Alge Kultivatioun

Algae Grow Lab entwéckelt eng Serie vu rohuelegen a flaach Photobioreaktoren fir Algen Kultivatioun och e Prozess vun Zelle Ultraschall Zerstéierung baséiert op Hielscher Ultraschall-Prozessoren, déi mat Stroum Zellen ausgestatt sinn.
Den generellen Fluchdiagramm vum Prozess gëtt ënnendrënner.

De Flow-Chart weist den Prozess vun Algen Kultivéiere an der Algalieproduktioun mam Ultraschall. © Alge Grow Lab

Beispiller vu Alge Grow Lab Photobioreaktoren ginn ënnendrënner.
D'Benotzung vun den LED-Paneele emittéiert Liicht am PAR-Deel vum Spektrum erlaabt e maximalen Wuesstumsstands vu Algen z'erreechen.
Zum Beispill, nom Inokulatioun vu Chlorella Vulgaris mat der Initialdichte vun 0,146 g / L, hunn mir d'Dicht vun 7,3 g / L an 7 Deeg erreecht.

Alge Zellen Zerstéierung duerch Ultraschall

No der Alge Wuesstemstadien sinn d'Algenzelle reift fir d'Uelegproduktiounbehandlung. Well de Zellgehalt vu der Ëmgéigend vun enger Struktur aus Zesummesetzter Zementmembranen getrennt ass, ass d'Zortstéckmethode wichteg fir d'Verëffentlechung vum kompletten intrazellulartem Material. D'Zellmembran bitt mech mechanesch Kraaft fir d'Zell an behält seng Integritéit. D'elastesch Properties vun der Zellmembran erlaaben d'Zellen déi séier Verännerungen vum osmoteschen Drock ze halen, wat an hirer externer Ëmgéigend sinn.
Déi zwee Ultraschall- a Mikrowellen-assistéierte Methoden, déi ënnendrënner beschriwwe ginn, verbesseren d'Extraktioun vun den Microalgae erheblech, mat méi Effizienz, reduzéierter Extraitiounszäit a erhéichte Erliichterungen, souwéi geréng a moderéierter Käschte an vernoléisseger Toxizitéit.
Ganz nëtzlech ass d'Extraktioun vun den Zilprodukter vun Algen méi efficace wann d'Algen Zellen virum Zirkulatiounstrooss zerstéiert ginn. Mä heiansdo ass d'Zerstéierung selwer duerch d'Zilsetzung vum Zilprodukt gefouert a nëmmen de Separatiounsprozess brauch ze kréien (z. B. d'Extraktioun vu Lipiden aus Algen fir Biokraftstoffproduktioun).
Alge Wuesstum integréiert en Ultraschall-System fir Zerstéierung vun Zellen a Extraktioun an hiren Aufbau, fir e ganz effiziente Prozess ze garantéieren, deen e komplette Release vun intrazellulärem Inhalt erreechen an doduerch méi héijer Erzéiungen an enger kuerzer Zäit. Am Ultraschallreaktor hunn d'Ultraschallwellen Kavatiséierung an de flëssege Medien, déi d'Algenzellen enthalen. D'Kavitbléiwe wuessen während der alternéierend rarefaangen Phasen vun der Ultraschallwelle bis si gewësse Gréisst erreechen, wann keng weider Energie gespart gëtt. Bei dësem Maximum vu Bléckwaasserstrooss falen d'Héichwaasseren während enger Kompressionsphase. De Bubble Collapse huet extremer Bedéngungen vun Diparitendifferen an Temperaturen, wéi Shockwellen a staarke Fléissleken. Dës extrem Kräfte spille net nëmmen d'Zellen zerstéieren, mä och effektiv d'Inhalter an d'Liquidmëttelen effektiv auswierken (zB Waasser oder Léisungsmëttel).
D'Effizienz vun der Ultraschall Zerstéierung staark hänkt vun der Haltbarkeet an der Elastizitéit vun den Zellmauer, déi variabel tëschent den eenzel Algenstämmen variéiert. Dat ass de Grond firwat d'Effizienz vun der Zerstéierung vun Zuel duerch d'Parameteren vum Verdeelungsprozess staark beaflosst gëtt: Déi wichtegst Parameter sinn Amplitude, Drock, Konzentratioun & Viskositéit a Temperatur. Dës Parameter mussen optiméiert ginn fir all Äntwerte vu Algen fir déi optimale Veraarbechtungseffizienz ze garantéieren.
E puer Beispiller vu Zell-Stéierungen an Zerfall vun verschiddene Algen-Stämme sinn an den folgenden Artikelen ze gesinn:

• Dunnaliella Salina an Nannochloropsis oculata: King PM, Nowotarski K .; Joyce, EM; Mason, TJ (2012): Ultraschall Stéierungen vun Algenzellen. AIP Konferenzprozeduren; 5/24/2012, Vol. 1433 Ausgab 1, p. 237.
• Nannochloropsis oculata: Jonathan R. McMillan, Ian A. Watson, Mehmood Ali, Weaam Jaafar (2013): Evaluatioun an de Verglach mat Algalzellen-Stéierungsmethoden: Mikrowellen, Waasserbat, Mixer, Ultraschall- a Laserbehandlung. Applied Energy, March 2013, Vol. 103, Säiten 128-134.
• Nanochloropsis Salina: Sebastian Schwede, Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber, Roland Span (2011): Influenz vu ënnerschiddlechen Zelle Stéierungstechniken op der Verdauung vun der Algalbiomass. Welt Renewable Energy Congress 2011, Bioenergy Technologies, den 8.-12.05.2011, Schweden.
• Schizochytrium limacinum a Chlamydomonas reinhardtii: Jose Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M, Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Evaluatioun vun der Mikrokülszell-Störung duerch Ultraschallbehandlung. Bioresource Technology 2012, Vol. 125, pp.175-81.
• Crypthecodinium cohnii: Paula Mercer a Roberto E. Armenta (2011): Entwécklung vun der Ueleggewinnung vu Mikroalgaen. Europäer Jornal vun der Lipid Science Technology, 2011.
• Scotiellopsis terrestris: S. Starke, Dr. N. Hempel, L. Dombrowski, Prof. Dr. O. Pulz: Verbesserung vun der Zersetzung vun der Zelle fir Scotiellopsis terrestris duerch Hëllef vun Ultraschall an e Pektin zerstéiert Enzym. Naturstoffchemie.

Prozess

No der Kultivatioun gëtt den Algae Biomass-Floss fir d'Konzentratiounsvorrichtung gezu fir d'Biomass vun der flëssege Medien z'entscheeden. D'Konzentratioun ass am Lagerbehälter accumuléiert. No der Trennung mussen d'Zellen zerstéiert ginn, fir d'Ueleg an aner intrazellulär Material z'informéieren. Dofir gëtt d'Konzentratioun vu Biomass duerch e Hielscher-Ultraschall-Apparat gepompelt. De Ultraschall-Rezirkulatiouns-Setup suergt fir d'Recirculatioun vum Zellkonzentrat ënnert dem gepressten Depressiounen duerch d'Hielscher-Flosszelle zréck an den Akkumulatiounstank. D'Recirculatioun dauert d'Zäit déi néideg war fir Zellen ze zerstéieren. Wann de Zerstéierungsprozess fäerdeg ass, fiert d'Biomass mam Zerstéierungszellen an d'Produktentrennungsapparatie, wou d'final Trennung vum Produkt aus de verbleibte Schutt trëfft.

Alge Cell Zerstéierung Eenheet mat Biomasskonzentratioun / Trennung Apparat an Hielscher 1,5 kW Ultraschall-Prozessor UIP1500hd. © Alge Grow Lab

D'Mesure vum Prozentsaz vun zerstéiert Zellen

Fir d'Effizienz Evaluatioun vum Algae Breakage huet ALGE Grow Lab zwou verschidde Methoden benotzt fir den Prozentsatz vun zerstéierten Zellen ze mellen:

1. Déi éischt Analysemethod baséiert op der Mesure vun der Chlorophyll A, B an A + B Fluoreszenz.
   Während enger lues Spin-Zentrifugatioun ginn d'Algalzellen a Schutt am Pipel am Ënnergang vum Empfänger pelletéiert, awer d'Rettung vum freet floatende Chlorophyll bleift nach ëmmer am Supernatant. Mat dësen physikaleschen Charakteristiken vun der Zell a Chlorophyll kann de Prozentsaz vun de gebrootene Zellen feststellen. Dëst ass erreechbar mat der Messung als éischt d'Gesamt Chlorophyll-Fluoreszenz vun enger Probe. Dann ass d'Probe zentrifugéiert. Duerno gëtt d'Chlorophyll-Fluoreszenz vum Iwwerstand vermëttelt. Duerch den Prozentsatz vun der Chlorophyll-Fluoreszenz am Iwwerstand zu der Chlorophyll-Fluoreszenz vun der gesamter Probe kann eng Schätzung vum Prozentsatz vun gebrootene Zellen gemaach ginn. Dës Form vun der Messung ass zimlech genee, mee d'Annahme datt d'Zuel vu Chlorophyll pro Zelle uniform ass. Total Chlorophyll-Extraktiounen goufen mat Methanol ausgeführt.
2. Fir déi zweet Analysemethod, gouf d'klassesch Hämocytometrie benotzt fir d'Zuel Densitéit an der al Harn ze probéieren. D'Prozedur gëtt an 2 Schrëtt gemaach:

• Eischtens ass d'Zelldichte vun der al Harn entstinn d'Ultraschallbehandlung.
• Zweetens, gëtt d'Zuel vun net zerstéiert (verbleiwen) Zellen no der Ofdreiwung vun der selwechter Probe gemooss.
  Baséierend op d'Resultater vun deenen zwou Messungen gëtt de Prozentsaz vun zerstéiert Zellen berechent.

Pic.1: Algae Vir Virgankung © Algae Grow Lab

Pic 2: Algae Stierf: 50% Zellenstéierung no 60 Minutten. sonication. © Alge Grow Lab

Pic 3: Algae Stierf: 100% Zellenstéierung no 120 min. sonication. © Alge Grow Lab