc/rnl, în raport de 1 parte inocul la 9 părți mediu axenic; cultivarea micro-algelor timp de10.. 12 zile, la o temperatură de lucru: 28 - 30°C, la o intensitatea radiației fotosintetice de 240 peinsteini / m2 /s și prin barbotarea unui amestec sintetic de gaze conținând 7% CO2, la un debit de 20 ml/min; electroflocularea suspensiei algale prin aplicarea unei tensiuni continue de 19 V, la o intensitate a curentului de 0,85A, pe un catod de cărbune polarizat față de un anod din aliaj de fier; filtrarea biomasei algale floculate pentru înlăturarea suplimentară a apei; extracția ultrasonică, timp de 15 min la 35 kHz, a uleiului algal cu un amestec cloroform : metanol, 2:1, aplicat în raport 22,5 părți biomasă uscată la 15 părți solvent; evaporarea și recuperarea solventului și separarea uleiului algal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201101373A RO128750B1 (ro) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Tulpină de scenedesmus opoliensis şi procedeu de obţinere a uleiului algal prin cultivarea acesteia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201101373A RO128750B1 (ro) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Tulpină de scenedesmus opoliensis şi procedeu de obţinere a uleiului algal prin cultivarea acesteia |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO128750A2 true RO128750A2 (ro) | 2013-08-30 |
| RO128750B1 RO128750B1 (ro) | 2016-06-30 |
Family
ID=49030060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201101373A RO128750B1 (ro) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Tulpină de scenedesmus opoliensis şi procedeu de obţinere a uleiului algal prin cultivarea acesteia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO128750B1 (ro) |
-
2011
- 2011-12-09 RO ROA201101373A patent/RO128750B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO128750B1 (ro) | 2016-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu et al. | Enhanced biomass and CO2 sequestration of Chlorella vulgaris using a new mixotrophic cultivation method | |
| Rodolfi et al. | Microalgae for oil: Strain selection, induction of lipid synthesis and outdoor mass cultivation in a low‐cost photobioreactor | |
| Mujtaba et al. | Lipid production by Chlorella vulgaris after a shift from nutrient-rich to nitrogen starvation conditions | |
| Feng et al. | Lipid accumulation and growth of Chlorella zofingiensis in flat plate photobioreactors outdoors | |
| Li et al. | Effects of nitrogen sources on cell growth and lipid accumulation of green alga Neochloris oleoabundans | |
| EP2292782B1 (en) | Method for producing biodiesel by two-stage culture of chlorella from autotrophy to heterotrophy | |
| Xu et al. | Growth characteristics and eicosapentaenoic acid production by Nannochloropsis sp. in mixotrophic conditions | |
| Kaiwan-arporn et al. | Cultivation of cyanobacteria for extraction of lipids | |
| Tan et al. | Strategies for enhancing lipid production from indigenous microalgae isolates | |
| KR101351281B1 (ko) | 북극 해양에서 분리한 지질 고생산 미세조류 클라미도모나스 세포주 및 이의 용도 | |
| JPWO2010116611A1 (ja) | ナビクラ属に属する微細藻類、該微細藻類の培養による油分の製造方法、および該微細藻類から採取した油分 | |
| US20130217084A1 (en) | Production of omega-3 fatty acids from crude glycerol | |
| Moussa et al. | The effect of switching environmental conditions on content and structure of lipid produced by a wild strain Picochlorum sp. | |
| KR20160128816A (ko) | 지질 생산성을 증가시키는 미세조류의 배양방법 | |
| KR101575208B1 (ko) | 북극 해양에서 분리한 전분 및 지질 고생산 미세조류 클로렐라 세포주 및 이의 용도 | |
| US20160215307A1 (en) | Method for generating oil/fat component and method for producing higher unsaturated fatty acid | |
| WO2013088407A1 (en) | Process for production of algal biomass | |
| CN103052715B (zh) | 用于生产生物燃料的帕米尔绿球藻的培养 | |
| Shenbaga Devi et al. | Culture and biofuel producing efficacy of marine microalgae Dunaliella salina and Nannochloropsis sp | |
| JP5481876B2 (ja) | セネデスムス属に属する微細藻類、該微細藻類を培養する工程を有する油分の製造方法、および該微細藻類から採取した油分 | |
| US20200239913A1 (en) | Method for carbon resource utilization | |
| Badar et al. | Growth evaluation of microalgae isolated from palm oil mill effluent in synthetic media | |
| KR101769875B1 (ko) | 미세조류에서의 트리글리세라이드(tag) 또는 바이오디젤 제조방법 | |
| RO128750A2 (ro) | Tulpină de scenedesmus opoliensis şi procedeu de obţinere a uleiului algal prin cultivarea acesteia | |
| Bansal | Mixotrophic growth of Chlorella Sp. using Glycerol for the production of Biodiesel: A Review |