Integratie van microalgencultivatiek met industrieel rookgas zal uiteindelijk zware metalen en andere anorganische verbindingen in de groeimedia introduceren. Deze studie presenteert een procedure die wordt gebruikt om het eindlot en de impact van zware metalen en anorganische verontreinigingen op de groei van Nannochloropsis salina gekweekt in fotobioreactoren te bepalen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Toenemende vraag naar hernieuwbare brandstoffen heeft onderzoekers het onderzoek naar de haalbaarheid van alternatieve grondstoffen, zoals microalgen. Inherente voordelen omvatten hoge potentiële opbrengst, het gebruik van niet-landbouwgrond en de integratie met afvalstromen. De voedingsbehoefte van een grootschalig productiestelsel microalgen de koppeling van kweeksystemen met industrieel afval middelen, zoals kooldioxide uit rookgas en voedingsstoffen uit het afvalwater vereist. Anorganische verontreinigingen aanwezig in deze afvalstoffen kan mogelijk leiden tot bioaccumulatie in microalgen biomassa productiviteit en het beperken van eindgebruik negatieve invloed. Dit onderzoek richt zich op de experimentele evaluatie van de impact en het lot van de 14 anorganische verontreinigingen (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V en Zn) op Nannochloropsis Salina groei . Microalgen werden fotobioreactoren verlicht 984 umol m -2 s -1 gekweekt en gehouden op pH 7 in een groei media vervuild met anorganische verontreinigingen op niveaus verwacht op basis van de samenstelling bij commerciële steenkool rookgasinstallaties. Verontreinigingen in de biomassa en het medium aan het einde van een 7 dagen groeiperiode werden analytisch gekwantificeerd door koude damp-atomaire absorptiespectrometrie voor Hg en door inductief gekoppeld plasma massa spectrometrie voor As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V en Zn. Resultaten tonen N. salina is een gevoelige stam multi-metal omgeving met een statistische vermindering van biomassa yieldwith de invoering van deze verontreinigingen. De hier gepresenteerde technieken zijn geschikt voor het kwantificeren algengroei en het bepalen van het lot van anorganische verontreinigingen.
Inleiding
Vergeleken met traditionele vaste gewassen microalgen bleken sterke groei en lipide-opbrengst als gevolg van inherente hogere solar rendementen 1,2 bereiken. Teelt van microalgen bij hoge productiviteit vereist de levering van verschillende voedingsstoffen, waaronder een externe koolstofbron. Verwacht wordt dat grootschalige groei installaties worden geïntegreerd industriële afvalstromen zoals industriële rookgas teneinde productiekosten te minimaliseren en tegelijkertijd verschaffen herstel van het milieu. Bedrijfsafval koolstof typisch in de vorm van gasvormig koolstofdioxide en kunnen verontreinigingen die het potentieel negatieve effect microalgen prod....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Groei systeem
Figuur 1. Microalgen groei systeem. (A) lucht rotometer, (B) CO 2 rotometer, (C) pH controller met elektromagnetische, (D) datalogger, (E) in-line luchtfilters, (F) luchtverdeling header, (G) TL-licht bank, (H) pH meter, (I) koelsysteem, (J) waterbad, (K) thermokoppeldraad, (L)<....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Biomassa opbrengsten
Productie van N. salina in de PBR wordt gebruikt in deze studie steeg van 1 g / l -1 tot 8,5 ± 0,19 g / L -1 (N = 12) ter controle reactoren en 4,0 ± 0,3 g / L -1 (N = 12) voor het multi-metalen verontreinigde in 7 dagen. De experimenten geproduceerd herhaalbare data over drievoud reactoren en meerdere batches. Figuur 2A toont de gemiddelde dichtheid van de cultuur met zeer kleine standaard fout op basis van stee.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Saline microalgen N. salina succes kunnen worden geteeld in de ontworpen groeisysteem met herhaalbare resultaten en hoge opbrengsten biomassa. Airlift mengen toegestaan voor een goed gemengde opgeschort cultuur met minimale bezinken of biofouling over de perioden van 7 dagen groei. De minimale licht variabiliteit over de tl-licht bank is ook aangetoond dat niet tot merkbare verschillen in groei.
De studie toont met zware metalen verontreinigde media bij concentraties representatie.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.
Dankbetuigingen
De auteurs willen graag de financiering van de National Science Foundation (award # 1335550), Utah Water Research Laboratory, Professor Joan McLean en Tessa Guy erkennen voor hun hulp tijdens de metaal/metaalanalyse. De auteurs danken ook Laura Birkhold voor haar ondersteuning bij het verzamelen van gegevens en Danna Olbright.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Chemicals | |||
| Sodium chloride | Fisher Scientific | S271-3 | |
| Calcium chloride dihydrate | Fisher Scientific | C79-500 | |
| Potassium chloride | Fisher Scientific | P217-500 | |
| Sodium meta silicate nonahydrate | Fisher Scientific | S408-500 | |
| Magnesium sulfate heptahydrate | Fisher Scientific | M63-500 | |
| Potassium nitrate | EMD Chemical | PX1520-5 | |
| Potassium phosphate monobasic | Fisher Scientific | P285-500 | |
| Ammonium ferric citrate | Fisher Scientific | I72-500 | |
| Boric acid | Fisher Scientific | A73-500 | |
| Sodium molybdate, dihydrate | EMD Chemical | SX0650-2 | |
| Manganese chloride tetrahydrate | Fisher Scientific | M87-500 | |
| Zinc sulfate heptahydrate | Fisher Scientific | Z68-500 | |
| Cupric sulfate pentahydrate | Fisher Scientific | C489-500 | |
| Biotin | Acros Organics | 230090010 | |
| Thiamine | Acros Organics | 148990100 | |
| Vitamin B12 | Acros Organics | 405920010 | |
| Copper (II) chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | 221783-100G | Irritant, Gevaarlijk voor het milieu |
| Lead (II) chloride | Sigma-Aldrich | 268690-250G | Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu |
| Sodium dichromate dihydrate | Sigma-Aldrich | 398063-100G | Oxidator, Zeer toxisch, Gevaarlijk voor het milieu |
| Cobalt (II) chloride hexahydrate | Sigma-Aldrich | 255599-100G | Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu |
| Nickel (II) chloride hexahydrate | Sigma-Aldrich | 223387-500G | Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu |
| Sodium (meta) arsenite | Sigma-Aldrich | 71287 | Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu |
| Cadmium chloride | Sigma-Aldrich | 202908-10G | Zeer toxisch, Gevaarlijk voor het milieu |
| Mercury (II) chloride | Sigma-Aldrich | 215465-100G | Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu |
| Tin (II) chloride dihydrate | Fisher Scientific | T142-500 | Corrosie. Geschikt voor Hg-analyse. Zeer gevaarlijk. |
| Manganese chloride tetrahydrate | Fisher Scientific | M87-500 | |
| Vanadium (V) oxide | Acros Organics | 206422500 | Gevaarlijk voor het milieu |
| Carbon dioxide | Air Liquide | I2301S-1 | Gecomprimeerd |
| Hydrogen peroxide | H325-500 | Fisher Scientific | 30% in water |
| ICP-MS standaard | ICP-MS-6020 | High Purity Standards | |
| Mercury standaard | CGHG1-1 | Inorganic Ventures | 1000±6 µg/mL in 5% salpeterzuur |
| Argon | Air Liquide | Gecomprimeerd | |
| Helium | Air Liquide | Gecomprimeerd, ultra hoge zuiverheid | |
| Waterstof | Air Liquide | Gecomprimeerd, ultra hoge zuiverheid | |
| Salpeterzuur | Fisher Scientific | A509-P212 | 67-70% salpeterzuur, trace metal grade. Voorzichtig: manipuleer onder afzuigkap. |
| Zoutzuur | Fisher Scientific | A508-P212 | 35% zoutzuur, trace metal grade. Voorzichtig: manipuleer onder afzuigkap. |
| Equipment | |||
| Wetenschappelijke voorvacuüm sterilisator | Steris | 31626A | SV-120 |
| Centrifuge | Thermo Fisher | 46910 | RC-6 Plus |
| Spectrofotometer | Shimadzu | 1867 | UV-1800 |
| pH controller | Hanna | BL981411 | X4 |
| Rotometer, X5 | Dwyer | RMA-151-SSV | T31Y |
| Rotometer, X5 | Dwyer | RMA-26-SSV | T35Y |
| Waterbad circulator | Fisher Scientific | 13-873-45A | |
| Compact koelmachine | VWR | 13270-120 | |
| Vriesdroger | Labconco | 7752020 | |
| Rolplaat | Fisher Scientific | 11-100-49S | |
| pH lab elektrode | Phidgets Inc | 3550 | |
| Inductief gekoppelde plasma massaspectrometer | Agilent Technologies | 7700 Series ICP-MS | Bevestigd aan autosampler CETAC ASX-520 |
| FIAS 100 | Perkin Elmer Instruments | B0506520 | |
| Atomaire absorptiespectrometer | Perkin Elmer Instruments | AAnalyst 800 | |
| Celverwarmer (kwarts) | Perkin Elmer Instruments | B3120397 | |
| Microgolfoven | Milestone | Programmeerbaar, maximaal vermogen 1.200 W | |
| Microgolfrotor | Milestone | Rotor met 24-75 ml Teflon-vaten voor microgolfgeassisteerde digestie met gesloten vat. | |
| Materialen | |||
| 0.2 μm spuitfilter | Whatman | 6713-0425 | |
| 0.2 μm spuitfilter | Whatman | 6713-1650 | |
| 0.45 μm spuitfilter | Thermo Fisher | F2500-3 | |
| Polystyreenbuizen | Evergreen | 222-2094-050 | 17 x 100 mm met dop, 16 ml, polysteryne |
| Octogonale magnetische roer staven | Fisher scientific | 14-513-60 | Magneten ingekapseld in PTFE fluoropolymeer |
Referenties
- 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.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
