A Chlorella nemzetség biotechnológiai folyamatokban történő alkalmazásának áttekintése

Easy Links

Szervetlen szén

folyamatokban

Szerves szén

Könnyű

Autotrófia

Heterotrófia †

Photoautotrophic ††

Fotoheterotróf

Mixotróf

Auxotrófia *

WC

NaNO3 (g/L)

CaCl2. 2H2O (g/L)

MgSO4. 7H2O (g/L)

NaHCO3 (g/L)

Na2SiO3. 9H2O (g/L)

K2HPO2 (g/L)

NaEDTA. 2H2O (g/L)

FeCl3. 6H2O (g/L)

CuSO4. 5H2O (g/L)

ZnSO4. 7H2O (g/L)

CoCl2. 6H2O (g/L)

MnCl2. 4H2O (g/L)

Na2MoO4. 2H2O (g/L)

MgSO4 (g/L)

Tiamin-HCl (µg/L)

Biotin (g/L)

Cianokobalamin (g/L)

Bátor

NaNO3 (g/L)

CaCl2.2H20 (g/L)

MgSO4.7H2O (g/L)

K2HPO4 (g/L)

KH2PO4 (g/L)

NaCl (g/l)

NaEDTA (g/l)

FeSO4.7 H2O (g/L)

H3BO3 (g/L)

ZnSO4.7H2O (g/L)

MnCl2.4H2O (g/L)

MoO3 (g/l)

CuSO4.5H2O (g/L)

Co (NO3) 2,6H2O (g/L)

Sorokin és Krauss [8]

KNO3 (g/l)

KH2PO4 (g/L)

MgSO4.7H2O (g/L)

CaCl2.2H2O2 (g/L)

FeSO4.7H2O (g/L)

EDTA (g/l)

H3BO4 (µg/L)

MnCl2.4H2O (µg/L)

ZnSO4. 7H2O (µg/L)

CuSO4. 5H2O (µg/L)

Co (NO3) 2,6H2O (µg/L)

MoO3 (µg/L)

Ezért a 2. táblázatban leírt tenyésztő táptalajok felhasználhatók fotoautotróf organizmusokhoz, amelyekben a 2 (CO2) rögzítés a fő vonzerő. Ezenkívül a fototróf termelés a leghatékonyabb a nettó energiamérleg szempontjából. Mindazonáltal ez a bioprocesszor nagyobb eltéréseket és alacsonyabb termelékenységet mutat - összehasonlítva a heterotróf termeléssel [2]. E tekintetben, mivel a légköri 2 (CO2) nem szolgáltat elegendő szenet az autotróf mikroalgák termelésének magas szintjének eléréséhez - (a 2. atmoszféra diffúziója (CO2) → vizes fázis/10 g/md); a hidrogén-karbonát-karbonát puffer (tápközeg) használata hasznos lehet, mert 2 (CO2) mennyiséget biztosít a fotoszintézishez, az alábbiakban részletesen:
2HCO3 - ↔ CO3 2- + H2O + CO2
HCO3 - ↔ CO2 + OH -
CO 3 2- + H 2 O 2OH -
A táptalaj pH-ja nyilvánvalóan lúgossá válik, amelyben a nagy alga-sűrűség mellett eléri a 11-es pH-t is [3].

Másrészt a heterotrófiás és a mixtrófiás organizmusok elsősorban mikroalgák biomasszájának előállítására használhatók. Ezen túlmenően, a fotoautotróf rendszerhez képest, a mixotróf művelési mód alacsonyabb termelési költségeket mutat a magasabb biomassza és lipid termelékenység és az alacsony költségű táptalajok, például ipari hulladékok használatának lehetősége miatt (a táptalaj a teljes termelési költség ≈ 80% -a) ) [5].
A mikroalgák termesztése, akár fotoautotrófiás, akár heterotróf módú, már fontos szerepet játszik a biobázisú gazdaságban (nagyon összhangban van a zöld kémiai koncepcióval). Érdemes megjegyezni, hogy 2050-ben a világ népessége a becslések szerint eléri a 9 milliárd embert, vagyis az áruk iránti kereslet ugrásszerűen megnő, amelyben a fenntartható termelés (élelmiszer és energia). A mikroalgák nemcsak a legígéretesebb hulladék-átalakítók és újrahasznosítók, hanem hatékonyan termeszthetők olyan helyeken is, amelyek nem megfelelőek a mezőgazdaság számára, amelyek fehérjéket és lipideket (élelmiszereket) vagy nyersanyagot nyújthatnak a bioműanyag számára [9].
Az alábbiakban részletesebben ismertetjük a Chlorella néhány fő alkalmazását, például a bioüzemanyagok, kozmetikumok, kiegészítő élelmiszerek, pigmentek gyártása szennyvíztisztítással.

Mint már említettük, a biolgáz előállítása a mikroalgákból a mikroalgák biomasszájának anaerob baktériumok általi anaerob emésztésével történik. Az anaerob emésztés 4 általános lépést foglal magában (i) hidrolízis, fermentáció, acetogenezis és metanogenezis. A biogáz összetétele CH4 (55–75%) és CO2 (25–45%) [10].
Jankowska és mtsai. [10] a mikroalgákból, például C. kessleriből származó biogáz-hozamokat állította össze (0,335 L biogáz/g.VS (65% CH4) (0,218 L CH4/gVS); C. vulgaris (0,337 L CH4/g.VS); C. vulgaris (0,180 L CH4/g CODin); C. vulgaris (0,156 L CH4/g.COD); C. vulgaris ((0,364 LN biogáz/g VS) (62,6% CH4) (0,228 LN CH4/g VS)); C. vulgaris ((0,366 L biogáz/g VS) (62,5% CH4) (0,229 L CH4/g VS)); C. vulgaris (0,139 L CH4/g.COD in) [10].

A biogáz hozamot nagymértékben befolyásolja a mikroalgák faja, az előkezelés típusa, a hidrogenezis vagy metanogenezis inhibitorainak jelenléte, szerves terhelés, retenciós idő, hőmérséklet, pH, szubsztrát stb. Ebben az értelemben Choi és mtsai. más mikroorganizmusokhoz képest a mikroalgák sejtfalai ellenszenvesebbek. Így a C. vulgaris előkezelésére (sav + termikus) volt szükség a hidrolízis fokozásához, a H2 termelés következményes fokozásával [10, 14]