미세조류 배양과 산업용 연도 가스의 통합은 궁극적으로 중금속 및 기타 무기 화합물을 성장 배지에 도입할 것입니다. 이 연구는 광생물반응기에서 자란 Nannochloropsis salina의 성장에 대한 중금속 및 무기 오염 물질의 최종 운명과 영향을 결정하는 데 사용되는 절차를 제시합니다.
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이 논문에서
요약
초록
재생 연료에 대한 수요의 증가와 같은 미세 조류 등의 대체 원료의 가능성을 조사하는 연구가있다. 고유의 장점은 폐기물 높은 잠재적 인 수율, 비 경작지의 사용 및 통합을 포함한다. 미세 조류 대량 생산 시스템의 영양 요구는 배기 가스와 폐수로부터 영양분 이산화탄소 등의 산업 폐기물 자원으로 재배 시스템의 결합을 필요로 할 것이다. 이 폐기물에 존재하는 무기 오염 물질은 잠재적으로 부정적인 생산성과 제한 최종 사용에 영향을 미칠 미세 조류 바이오 매스의 생물 축적으로 이어질 수 있습니다. 이 연구는 충격의 실험 평가 및 Nannochloropsis의 살리나 성장에 14 무기 오염 물질 (AS, CD, 공동, CR, 구리, 수은, 망간, 니켈, 납 (SB), 셀레늄, 주석, V 및 아연)의 운명에 초점을 맞추고 . 미세 조류는 성장 M에서의 pH 7에서 984 μmol m -2 초에 조명 광 바이오 반응기에서 재배 -1 유지되었다수준의 무기 오염 물질로 오염 edia 상업적 석탄 연소 가스 시스템으로 볼 조성물을 기준으로 예상했다. 바이오 매스와 7 일간 성장 기간 말 매질에 존재 오염 분석적, 수은과 같이, CD 공동 CR, 구리, 망간, 니켈을위한 유도 결합 플라즈마 질량 분석을 통해 차가운 증기를 원자 흡광 법으로 정량 하였다 납 (SB), 셀레늄, 주석, V 및 아연. 결과는 N.을 보여 살리나 이러한 오염물 도입 yieldwith 생물량 통계적 감소에 다중 금속 환경에 민감한 균주이다. 여기에 제시된 기술은 조류 성장을 정량화 및 무기 오염 물질의 운명을 결정하기에 적합.
서론
기존의 지상파 작물에 비해 더 높은 고유의 미세 조류는 태양 광 변환 효율 1,2- 인한 높은 생물량, 지질 및 수율을 달성하는 것으로 나타났다. 높은 생산성 속도에서 미세 조류의 배양은 외부 탄소원 등 다양한 영양소의 공급을 필요로한다. 이는 대규모 성장 설비 생산 비용을 최소화하기 위해 이러한 산업 연도 가스와 같은 산업 폐기물과 통합하고 동시에 환경 개선을 제공 할 것으로 기대된다. 산업 폐기물 탄소 기체 이산화탄소의 형태로 일반적으로 부정적인 미세 조류의 생산에 영향을 미칠 가능성이있는 오염 물질을 함유 할 수있다. 특히, 석탄 유래의 배기 가스를 포함한 다양한 오염 물질이 있지만 연소 생성물을 물과 이산화탄소뿐만 아니라 황 및 질소, 미세 먼지, 다이옥신과 퓨란 등의 유기 오염 물질의 산화물 및 무기 콘에 한정되지중금속 등 오염 물질도. 미세 조류의 생산성에 중금속으로 알려져 그들 중 일부와 무기물을 포함하여 이러한 오염 물질의 대부분의 영향은 탐구되지 않았다. 이러한 요소 중 일부는 적절한 농도의 영양분이 될 수 있지만 더 높은 농도에서 그들은 세포 기능 장애 및 사망 3를 생성 할 수 있습니다.
산업 연도 가스와 미세 조류의 통합은 직접 성장 배지 내로의 무기 오염 물질을 도입 할 가능성....
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프로토콜
1. 성장 시스템
그림 1. 미세 조류 성장 시스템. (A) 공기 rotometer, (B) CO 2 rotometer, 솔레노이드 (C)의 pH 컨트롤러 (D) 데이터 로거, (E) - 라인 공기 필터 (F) 공기 분배 헤더, (사) 형광등 은행, (H)의 pH 미터, (I) 냉각 시스템, (J) 수조, (K) 열전대 와이어 (L) 에어 리프트 광 생물 반응기, (M) 히터 (N) 워크 인 연기 후드 (O) 벤트
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결과
바이오 매스 수율
N의 생산 살리나 본 연구에 사용한 PBR 시스템에서 8.5까지 1g / L -1에서 ± 0.19 g / L-1 (N = 12) 대조군 반응기 및 4.0 ± 0.3 g / ℓ -1 (N = 12)을 성장 다중 금속은 7 일 오염. 실험은 세중 원자로 및 여러 배치에 걸쳐 반복 데이터를 생산. 그림 2A는 3 개의 독립적 인 PBRS에서 샘플링을 기반으로 매우 작은 표준 오차와 평균 문화 밀도를 보여줍니다. 이 결과는 고립 된 결과 아니었다 보장하기 위해 세 이상 배치 비슷한 결과로 성장했다. 네 배치에 대한 결합 된 결과는 그림 2B에 표시됩니다. 생물 다양성이 존재하지만,이 연구는 N.에 무기 오염 물질의 일관된 부정적인 영향이 있음을 보여줍니다 살리나 생산. 오염 물질에 노.......
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토론
식염수 미세 조류의 N. 살리나 성공적으로 반복 가능한 결과와 높은 바이오 매스 수율 설계 성장 시스템에서 재배 할 수있다. 공수는 7 일 성장 기간 동안 최소한의 정착 또는의 생물 연료와 잘 혼합 중지 문화 허용 혼합. 형광등 은행에서 최소한의 빛의 변화는 성장에 눈에 띄는 차이를 생산하지 표시됩니다.
이 연구는 중금속 석탄 연소 가스에 부정적인 영향을 바이오 매스 성장과 통합의 농도 대리점에서 미디어를 오염 보여줍니다. 연구에서 반복성 다중 금속 시스템의 생산성에 미치는 영향을 강조한다. 프로세스의 다양한 단계에 부정적인 영향을 성장 부지런히 실험 준비를 필요로 시스템을 오염시킬 가능성이있다. 실험을 시작하기 전에 배지의 pH의 측정은 매체가 산성화되지 않는 것을 확인 (예, resu 허용 QC 공정 인) 산 침지 한 후 세척 부적절한 PBR에서 lting. 산성화 매체는 영양 생체 이용률을 조류의 성장에 영향을 미치는 변경됩니다 (.......
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공개 사항
저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.
감사의 글
저자는 금속/준금속을 분석하는 데 도움을 준 National Science Foundation(수상 # 1335550), Utah Water Research Laboratory, Joan McLean 교수 및 Tessa Guy의 자금 지원에 감사드립니다. 저자는 또한 데이터 수집에 대한 지원을 해준 Laura Birkhold와 Danna Olbright에게 감사를 표합니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 화학물질 | |||
| 염화나트륨 | Fisher Scientific | S271-3 | |
| 염화칼슘 이수화물 | Fisher Scientific | C79-500 | |
| 염화칼 | Fisher Scientific | P217-500 | |
| 소듐 메타 실리케이트 비수화물 | Fisher Scientific | S408-500 | |
| 마그네슘 황산염 헵타하이드레이트 | Fisher Scientific | M63-500 | |
| 칼륨 질산염 | EMD 화학 | PX1520-5 | |
| 칼륨 인산 칼륨 모노베이직 | Fisher Scientific | P285-500 | |
| 암모늄 철구연산 | 염 Fisher Scientific | I72-500 | |
| 붕산 | Fisher Scientific | A73-500 | |
| 몰리브덴산나트륨, 이수화물 | EMD Chemical | SX0650-2 | |
| 염화망간 사수화물 | Fisher Scientific | M87-500 | |
| 황산아연 헵타하이드레이트 | Fisher Scientific | Z68-500 | |
| Cupric sulfate pentahydrate | Fisher Scientific | C489-500 | |
| 비오틴; | Acros Organics | 230090010 | |
| 티아민 | Acros Organics | 148990100 | |
| 비타민 B12 | Acros Organics | 405920010 | |
| 구리(II) 염화물 이수화물 | Sigma-Aldrich | 221783-100G | 자극성, 환경에 위험한 |
| 납 (II) 염화물 | Sigma-Aldrich | 268690-250G | 독성, 환경에 위험한 |
| 나트륨 중크롬산 이수화물 | Sigma-Aldrich | 398063-100G | 산화성, 고독성, 환경에 위험한 |
| 코발트 (II) 염화물 육수화물 | Sigma-Aldrich | 255599-100G | 독성, 환경에 위험한 |
| 니켈 (II) 염화 육수화물 | Sigma-Aldrich | 223387-500G | 독성, 환경에 위험한 |
| 나트륨 (메타) 비소 | Sigma-Aldrich | 71287 | 독성, 환경에 위험한 |
| 카드뮴 클로라이드 | Sigma-Aldrich | 202908-10G | 고독성, 환경에 위험한 |
| 수은(II) 염화물 | Sigma-Aldrich | 215465-100G | 독성, 환경에 위험 |
| 주석 (II) 염화물 이수화 물 | Fisher Scientific | T142-500 | 부식성. Hg 분석에 적합합니다. 매우 위험합니다. |
| 망간 클로라이드 테트라하이드레이트 | Fisher Scientific | M87-500 | |
| 바나듐 (V) 옥사이드 | 아크로스 유기물 | 206422500 | 환경에 위험 |
| 이산화탄소 | Air Liquide | I2301S-1 | 압축 |
| 과산화수소 | H325-500 | Fisher Scientific | 물 내 30% |
| ICP-MS 표준 | ICP-MS-6020 | 고순도 표준 | |
| 수은 표준 | CGHG1-1 | Inorganic Ventures | 1000± 6 &마이크로; 5% 질산 |
| 아르곤 | 공기 액체 | ||
| 헬륨 | 공기 액체 | , 압축된, 매우 높은 순수 | |
| 수소 | 공기 액체 | 압축, 매우 높은 순수 | |
| 질산 | 피셔 사이언티픽 | A509-P212 | 67-70% 질산, 미량 금속 급료. 주의: 흄 후드 아래에서 조작하십시오. |
| 염산 | Fisher Scientific | A508-P212 | 35% 염산, 미량 금속 등급. 주의: 흄 후드 아래에서 조작하십시오. |
| 장비 | |||
| 과학적인 prevacuum 살균기 | , Steris | 31626A | SV-120 |
| 분리기 | thermo Fisher | 46910 | RC-6 플러스 |
| 분광 광도계 | Shimadzu | 1867 | UV-1800 |
| PH 관제사 | Hanna | BL981411 | X4 |
| 회전 계, X5 | Dwyer | RMA-151-SSV, | T31Y |
| 로토미터, X5 | Dwyer | RMA-26-SSV | T35Y |
| 수조 순환기 | Fisher Scientific | 13-873-45A | |
| 소형 냉각기 | VWR | 13270-120 | |
| 동결 건조기 | Labconco | 7752020 | |
| 교반 플레이트 | Fisher Scientific | 11-100-49S | |
| pH 실험실 전극 | Phidgets Inc | 3550 | |
| 유도 결합 플라즈마 질량 분석기 | Agilent Technologies | 7700 시리즈 ICP-MS | 자동 시료 주입기에 부착 CETAC ASX-520 |
| FIAS 100 | Perkin Elmer Instruments | B0506520 | |
| 원자 흡수 분광계 | Perkin Elmer Instruments | AAnalyst 800 | |
| 셀 히터 (석영) | Perkin Elmer Instruments | B3120397 | |
| 마이크로웨이브 | 마일스톤 | 프로그래밍 가능, 최대 출력 1,200 W | |
| 마이크로파 로터 | 밀폐 용기 마이크로파 보조 소화를 위한 24-75 ml 테프론 용기가 있는 | 마일스톤 | |
| 재료 | |||
| 0.2 μ m 주사기 필터 | Whatman | 6713-0425 | |
| 0.2 μ m 주사기 필터 | Whatman | 6713-1650 | |
| 0.45 μ m 주사기 필터 | Thermo Fisher | F2500-3 | |
| 폴리스티렌 튜브 | 에버그린 | 222-2094-050 | 17 x 100 mm w/캡, 16 ml, 폴리스테린 |
| 팔각형 자석 젓다 바 | Fisher Scientific | 14-513-60 | PTFE 불소 중합체로 둘러싸인 자석 |
참고문헌
- 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.
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