Культивування Chlorella vulgaris у фотобіореакторі неперервної дії під впливом сонячної інсоляції

Abstract

Апробовано фотобіореактор інтенсивного культивування водорості Chlorella vulgaris Beij. за умов сонячної інсоляції з повністю контрольованими умовами в межах режимних параметрів за обраними критеріями оцінювання процесу культивування. Для перевірки ефективності функціонування оригінального фотобіореактора досліджували ріст у ньому Chlorella vulgaris Beij. (CHLOROPHYTA) у середовищі Фітцджеральда в модифікації Цендера і Горхема № 11 за 21 270С (22–250С) та природного освітлення (сонячної інсоляції) (інтенсивність 9000 лк) упродовж 16 год/добу за додавання у культуральне середовище водних розчинів солей – натрій селеніту (Se (IV)) та ZnSO4•7H2O (Zn2+) як активаторів росту. Встановлено, що за стабілізації та автоматичного контролю умов культивування у розробленому фотобіореакторі максимальна щільність культури досягається на 17 добу культивування із вмістом клітин 24,8 ± 1,8·109 кл/дм3 та з їх кількістю у стаціонарній фазі на 14 добу ‒ 16,1 ± 1,2·109 кл/дм3, що дає змогу вирощувати хлорелу в безперервному режимі з середньою продуктивністю біомаси у стаціонарному режимі близько 212,4 ± 18,1 мг сухої біомаси/дм3 з вмістом ліпідів 19,02 ± 0,4 мг сухої маси/дм3. Рівень біомаси та ліпідів хлорели можна змінювати, використовуючи інтенсивність природної інсоляції та речовин-стимуляторів, що становить перспективу подальших досліджень.

Апробировано фотобиореактор интенсивного культивирования водоросли Chlorella vulgaris Beij. в условиях солнечной инсоляции с полностью контролируемыми условиями в пределах режимных параметров по выбранным критериям оценки процесса культивирования. Для проверки эффективности функционирования оригинального фотобиореактора исследовали в нем рост Chlorella vulgaris Beij. (CHLOROPHYTA) при 21 270С и естественном освещении (солнечной инсоляции) (интенсивность 9000 лк) в течение 16 ч/сутки при добавление в культуральную среду водных растворов солей – натрия селенита (Se (IV)) и ZnSO4•7H2O (Zn2+) в качестве активаторов роста. Установлено, что при стабилизации и автоматического контроля условий культивирования в разработанном фотобиореакторы максимальная плотность культуры достигается на 17 сутки культивирования с содержанием клеток 24,8 ± 1,8·109 кл/дм3 и с их количеством в стационарной фазе на 14 сутки ‒ 16,1 ± 1,2·109 кл/дм3, что позволяет выращивать хлореллу в непрерывном режиме со средней производительностью биомассы в стационарном режиме около 212,4 ± 18,1 мг сухой биомассы/дм3 с содержанием липидов 19,02 ± 0,4 мг сухой массы/дм3. Количество биомассы и липидов хлореллы можно изменять, используя интенсивность естественной инсоляции и веществ-стимуляторов, что составляет перспективу дальнейших исследований.

Were tested photobioreactor intensive cultivation of algae Chlorella vulgaris Beij. with the conditions of solar insolation of completely controlled environment within the operating parameters for the selected criteria evaluation process of cultivation. The efficiency of the functioning of the original photobioreactor with continuous mode of algae cultivation was checked. Using this photobioreactor it was investigated the growth of freshwater green alga Chlorella vulgaris Beij. (CHLOROPHYTA) under conditions of the Fitzgerald’s medium N 11 in the modification of Zender and Gorham at 22–25ºС and natural light (solar radiation) (intensity 9000 lux) during 16 hours / day by adding to the culture medium aqueous solutions of salts - sodium selenite (Se (IV)) and ZnSO4 7H2O (Zn2 +) as an activator of growth. Establish that under the influence of solar insolation and the stabilization and automatic control of Chlorella vulgaris cultivation conditions in the this photobioreactor were observed maximum density cultures for 17 days culturing cells containing 24,8 ± 1,8 • 109 cells / dm3 and the number of stationary phase 14 day within 16,1 ± 1,2 • 109 cells / dm3. This is an opportunity to grow Chlorella in continuous mode using natural light with an average capacity of biomass in stationary mode about 212,4 ± 18,1 mg of dry biomass / dm3 and lipid content of 19,02 ± 0,4 mg dry weight / dm3. The proposed system of cultivation Chlorella stimulates the accumulation of biomass and lipids. Under these conditions, the content of organic compounds algae can be customized using sunlight and stimulant substances biosynthesis of various classes of organic compounds. These studies make it possible to develop a further strategy of technology in the temperate zone. It is to reduce the impact of temperature changes by increasing the thermal inertia photobioreactor and reduce the impact of artificial lighting by the complete abandonment of it and transfer the reactor only on the energy of sunlight. In comparison with other analogous the proposed method of growing algae decreases total power consumption of the process through the use of solar radiation and through selection excess thermal energy obtained during operation of power plants. Also, there improving its quality indicators of cultivation process by filtering the flue gases from the selection of their carbon dioxide management and control of mineral and gas composition of medium, temperature and light mode control and metering system. The resulting method of cultivation of microalgae allows continuously generate biomass of microalgae, take away carbon dioxide from the atmosphere and combustion systems, and can be used for the production of lipids and as an element of independent property management.