Cultivation of Microalgae (Chlorella Vulgaris) in Laboratory Photobioreactor

• Autorzy: Łukasz Biłos , Agnieszka Patyna , Małgorzata Płaczek , Stanisław Witczak

Warianty tytułu

Hodowla mikroglonów Chlorella vulgaris w fotobioreaktorze laboratoryjnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Algal cultivation fits in sustainable development of natural environment. Their biomass is increasingly regarded as a potential resource with a potential in production of biofuels, electricity and heat. Algae contain a lot of nutrients, so they can be used as food for humans and livestock. Because of their valuable composition (high nutrient content) they are used as supplements of balanced diet, in turn taking into account their biosorption ability they are used to detoxification of human body. Algae cultivation does not require large areas of land to expose cells to sunlight, so their production rate is higher compared to the vascular plants. Moreover, the cultivation in closed photobioreactors leads to high biomass concentration. However, this type of cultivation needs to be performed under strictly observed conditions, which can be evaluated by experiments. This study reports the results of a study involving the development of test stand in which high biomass productivity of Chlorella vulgaris can be achieved. This paper focuses on a study including Chlorella cultivation and the results of an experiment conducted in a laboratory photobioreactor. (original abstract)

Hodowla glonów, z uwagi na ich właściwości i sposób wykorzystania, od wielu lat wpisuje się strategię zapewnienia zrównoważonego rozwoju. Związane to jest z tym, że biomasa glonów coraz częściej uważana jest za potencjalny surowiec mogący stanowić alternatywne źródła energii odnawialnej, a w szczególności służyć do produkcji biopaliw oraz energii elektrycznej czy cieplnej. Dodatkowo algi zawierają całe bogactwo substancji odżywczych, mogą więc stanowić źródło pożywienia dla ludzi i zwierząt hodowlanych. Ich właściwości biosorpcyjne sprawiają, że działają oczyszczająco na organizm i dlatego są przyjmowane w celu detoksykacji lub jako suplementy zróżnicowanej diety. Hodowla alg nie wymaga dużych powierzchni, a ponadto wskaźnik produkcji ich biomasy jest dużo wyższy niż roślin naczyniowych. Wymaga to jednak prowadzenie jej w ściśle określonych warunkach procesowych, których zakres zmian określa się na drodze doświadczalnej. Celem eksperymentu opisanego w artykule było skonstruowanie stanowiska badawczego pozwalającego na wyprodukowanie jak największej ilości biomasy alg Chlorella vulgaris. Uwzględniając konieczność ustalenia odpowiednich warunków procesowych dla ściśle określonych rodzajów mikroalg, w pracy dokonano przeglądu literatury z zakresu warunków hodowli mikroglonów z gatunku Chlorella oraz przedstawiono wyniki badań własnych przeprowadzonych w fotobioreaktorze laboratoryjnym. (abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Crop production; Biomass; Industrial plants

PL

Produkcja roślinna; Biomasa; Rośliny przemysłowe

• Czasopismo: Economic and Environmental Studies
• Rocznik: 2016
• Numer: nr 4
• Strony: 843--852

Twórcy

autor

Łukasz Biłos

• Opole University of Technology, Poland

autor

Agnieszka Patyna

• Opole University of Technology, Poland

autor

Małgorzata Płaczek

• Opole University of Technology, Poland

autor

Stanisław Witczak

• Opole University of Technology, Poland

Bibliografia

• Biłos, Ł.; Golla, S.; Patyna, A.. (2016). Wykorzystanie glonów w rolnictwie i przemyśle spożywczym. Przemysł Chemiczny 9: 1797-1801.
• Borowitzka, M. A. (1999). Commercial production of microalgae: ponds, tanks, tubes and fermenters. Journal of Biotechnology 70: 313-321.
• Chai, X.; Zhao, X. (2012). Enhanced removal of carbon dioxide and alleviation of dissolved oxygen accumulation in photobioreactor with bubble tank. Bioresour Technology 116: 360-365.
• Chen, C. Y.; Yeh, K. L.; Aisyah, R.; Lee, D. J.; Chang, J. S. (2011). Cultivation, photobioreactor design and harvesting of microalgae for biodiesel production: A critical review. Bioresource Technology 102: 17-81.
• Guiry, M. D. (2012). How many species of algae are there? Phycological Society of America 48: 1057-1063.
• Holtermann, T.; Madlener, R. (2011). Assessment of the technological development and economic potential of photobioreactors. Applied Energy 88: 1906-1919.
• Jacob-Lopes, E.; Ferreira Lacerda, L. M. C.; Teixeira Franco, T. (2008). Biomass production and carbon dioxide fixation by Aphanothecemicroscopica Nägeli in a bubble column photobioreactor. Biochemical Engineering Journal 40(1): 27-34.
• Li, J.; Xu, N. S.; Su W. W. (2003). Online estimation of stirred-tank microalgal photobioreactor cultures based on dissolved oxygen measurement. Biochemical Engineering Journal 14: 51-65.
• Mata, T. M.; Martins, A. A.; Caetano N. S. (2010). Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14: 217-232.
• Mohsenpour, S. F.; Willoughby, N. (2013). Luminescent photobioreactor design for improved algal growth and photosynthetic pigment production through spectral conversion of light. Bioresource Technology 142: 147- 153.
• Pielesz, A. (2010). Algi i alginiany. Leczenie, zdrowie, uroda. Wydawnictwo internetowe e-bookowo.
• Plaza, M.; Cifuentes, A.; Ibanez, E. (2008). In the search of new functional food ingredients from algae. Trends Foodsci. Technol. 19: 31-39.
• Schroeder, G.; Messyasz, B.; Łęska, B.; Fabrowska, J.; Pikosz, M.; Rybak, A. (2013). Biomasa alg słodkowodnych surowcem dla przemysłu i rolnictwa. Przem. Chem. 92(7): 1380-1384.
• Seo, I.; Lee, I.; Hwang, H.; Hong, S.; Bitog, J.P.; Kwon, K.; Lee, C.; Kim, Z.;Cuello, J.L.(2012). Numerical investigation of a bubble-column photo-bioreactor design for microalgae cultivation. Biosystems engineering 113: 229-241.
• Singh, R. N.; Sharma, S. (2012). Development of suitable photobioreactor for algae production - A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16: 2347- 2353.
• Ugwu, C. U.; Aoyagi, H.; Uchiyama, H. (2008). Photobioreactors for mass cultivation of algae. Bioresource Technology 99: 4021-4028.
• Yoo, C.; Jun, S. Y.; Lee, J. Y.; Ahn, C. Y.; Oh, H. M. (2010). Selection of microalgae for lipid production under high levels carbon dioxide. Bioresource Technology 101(1): 71-74.
• Zhang, K.; Kurano, N.; Miyachi, S. (2002). Optimized aeration by carbon dioxide gas for microalgal production and mass transfer characterization in a vertical flat-plate photobioreactor. Bioprocess Biosyst Eng. 25(2): 97- 101.
• Zijffers, J-W. F.; Janssen, M.; Tramper, J.; Wijffels, R. H. (2008). Design Process of an Area-Efficient Photobioreactor. Mar Biotechnol. 10: 404-415.