Mikroalga biofinomító upstream technológiájának fejlesztése és kinetikai modellezése
Földünk töretlenül növekvő népessége az energiaigények emelkedését idézi elő, így ezt felismervén az elmúlt néhány évtizedben jelentős erőforrások összpontosultak a megújuló energiaforrásokban levő energiapotenciál hatékony kiaknázására. A biomasszákon belül kiemelt helyen szerepelnek a mikroalgák melyeket harmadik generációs biofinomítókban feldolgozva széles skálát felölelő termékpaletta állítható elő belőlük (például bioüzemanyagok, gyógyszeripari alapanyagok, élelmiszerek, állati takarmányok). A mikroalgák a szárazföldi növényekhez képest számos előnyös tulajdonsággal rendelkeznek, ilyen a magas fotoszintetikus hatásfok és biomassza produktivitás, a nagyfokú biodiverzitás, a folyamatos üzemben megvalósítható fermentáció, valamint az atmoszféra CO2 tartalmának csökkentése. A nagy volumenű fermentálást azonban mind az upstream mind a downstream folyamatoknál számos szűkkeresztmetszet akadályozza. Az előbbinél ilyen a tenyésztés, ahol még nem elég robusztus a fotobioreaktorokban történő fermentálás, továbbá sokféleségükhöz képest elenyésző az izolált, magas tűrőképességgel rendelkező fajok száma, illetve mikroszkopikus sejtméretüknek köszönhetően nehéz a betakarításuk, míg az utóbbinál a konverziós utak komplexitása és egyes műveleti egységek kiugróan magas energiaigénye nehezíti a hatékony termelést.
TDK munkám során a vázolt problémák közül a tenyésztési folyamatok fejlesztésére fókuszáltam. Ehhez egy választott mikroalga törzs (Chlorella vulgaris) két izolátumának tenyésztését Student-féle t-próbával és fénytani faktoros kísérleti tervekkel (One-way ANOVA, Central Composite terv) vizsgáltam microplate-n, majd ezek eredményét léptéknövelést követően fotobioreaktorban verifikáltam. Utóbbiakban további technológiai paraméterek (levegőztetés, fényintenzitás) hatását is újabb faktoros kísérlettervekkel határoztam meg (2x3-as ortogonális terv). A kisérlettervek kiértékelésekor a biomassza produktivitás maximalizálását tartottam szem előtt. Mérési eredményeim alapján a készülékek által szabott korlátokon belül optimáltam a mikroalgák tenyésztését majd modelleztem növekedésüket.
A kísérletekből nyert adatok segíthetnek a megvilágítási paraméterek sejtnövekedésre gyakorolt hatásainak megértésében, így a fotobioreaktorok megfelelő konfigurálásán keresztül tovább növelhető a mikroalgák biomassza produktivitása. Kísérleti munkámmal a mikroalga biofinomítók upstream problémáinak megoldásához sikerült hozzájárulnom.
szerző
konzulensek
-
Dr. Németh Áron
docens, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék -
Kiss Bernadett
tudományos segédmunkatárs, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék
