الطحالب الدقيقة زراعه والكتلة الحيوية الكمي في التمثيل الضوئي علي نطاق واسع مع غازات المداخن المسببة للتاكل

هذا البروتوكول تفاصيل عمليات التكيف معدات photobioreactor اللازمة لزراعة الطحالب الدقيقة مع الغازات المسببة للتآكل ويناقش التشغيل الآمن وأخذ عينات من photobioreactor. توفر أجهزة Photobioreactors التحكم اللازم لإجراء تجارب صغيرة موثوقة وقابلة للتكرار. ويمكن استخدام هذا النظام على نطاق مقاعد البدلاء لدراسة خصائص وإنتاجية الطحالب الدقيقة المزروعة مع محاكاة انبعاثات الاحتراق.

ويمكن استخدام هذه الطريقة مع غيرها من المفاعلات الحيوية المكيّف بعناية أو لزراعة الكائنات الحية الدقيقة الأخرى في مجال البيولوجياوتوتروفويك. إن البرهان المرئي لهذه الطريقة أمر بالغ الأهمية لأنه بروتوكول معقد يمنع تعرض الإنسان لانبعاثات الاحتراق المحاكاة السامة المستخدمة في زراعة الطحالب الدقيقة. للبدء، نموذج التركيز المتراكمة المحتملة من الغازات السامة في الغرفة إذا كان غطاء الدخان للفشل.

استخدام الجمعية الأمريكية للنظافة الصناعية الرياضية النمذجة جدول IH وزارة الدفاع عن كل غاز. من بناء موظفي صيانة التكييف أو فني HVAC، والحصول على س، العرض غرفة أو العادم معدل الهواء في متر مكعب في الدقيقة الواحدة. حساب حجم، V، من المختبر في متر مكعب.

حساب معدل الانبعاثات الملوثة، G، من كل نوع من الغاز السام في ملليغرام في الدقيقة باستخدام المعادلة المقتبسة من قانون الغاز المثالي حيث P هو جزء من الضغط الذي يمارسه الغاز السام في جهاز الصراف الآلي واحد، ف الغاز هو معدل تدفق الغاز في لتر في الدقيقة الواحدة، R هو ثابت الغاز العالمي، T هو درجة الحرارة في كلفن ، و MW هو الوزن الغازي بالجرام لكل مول. استخدم قيم V وQ و G لكل غاز في نموذج الغرفة المختلطة مع خيار إيقاف خوارزمية تطهير الغرفة النموذجية والجيل في جدول بيانات IH Mod لحساب تركيزات غاز الغرفة المتراكمة لكل غاز على مدار فترة محاكاة مدتها 24 ساعة. قارن هذه القيم بحدود التعرض.

إنشاء نظام مراقبة الغاز السام مع أجهزة استشعار لكل من الغازات السامة المستخدمة. معايرة أجهزة الاستشعار وفقا لتعليمات الشركة المصنعة. اختبار عثرة في كثير من الأحيان.

حدد موقع شاشة الغاز خارج غطاء الدخان. قبل التجربة، تأكد من أن جميع الموظفين قد تلقوا تعليمات بشأن الاستجابات المناسبة للإنذار بالغاز السام. الآن، إعداد 100 ملليلتر كل من هيدروكسيد الصوديوم العادي واحد وحمض الهيدروكلوريك العادي في اثنين من زجاجات حل المدخلات 250 ملليلتر.

تخزين حلول المدخلات المقننة في زجاجات توج قابلة لأتمتة مجهزة أنابيب تراجع وأنبوب تنفيس مع فلتر الهواء في خط معقمة. قم بتوصيل أنابيب الانخفاض باثنين من منافذ الإدخال الأربعة في المُدخلات الضوئية باستخدام أنابيب قابلة للتصوير التلقائي. إدراج وبرغي إغلاق الاصبع الباردة والعادم المكثف على لوحة رأس photobioreactor.

إدراج منفذ التلقيح والمسمار بإحكام في مكان. إضافة طول أنابيب قابلة لأتمتة إلى قسم من ميناء التلقيح فوق لوحة الرأس photobioreactor. قبل autoclaving مفاعل حيوي، المشبك الأنابيب مغلقة مع المشبك المضيف قابلة لأتمتة.

إرفاق أنابيب توج مع مرشحات معقمة إلى أي الموانئ غير المستخدمة photobioreactor. إضافة 1.5 لتر من الثقافة المتوسطة. اربط المفاعل بمفاعل ومحلول المدخلات المرتبطة به لمدة 30 إلى 45 دقيقة عند 121 درجة مئوية.

تمرير 1.6 ملليمتر داخل أنابيب قابلة للأنابيب القطر بين حلول الإدخال والموانئ الخاصة بهم من خلال مضخات peristaltic منفصلة. إرفاق المحرك المكره إلى رمح المكره وتشديد المناسب. ترتيب لوحات ضوء LED بشكل متماثل خارج مفاعل حيوي وفقا لمتطلبات الإضاءة.

إرفاق المنظمين المناسبين قادرة على 20 ضغط منفذ PSI إلى اسطوانات الغاز. نعلق ستة ملليمتر داخل قطر أنابيب مقاومة للضغط على منفذ منفذ منظم بارب وآمنة مع خرطوم المشبك. إرفاق الطرف الآخر من أنابيب مقاومة للضغط إلى الغاز الغاز مدخل باستخدام خرطوم بارب إلى ستة ملليمتر الجذعية سريعة الاتصال المناسب المضمون مع خرطوم المشبك.

ربط 3.2 ملليمتر داخل أنابيب قطرها إلى الغاز الغازية تنظيم منفذ باستخدام ستة ملليمتر سريعة الاتصال المناسب وربط الطرف الآخر من أنابيب منفذ إلى منفذ حلقة sparging في لوحة الرأس photobioreactor. تعيين ضغط منفذ إلى 20 PSI على كل منظم الغاز. على واجهة مفاعل حيوي، تعيين معدلات تدفق الغاز التجريبية.

استخدام الدالة STIRR لتعيين معدل دوران المكره التي هي سريعة بما يكفي لوسيلة الثقافة لاستيعاب فقاعات الغاز sparged. بعد autoclaving، وتجميع اسطوانات photobioreactor والغاز داخل غطاء محرك الدخان المشي في. ضع جهاز photobioreactor على طاولة داخل حاوية ثانوية ووضع اسطوانات الغاز في مصفاة اسطوانة قائمة بذاتها أو رف اسطوانة.

بعد بدء تدفق الغاز، واستخدام زجاجة غسيل مليئة 1:100 تخفيف من صابون طبق إلى الماء لتغطية الاتصالات بين اسطوانات الغاز و bioreactor مع تيار صغير من محلول الصابون. تحقق من تسرب الغاز المشار إليه عن طريق الفقاعات. عند بدء التجارب الطحالب الدقيقة ، ابدأ في رش الغاز ثم قم بضبط درجة اله PH قبل التطعيم.

تلقيح الضوئي عن طريق التعرق على إعداد الحقنة المجهرية في حقنة معقمة، وتركيب الحقنة إلى الأنابيب المرفقة بميناء التطعيم، وفتح المشبك أنابيب التلقيح، والاكتئاب الحقنة. تحقق من شاشة الغاز، وضغوط اسطوانة الغاز، واليوراكتور مرتين يوميا لمستويات مرتفعة من الغاز السام أو إشارة إلى التسريبات. الحد من فتحة غطاء محرك الدخان إلى عرض يسمح بالمنظمين للدزين الحيوي واسطوانة الغاز التي يمكن الوصول إليها.

عند أخذ العينات، قم بتحويل منظمي أسطوانة الغاز إلى الوضع المغلق لوقف تدفق الغاز إلى المفاعل. أغلق غطاء الأبخرة واسمح بخمس دقائق للغطاء للإخلاء من الغازات المسببة للتآكل. عينة داخل غطاء الدخان إما عن طريق فتح منفذ لوحة الرأس واستخدام ماصة المصلية العقيمة أو سحب الثقافة في حقنة من خلال ميناء التلقيح أو أخذ العينات.

في هذه الدراسة، تم إنشاء منحنى معايرة للجزئية الخضراء Scenedesmus obliquus التي تم حصادها في المرحلة الأسية مع قياسات OD750 وتركيزات الكتلة الحيوية المجففة. تم حساب تركيزات الكتلة الحيوية من منحنى المعايرة ثم نمشت مع منحنى لوجستي حيث L هو الحد الأقصى لتركيز الكتلة الحيوية، ك هو الانحدار النسبي للمرحلة الأسية، x0 هو الوقت من نقطة الوسط المنحنى، و x هو الوقت. وحققت تجربة أولية واعدة مع غاز المداخن المحاكاة معدل إنتاجية الكتلة الحيوية الجزئية القصوى في 690 ملليغرام للتر الواحد في اليوم الواحد الذي كان أكبر من 12٪ من ثاني أكسيد الكربون والهواء فائق الصفر عند 510 ملليغرام للتر الواحد في اليوم الواحد.

التجميع الصحيح للنظام هو الأكثر أهمية لإجراء زراعة الطحالب الدقيقة وسلامة الإنسان. يحتاج النظام إلى مراقبة مستمرة باستخدام أجهزة استشعار الغاز. خطوط النقل يجب أن تكون الغاز ضيق ويجب استخدام غطاء محرك الدخان بشكل مناسب.

اسطوانات مضغوطة تحتوي على غازات سامة خطرة. تأكد دائمًا من تأمين الأسطوانات واستخدامها فقط داخل غطاء أبخرة بعد إنشاء نظام مراقبة الغاز السام.