L'integrazione della coltivazione di microalghe con i gas di combustione industriali introdurrà infine metalli pesanti e altri composti inorganici nei mezzi di crescita. Questo studio presenta una procedura utilizzata per determinare il destino finale e l'impatto dei metalli pesanti e dei contaminanti inorganici sulla crescita di Nannochloropsis salina coltivata in fotobioreattori.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Quantificazione dei metalli pesanti e altri contaminanti inorganici sulla produttività delle microalghe
In questo articolo
Sommario
Abstract
La crescente domanda di carburanti rinnovabili ha ricercatori che studiano la fattibilità di materie prime alternative, come microalghe. Vantaggi intrinseci includono ad alto rendimento potenziale, l'uso di terreni non coltivabili e l'integrazione con i flussi di rifiuti. Le esigenze nutrizionali di un sistema di produzione di microalghe su larga scala richiederà l'accoppiamento dei sistemi di coltivazione con le risorse dei rifiuti industriali, come l'anidride carbonica dai gas di scarico e le sostanze nutrienti dalle acque reflue. Contaminanti inorganici presenti in tali rifiuti possono potenzialmente portare a bioaccumulo in biomassa microalgale impatto negativo dell'uso finale produttività e limitante. Questo studio si concentra sulla valutazione sperimentale dell'impatto e il destino di 14 contaminanti inorganici (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V e Zn) sulla crescita salina Nannochloropsis . Le microalghe sono state coltivate in fotobioreattori illuminato di 984 mmol m-2 sec -1 e mantenuta a pH 7 in una crescita del media inquinata con contaminanti inorganici a livelli previsti basato sulla composizione si trovano in sistemi di gas di scarico del carbone commerciali. Contaminanti presenti nella biomassa e mezzo alla fine di un periodo di crescita del 7 giorno erano analiticamente quantificate mediante vapore freddo spettrometria ad assorbimento atomico per Hg e mediante spettrometria di massa ad accoppiamento induttivo plasma per As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V e Zn. I risultati mostrano N. salina è un ceppo sensibile all'ambiente multi-metallo con una diminuzione statistica della biomassa yieldwith l'introduzione di questi contaminanti. Le tecniche qui presentate sono adeguate per quantificare la crescita delle alghe e determinare il destino di contaminanti inorganici.
Introduzione
Rispetto alle colture tradizionali terrestri microalghe hanno dimostrato di ottenere biomassa e lipidi rendimenti più elevati a causa intrinseche elevate efficienze di conversione solare 1,2. La coltivazione di microalghe ad alti tassi di produttività richiede la fornitura di vari nutrienti, tra cui una fonte di carbonio esterna. Si prevede che le strutture di crescita grandi saranno integrati con flussi di rifiuti industriali quali fumi industriali per minimizzare i costi di produzione e allo stesso tempo fornire bonifica ambientale. Carbonio Rifiuti industriali è in genere sotto forma di anidride carbonica gassosa e può contenere contaminanti che hanno i....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
Sistema 1. Crescita
Figura 1. Microalghe sistema di crescita. (A) rotometer aria, (B) di CO 2 rotometer, (C) Regolatore pH con solenoide, (D) data logger, (E) filtri in linea d'aria, (F) un colpo di testa di distribuzione dell'aria, (G) banca luce fluorescente, (H) misuratori di pH, sistema di (I) di raffreddamento, (J)<....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
I rendimenti biomassa
Produzione di N. salina nel sistema PBR usato in questo studio è passato da 1 g / L -1 a 8,5 ± 0,19 g / L -1 (N = 12) per i reattori di controllo e 4,0 ± 0,3 g / L -1 (N = 12) per la multi-metal contaminato in 7 giorni. Gli esperimenti hanno prodotto dati ripetibili attraverso reattori in triplo e più batch. Figura 2A mostra la densità media cultura con molto piccolo errore standard sulla base di campionamento d.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
Saline microalghe N. salina può essere coltivata con successo nel sistema di crescita progettato con risultati ripetibili e alti rendimenti biomassa. Airlift miscelazione permesso per una cultura sospesa ben miscelato con assestamento minimo o incrostazioni nei periodi di crescita di 7 giorni. La variabilità minima luce attraverso la banca luce fluorescente è anche mostrato di non produrre differenze notevoli in termini di crescita.
Lo studio mostra metalli pesanti mezzi contaminata.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare il finanziamento della National Science Foundation (premio # 1335550), dello Utah Water Research Laboratory, della professoressa Joan McLean e di Tessa Guy per il loro aiuto durante l'analisi dei metalli/metalloidi. Gli autori ringraziano anche Laura Birkhold per il suo supporto nella raccolta dei dati e Danna Olbright.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Prodotti chimici | |||
| Cloruro di sodio | Fisher Scientific | S271-3 | |
| Cloruro di calcio diidrato | Fisher Scientific | C79-500 | |
| Cloruro di potassio | Fisher Scientific | P217-500 | |
| Metasilicato di sodio nonaidrato | Fisher Scientific | S408-500 | |
| Solfato di magnesio eptaidrato | Fisher Scientific | M63-500 | |
| Nitrato di potassio | EMD Chimico | PX1520-5 | |
| Fosfato di potassio monobasico | Fisher Scientific | P285-500 | |
| Citrato ferrico di ammonio | Fisher Scientific | I72-500 | |
| Acido borico | Fisher Scientific | A73-500 | |
| Molibdato di sodio, diidrato | EMD Chemical | SX0650-2 | |
| Cloruro di manganese tetraidrato | Fisher Scientific | M87-500 | |
| Solfato di zinco eptaidrato | Fisher Scientific | Z68-500 | |
| Solfato rameico pentaidrato | Fisher Scientific | C489-500 | |
| Biotina | Acros Organics | 230090010 | |
| tiamina | Acros Organics | 148990100 | |
| Vitamina B12 | Acros Organics | 405920010 | |
| Cloruro di rame (II) diidrato | Sigma-Aldrich | 221783-100G | Irritante, pericoloso per l'ambiente |
| Piombo (II) cloruro | Sigma-Aldrich | 268690-250G | Tossico, pericoloso per l'ambiente |
| Bicromato di sodio diidrato | Sigma-Aldrich | 398063-100G | ossidante, altamente tossico, pericoloso per l'ambiente |
| Cloruro di cobalto (II) esaidrato | Sigma-Aldrich | 255599-100G | Tossico, pericoloso per l'ambiente |
| Cloruro di nichel (II) esaidrato | Sigma-Aldrich | 223387-500G | Tossico, pericoloso per l'ambiente |
| Arsenito di sodio (meta) | Sigma-Aldrich | 71287 | Tossico, pericoloso per l'ambiente |
| Cloruro di cadmio | Sigma-Aldrich | 202908-10G | Altamente tossico, pericoloso per l'ambiente |
| Cloruro di mercurio (II) | Sigma-Aldrich | 215465-100G | Tossico, pericoloso per l'ambiente |
| Cloruro di stagno (II) diidrato | Fisher Scientific | T142-500 | Corrosivo. Adatto per l'analisi del Hg. Molto pericoloso. |
| Cloruro di manganese tetraidrato | Fisher Scientific | M87-500 | |
| Ossido di vanadio (V) | Acros Organics | 206422500 | Pericoloso per l'ambiente |
| Anidride carbonica | Air Liquide | I2301S-1 | Perossido di idrogeno compresso |
| H325-500 | Fisher Scientific | 30% in acqua | |
| Standard ICP-MS | ICP-MS-6020 | Standard | |
| Standard di mercurio | CGHG1-1 | Inorganic Ventures | 1000± 6 µ g/mL in acido nitrico al 5% |
| Argon | Air Liquide | Elio compresso | |
| Air Liquide | Compresso, ad altissima purezza | ||
| Idrogeno | Air Liquide | Compresso, ad altissima purezza | |
| Acido nitrico | Fisher Scientific | A509-P212 | 67-70% acido nitrico, grado di metalli in tracce. Attenzione: manipolare sotto la cappa aspirante. |
| Acido cloridrico | Fisher Scientific | A508-P212 | 35% acido cloridrico, grado di metallo in tracce. Attenzione: manipolare sotto la cappa aspirante. |
| Attrezzatura | |||
| Sterilizzatore scientifico a prevuoto | Steris | 31626A | SV-120 |
| Centrifuga | Thermo Fisher | 46910 | Spettrofotometro RC-6 Plus |
| Shimadzu | 1867 | Regolatore di pH UV-1800 | |
| Hanna | BL981411 | ||
| Rotometro, X5 | Dwyer | RMA-151-SSV | T31Y |
| Rotometro, X5 | Dwyer | RMA-26-SSV | T35Y |
| Circolatore a bagnomaria | Fisher Scientific | 13-873-45A | |
| Refrigeratore compatto | VWR | 13270-120 | |
| Liofilizzatore | Labconco | 7752020 | |
| Piastra di agitazione | Fisher Scientific | 11-100-49S | |
| Elettrodo da laboratorio pH | Phidgets Inc | 3550 | |
| Spettrometro di massa al plasma accoppiato induttivamente | Agilent Technologies | Serie 7700 ICP-MS | Collegato all'autocampionatore CETAC ASX-520 |
| FIAS 100 | Perkin Elmer Instruments | B0506520 | |
| Spettrometro ad assorbimento atomico | Perkin Elmer Instruments | AAnalyst 800 | |
| Riscaldatore di celle (quarzo) | Perkin Elmer Instruments | B3120397 | |
| Microonde | Milestone | Programmabile, potenza massima 1.200 W | |
| Rotore a microonde | Rotore Milestone | con recipienti in teflon da 24-75 ml per la digestione assistita da microonde a recipienti chiusi. | |
| Materiali | |||
| 0,2 μ m filtro per siringhe | Whatman | 6713-0425 | |
| 0.2 μ m filtro per siringhe | Whatman | 6713-1650 | |
| 0.45 μ m filtro per siringa | Thermo Fisher | F2500-3 | |
| Tubi in polistirene | Evergreen | 222-2094-050 | 17 x 100 mm con tappo, 16 ml, polisterina |
| Magnetico ottagonale mescolare barre | Fisher scientific | 14-513-60 | Magneti racchiusi in fluoropolimero PTFE |
Riferimenti
- Dismukes, G. C., Carrieri, D., Bennette, N., Ananyev, G. M., Posewitz, M. C. Aquatic phototrophs: efficient alternatives to land-based crops for biofuels. Curr Opin Biotechnol. 19 (3), 235-240 (2008).
- Moody, J. W., McGinty, C. M., Quinn, J. C.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
