Alga Grow Lab – Nxjerrja e ultratingujve të algave

Kultivimi i algave

Algae Grow Lab zhvilloi një seri të photobioreactors tuba dhe banesë për kultivimin e algave, si dhe një proces të shkatërrimit qelizor tejzanor bazuar në përpunuesit tejzanor Hielscher pajisur me qeliza rrjedhin.
Diagrami i përgjithshëm i rrjedhës së procesit është treguar më poshtë.

Grafiku i rrjedhës tregon procesin e kultivimit të algave dhe prodhimin e vajit algut duke përdorur ultrasonication. © Algae Grow Lab

Shembuj të photobioreactors Alga Grow Lab janë paraqitur më poshtë.
Përdorimi i paneleve LED që lëshojnë dritë në pjesën PAR të spektrit lejon të arrihet një shkallë maksimale e rritjes së algave.
Për shembull, pas inokulimit të Chlorella Vulgaris me dendësi fillestare prej 0.146 g / L kemi arritur densitetin e 7.3g / L në 7 ditë.

Shkatërrimi i qelizave të algave nga ultrasonifikimi

Pas stadiumit të rritjes së algave, qeliza e algave është e pjekur për trajtimin e prodhimit të naftës. Meqë përmbajtja e qelizës është e ndarë nga mjedisi rrethues nga një strukturë e membranave qelizore të përbërë, metoda e përçarjes qelizore është e rëndësishme në lidhje me lirimin e materialit të plotë intracelular. Membrana qelizore siguron forcë mekanike në qelizë dhe ruan integritetin e saj. Vetitë elastike të membranës qelizore lejojnë qelizat të përballojnë ndryshimet e shpejta të presionit osmotik që mund të ndodhin në mjedisin e tyre të jashtëm.
Të dyja metodat me ultratinguj dhe me mikrovalë, të përshkruara më poshtë, përmirësojnë dukshëm nxjerrjen e mikroalgave, me efikasitet më të lartë, kohë të zvogëluar të nxjerrjes dhe rritje të rendimenteve, si dhe kosto të ulëta për të moderuar dhe toksicitet të shtuar të papërfillshëm.
Shumë shpesh nxjerrja e produkteve të qëllimit nga algat është më efektive nëse qelizat e algave shkatërrohen para nxjerrjes. Por ndonjëherë, vetë shkatërrimi i qelizave çon në çlirimin e produktit qëllimor dhe vetëm procesi i ndarjes është i nevojshëm për të marrë atë (p.sh. nxjerrjen e lipideve nga algat për prodhimin e biokarburanteve).
Alga laboratorike integron një sistem tejzanor për përçarje dhe nxjerrje të qelizave në konfigurimin e tyre për të siguruar një proces shumë efikas që arrin një lëshim të plotë të përmbajtjes intracellulare dhe në këtë mënyrë prodhimet më të larta në kohë më të shkurtër. Në reaktorin tejzanor, valët tejzanor krijojnë caviatation në media të lëngshme që përmban qelizat e algave. Flluska e kavitacionit rritet gjatë fazave të rënies së alternimit të valës ultratinguj derisa ato arrijnë një madhësi të caktuar, kur nuk mund të adsorbohet më tej energji. Në këtë pikë maksimale të rritjes së flluskave, zbrazëtirat bien gjatë një faze të ngjeshjes. Rënia e flluskës krijon kushte ekstreme të diferencave të presionit dhe temperaturës, si dhe valëve të goditjeve dhe avionëve të fortë të lëngshëm. Këto forca ekstreme jo vetëm që shkatërrojnë qelizat, por edhe në mënyrë efektive lajnë përmbajtjen e tyre në media të lëngëta (p.sh. ujë ose tretës).
Efektiviteti i shkatërrimit tejzanor varet fuqishëm nga qëndrueshmëria dhe elasticiteti i mureve të qelizave, që ndryshon në mënyrë të konsiderueshme në mes të shtameve individuale të algave. Kjo është arsyeja pse efikasiteti i shkatërrimit të qelizave është shumë i ndikuar nga parametrat e procesit të sonifikimit: Parametrat më të rëndësishëm janë amplitudë, presion, përqendrim & viskozitetit dhe temperaturës. Këto parametra duhet të optimizohen për çdo lloj lloj të algave për të siguruar efikasitetin optimal të përpunimit.
Disa shembuj të përçarjes së qelizave dhe shpërbërjes së shtameve të ndryshme të algave mund të gjenden në artikujt e cituar më poshtë:

• Dunnaliella salina dhe Nannochloropsis oculata: King PM, Nowotarski K .; Joyce, EM; Mason, TJ (2012): Ndërprerja tejzanor e qelizave të algave. Procedurat e Konferencës AIP; 5/24/2012, Vol. 1433 Botimi 1, f. 237.
• Vlerësimi dhe krahasimi i metodave të ndërprerjes së qelizave të algave: Mikrovalë, uji, blender, trajtim me ultratinguj dhe lazer. Energjia e Aplikuar, Mars 2013, Vol. 103, faqet 128-134.
• Nanochloropsis salina: Sebastian Schwede, Alexandra Kowalczyk, Mandy Gerber, Roland Span (2011): Ndikimi i teknikave të ndryshme të ndërprerjes së qelizave në tretjen mono të biomasës algale. Kongresi Botëror i Energjisë së Rinovueshme 2011, Bioenergy Technologies, 8-12 Maj 2011, Suedi.
• Schizochytrium limacinum dhe Chlamydomonas reinhardtii: Jose Gerde, Mellissa Montalbo-Lomboy M, Linxing Yao, David Grewell, Tong Wang (2012): Vlerësimi i përçarjes së qelizave të mikroalgave nga trajtimi tejzanor. Bioresource Technology 2012, Vol. 125, f. 175-181.
• Crypthecodinium cohnii: Paula Mercer dhe Roberto E. Armenta (2011): Zhvillimet në nxjerrjen e naftës nga mikroalgat. Europeen Jornal i Lipid Science Technology, 2011.
• Scotiellopsis terrestris: S. Starke, Dr. N. Hempel, L. Dombrowski, Prof. Dr. O. Pulz: Përmirësimi i përçarjes së qelizave për Scotiellopsis terrestris me anë të ultrazërit dhe një enzimë të dekompozuar të pektinit. Naturstoffchemie.

proces

Pas kultivimit, rryma e biomasës së algave ushqehet me pajisjen e përqendrimit për të ndarë biomasën nga media e lëngshme. Përqendrimi është akumuluar në rezervuarin e magazinimit. Pas ndarjes, qelizat duhet të ndërpriten për të liruar vajin dhe materialin tjetër intracellular. Prandaj, biomasa e koncentruar është derdhur përmes një pajisjeje tejzanore Hielscher. Krijimi i recirkulacionit tejzanor siguron rikrijonjen e koncentratit qelizor nën presionin e dhënë përmes qelizës së rrjedhjes Hielscher përsëri në rezervuarin e akumulimit. Recirkulimi zgjat kohën e nevojshme për të shkatërruar qelizat. Kur përfundon procesi i shkatërrimit, biomasa me qelizat e shkatërruara po pompon në pajisjen e ndarjes së produktit, ku ndodh ndarja përfundimtare e produktit nga mbeturinat e mbetura.

Njësia e shkatërrimit të qelizave të algave me pajisjen e përqendrimit / ndarjes së biomasës dhe procesori tejzanor Hielscher 1.5 kW UIP1500hd. © Algae Grow Lab

Matja e përqindjes së qelizave të shkatërruara

Për vlerësimin e efikasitetit të thyerjes së algave, ALgae Grow Lab përdorën dy metodologji të ndryshme për të matur përqindjen e qelizave të shkatërruara:

1. Metoda e parë e analizës bazohet në matjen e fluorofazës së klorofilit A, B dhe A + B.
   Gjatë centrifugimit të ngadalshëm të centrifugimit, qelizat e algave dhe mbeturinat do të futen në pjesën e poshtme të marrësit, por pjesa e mbetur e klorofilit të lirë lundrues ende do të mbetet në supernatant. Duke përdorur këto karakteristika fizike të qelizës dhe klorofilit, përqindja e qelizave të thyera mund të përcaktohet. Kjo arrihet duke matur së pari fluoreshencën totale të klorofilit të një mostre. Pastaj, mostra është centrifuguar. Më pas, matet fluorescenca e klorofilit të supernatantit. Duke marrë përqindjen e fluoreshencës së klorofilit në supernatantin ndaj fluoreshencës së klorofilit të mostrës totale, mund të bëhet një vlerësim për përqindjen e qelizave të prishura. Kjo formë e matjes është mjaft e saktë, por supozon që numri i klorofilit për qelizë është i njëtrajtshëm. Ekstrakte totale të klorofilit janë kryer duke përdorur metanol.
2. Për metodën e analizës së dytë, hemocitometria klasike është përdorur për të matur densitetin e qelizave në mostrën e korrur të algave. Procedura kryhet në 2 hapa:

• Së pari, matet densiteti i qelizës së mostrës së algave të korrur para trajtimit me ultratinguj.
• Së dyti, matet numri i qelizave të pa-shkatërruara (të mbetura) pas sonifikimit të mostrës së njëjtë.
  Bazuar në rezultatet e këtyre dy matjeve, llogaritet përqindja e qelizave të shkatërruara.

Pic.1: Alga Para Shkatërrimit © Algae Grow Lab

Pic 2: Ndarja e algave: Ndarja e qelizave 50% pas 60 minutash. Sonication. © Algae Grow Lab

Pika 3: Ndërprerja e algave: Përçarje 100% qelizore pas 120 minutash. Sonication. © Algae Grow Lab