Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Schaalbare stapsgewijze aanpak van duurzame productie van bioplastic uit voedselafval

2.2K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/68499

⸱

18 juli 2025

 ,  ,  ,  , 
1Department of Biological Systems Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University, 2Quasar Energy Group, 3Department of Environmental Science and Technology, University of Maryland

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol presenteert een schaalbare methode om voedselafval om te zetten in biologisch afbreekbare polyhydroxyalkanoaat (PHA) bioplastics. Het maakt gebruik van gestopte anaërobe vergisting voor de voorbehandeling van voedselafval, halofiele microbiële fermentatie voor PHA-biosynthese en een chemicaliënvrij downstreamproces voor PHA-terugwinning.

Samenvatting

De wereldwijde microplasticcrisis, in combinatie met de toenemende uitdagingen van de verwijdering van voedselafval, vereist innovatieve oplossingen om deze milieuproblemen samen aan te pakken. Polyhydroxyalkanoaten (PHA's) zijn unieke bioplastics die volledig biologisch afbreekbaar zijn in alle omgevingen, inclusief mariene ecosystemen, en een duurzaam alternatief bieden voor kunststoffen op basis van aardolie. Tegelijkertijd biedt het gebruik van voedselafval als grondstof voor de productie van PHA een effectieve strategie om de uitdagingen van de verwijdering van voedselafval te verminderen en tegelijkertijd hoogwaardige biologisch afbreekbare kunststoffen te produceren. Deze studie biedt een stapsgewijs protocol voor het produceren van PHA uit voedselverspilling, waarbij de nadruk wordt gelegd op de kritieke zorg die nodig is om een hoog cellulair PHA-gehalte en -kwaliteit te garanderen. Het proces begint met gestopte anaërobe vergisting, die voedselafval omzet in microbieel opneembare vluchtige vetzuren (VFA) door een anaërobe omgeving te handhaven en parameters, zoals vaste retentietijd, te optimaliseren om de VFA-productie, een belangrijke voorloper voor PHA-synthese, te maximaliseren. Het VFA-rijke digestaat wordt vervolgens gebruikt om Haloflex mediterranei te kweken, een halofiel micro-organisme dat in staat is PHA tot 66% ± 5% van zijn droge celgewicht te accumuleren. De teeltomgeving met een hoog zoutgehalte van H. mediterranei voorkwam kweekbesmetting en zorgde voor een optimale PHA-productie. De celgroei wordt gevolgd door de optische dichtheid te meten om het ideale moment voor PHA-oogst te bepalen. Cellen worden gelyseerd met behulp van een chemicaliënvrije methode op waterbasis waarbij gebruik wordt gemaakt van een osmotische drukgradiënt, waarbij 93% ± 3% PHA-terugwinning wordt bereikt, gevolgd door PHA-zuivering op basis van oplosmiddelen om een PHA-zuiverheid van 96% ± 2% te verkrijgen. Elke stap is van vitaal belang om de productie van hoogwaardige, biologisch afbreekbare kunststoffen te garanderen. Dit artikel biedt gedetailleerde methoden voor gestopte anaërobe vergisting, zuivere cultuurfermentatie, chemicaliënvrije cellyse en PHA-zuivering op basis van oplosmiddelen, en biedt een schaalbare en duurzame aanpak voor het omzetten van voedselafval in biologisch afbreekbare bioplastics die geschikt zijn voor pilot- en grootschalige toepassingen.

Inleiding

Plasticvervuiling en de verwijdering van voedselafval zijn een groeiend milieuprobleem, wat de noodzaak benadrukt van innovatieve benaderingen die beide uitdagingen aanpakken door middel van duurzaam afvalbeheer en materiaalontwikkeling1. Conventionele kunststoffen op basis van aardolie leveren een belangrijke bijdrage aan milieuvervuiling en verontreiniging door microplastics, en blijven eeuwenlang op stortplaatsen en aquatische ecosystemen aanwezig2. Polyhydroxyalkanoaten (PHA's), een klasse van microbiële bioplastics, bieden een volledig biologisch afbreekbaar alternatief met mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met conventionele kunststoffen, terwijl ze zorgen voor volledige afbraak in natuurlijke omgevingen3. De hoge productiekosten van PHA's blijven echter een belangrijke belemmering voor een wijdverbreide commerciële toepassing4. Een veelbelovende benadering om deze beperking te overwinnen, is het benutten van organisch afval als een kosteneffectieve koolstofbron voor microbiële PHA-biosynthese, aangezien grondstoffen goed zijn voor ongeveer 50% van de totale productiekosten in de huidige industriële processen die afhankelijk zijn van zuivere koolstofbronnen zoals maïszetmeel of glucose5. Door afval te valoriseren, zorgt deze aanpak er niet alleen voor dat organisch materiaal niet op stortplaatsen terechtkomt, maar verandert het ook in een duurzaam alternatief voor op aardolie gebaseerde kunststoffen, waarbij tegelijkertijd de problemen met afvalophoping en plasticvervuiling worden aangepakt.

H. mediterranei, een halofiel micro-organisme, vertoont een groot potentieel voor het gebruik van van afval afgeleide grondstoffen voor de productie van PHA vanwege het vermogen om te gedijen in omstandigheden met een hoog zoutgehalte (2-5 M NaCl), wat op natuurlijke wijze besmetting voorkomt door de groei van niet-halofiele microben te remmen6. Deze omgeving met een hoog zoutgehalte elimineert de noodzaak van strikte sterilisatie bij industriële fermentatie, waardoor de operationele kosten worden verlaagd. In tegenstelling tot traditionele bacteriële PHA-producenten, metaboliseert H. mediterranei efficiënt een breed scala aan van afval afgeleide koolstofbronnen en er is gemeld dat het PHA tot 70% van zijn droge celgewicht (DCW) accumuleert als een stressresponsmechanisme 7,8. Bovendien maakt de omgeving met een hoog zoutgehalte een eenvoudige stroomafwaartse verwerking mogelijk, aangezien osmotische shock veroorzaakt door onderdompeling in water de cellen effectief verstoort, waardoor PHA kan vrijkomen zonder dat enzymatische of chemische behandelingen nodig zijn9. Deze voordelen positioneren H. mediterranei als een ideale kandidaat voor schaalbare, op afval gebaseerde productie van bioplastics.

Bestaande studies hebben verschillende afvalstoffen onderzocht, waaronder kaaswei, afvalwater van olijfmolens en agro-industriële residuen, voor PHA-fermentatie door H. mediterranei 6,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . De hoge variabiliteit van de afvalsamenstelling vormt een aanzienlijke uitdaging, die verschillende voorbehandelingsstrategieën vereist, zoals enzymatische hydrolyse, zure hydrolyse of thermische verwerking, vóór microbiële assimilatie 11,17,19,20. Hier biedt gearresteerde anaërobe vergisting (aAD) een schaalbare oplossing door divers voedselafval om te zetten in een homogeen vluchtig vetzuur (VFA)-rijk digestaat, dat dient als een directe voorloper voor PHA-synthese door H. mediterranei21,22. Dit proces verbetert de consistentie van de grondstoffen en vermindert de variabiliteit van het substraat, terwijl de efficiëntie van de microbiële fermentatie wordt verbeterd.

Ondanks het potentieel hebben slechts enkele studies met succes aangetoond dat dit tweefasenproces waarbij aAD en microbiële PHA-fermentatie worden geïntegreerd voor de omzetting van algemeen voedselafval naar bioplastic door H. mediterranei 23,24,25. Deze studie biedt een gedetailleerd stapsgewijs protocol voor de voorbehandeling van voedselafval, VFA-productie door semi-continue aAD en zuivere cultuurfermentatie van H. mediterranei voor PHA-productie. Bovendien, hoewel eerdere studies PHA-extractie op waterbasis van H. mediterranei hebben gevalideerd, heeft geen enkele de efficiëntie en zuiverheid van PHA-terugwinning gekwantificeerd met behulp van deze methode11,18. Deze studie pakt deze leemte aan door de chemicaliënvrije PHA-herstelmethode aan te tonen waarbij gebruik wordt gemaakt van osmotische lysis met water en de herstelefficiëntie ervan te kwantificeren in vergelijking met traditionele op natriumhypochloriet (NaClO) gebaseerde PHA-herstelmethoden26. Bovendien beoordeelt deze studie de zuiverheid van waterteruggewonnen PHA en biedt een uitgebreide evaluatie van de effectiviteit ervan voor schaalbare productie van bioplastics.

Om de kloof tussen de haalbaarheid op laboratoriumschaal en industriële implementatie te overbruggen, is dit protocol ontworpen voor schaalbaarheid in industriële toepassingen, met aAD- en PHA-fermentatie op pilotschaal, samen met schijfcentrifugatie voor celscheiding, een veelgebruikte techniek in bioprocessing en grootschalige microbiële fermentatie27. Door de conversie van voedselafval naar bioplastic te optimaliseren, ondersteunt deze methode de industrialisatie van grootschalige afvalvalorisatie en bevordert het initiatieven op het gebied van circulaire bio-economie. De integratie van van afval afgeleide grondstoffen, halofiele fermentatie en een milieuvriendelijke PHA-terugwinningsstrategie maakt een efficiënte omzetting van afval naar biopolymeren mogelijk, waardoor de afhankelijkheid van kunststoffen op basis van fossiele brandstoffen wordt verminderd en tegelijkertijd een duurzame productie van bioplastics wordt bevorderd.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Inzameling en bereiding van voedselresten

  1. Verzamel voedselresten van lokale restaurants, zoals weergegeven in figuur 1A. Beoordeel het verkregen afval visueel. Uit observaties bleek dat het afval voornamelijk bestond uit groenteschillen, weggegooid rauw vlees en koolhydraatrijke componenten zoals rijst en noedels. De koolstof-stikstofverhouding (C:N) moet mogelijk worden gemeten zoals beschreven in de stappen 5.1 en 5.2, en worden aangepast als de voedselverspilling overwegend koolstofrijk is, met een optimale C:N-verhouding in de buurt van 20:128.
  2. Doe 10 kg voedselafval in een emmer van 5 gallon en voeg 2.5 liter water toe. Sluit de blender aan op een stroombron. Dompel het mes onder in het mengsel van etensresten en water en druk vervolgens op de Start-knop om te beginnen met mengen. Mix gedurende ten minste 30 minuten tot het volledig gehomogeniseerd is (Figuur 1B). Beweeg het mes op en neer om ervoor te zorgen dat het voedselafval grondig wordt gemengd.
    LET OP: Om oververhitting te voorkomen, moet de startknop van de blender mogelijk na elke 2 minuten gebruik 1 minuut worden losgelaten.
  3. Verwijder na het mixen de blender en maak deze schoon met heet water en afwasmiddel. Dek de emmer af met een deksel, label de emmer met de monsternaam en bereidingsdatum en bewaar deze bij 4 °C, indien niet onmiddellijk gebruikt.
    OPMERKING: Vanwege variaties in de eigenschappen van voedselverspilling die uit verschillende bronnen en tijden worden verzameld, moeten de basisparameters van de bereide slurry, zoals totale vaste stoffen (TS) en vluchtige vaste stoffen (VS), worden gemeten op basis van stap 5.1 na elke bereiding om nauwkeurige TS- en VS-invoer te garanderen voor later gebruik. In dit protocol is 4 °C voor kortstondige opslag (minder dan 7 dagen) en -20 °C voor langdurige opslag.

figure-protocol-1
Figuur 1: Visuele vergelijking van voedselverspilling in restaurants voor en na homogenisatie. Foto's tonen (A) ruw voedselafval en (B) gehomogeniseerde voedselafvaldrijfmest. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. VFA-productie via aAD

  1. Werking van een aAD-vergister op proefschaal (100 L) (Figuur 2A) voor de omzetting van voedselafval naar VFA.
    1. Controleer de stroomaansluiting en luchtdichtheid van de piloot aAD-vergister. Stel de temperatuur van de vergister in op 35 °C en de roersnelheid op 150 tpm.
    2. Druk op de knop Omhoog om het deksel van de vergister op te tillen. Stop zodra het deksel ongeveer 40 cm omhoog komt door op de Stop-knop te drukken.
    3. Voeg de cultuur die is verzameld uit een aAD-vergister toe aan de piloot-aAD-vergister totdat deze een werkvolume van 80 L heeft bereikt. Gedetailleerde informatie over de zaadvergister is te vinden in een eerdere studie25.
    4. Druk op de onderste knop totdat het deksel volledig gesloten is en zet het vervolgens vast met de clamps. Dit zorgt ervoor dat de vergister anaërobe omstandigheden handhaaft.
    5. In deze studie werd een solide retentietijd (SRT) van 9 dagen aangehouden in de aAD-vergister. Voer en afvoer elke 3dagen 1/3 van het werkvolume van de vergister (ongeveer ongeveer 26,7 l), zoals hieronder beschreven.
      OPMERKING: Traditionele anaërobe vergisting wordt gebruikt met een SRT van 14-30 dagen voor methaanproductie 29,30. Een korte SRT van 9 dagen wordt hier gebruikt om methanogenese te remmen, waardoor VFA-accumulatie wordt bevorderd voor succesvolle aAD.
    6. Afvoer van een deel van de aAD-inhoud voorafgaand aan het voeren. Om het ontladen te vergemakkelijken en verstopping te voorkomen, verhoogt u de roersnelheid van de vergister tijdelijk van 150 tpm naar 200 tpm en houdt u deze snelheid 20 minuten aan voordat u lost.
      OPMERKING: Het verhogen van de roersnelheid zorgt voor een gelijkmatige verdeling van vaste deeltjes in het digestaat, waardoor het lossen en homogene bemonstering gemakkelijker wordt.
    7. Open de persklep aan de onderkant van de piloot aAD vergister en voer 1/3e van het werkvolume digestaat af. Vang het geloosde digestaat op in emmers en bewaar het bij 4 °C voor VFA-analyse en daaropvolgende scheiding van vaste stof en vloeistof in stap 2.2.
    8. Gebruik een organische laadsnelheid (OLR) van 2,5 g VS/L-dag, en de VS van de voedselafvalslurry was gemiddeld ~14,5% (Tabel 1). Hiervoor is 4,1 kg nat gewicht van de drijfmest voor voedselafval vereist op basis van vergelijking 1 om de ontworpen OLR te bereiken. Bemonster deze drijfmest van 4,1 kg en plaats deze in een aparte emmer om later te voeren.
      Nat gewicht van de te voeren figure-protocol-2 drijfmest = (1)
      waarbij de OLR 2,5 g VS/L-dag is, het voerinterval 3 dagen is, het werkvolume 80 L is en de VS 14,5% is.
    9. Voeg water toe aan een aparte emmer met de eerder genoemde 4,1 kg natte gewicht voedselafvalslurry tot het volume is bereikt dat is berekend op basis van vergelijking 2, namelijk 26,7 L in dit voorbeeld.
      figure-protocol-3(2)
      Waar het voedingsinterval 3 dagen is, is het werkvolume 80 L en SRT is 9 dagen.
    10. Gebruik een slangenpomp om deze suspensie van 26.7 l voedselafval in de aAD-vergister te voeren in figuur 2A. Zorg ervoor dat de inlaatslang van de peristaltische pomp ondergedompeld blijft in de vloeistof van de vulemmer totdat alle vloeistof is overgebracht.
      NOTITIE: Tijdens het innameproces kan de slang licht trillen, wat normaal is.
    11. Schakel de pomp uit en trek de stekker uit het stopcontact. Zet de roersnelheid van de pilootvergister gedurende 30 minuten op 150 tpm om de nieuwe toevoer te homogeniseren met het bestaande digestaat.
    12. Leeg 3 l gehomogeniseerd digestaat in een emmer met het oog op de aanpassing van de pH. Doseer 100 ml van het digestaat van 3 l gehomogeniseerd digestaat in een bekerglas en meet de pH.
    13. Voeg geleidelijk NaOH-pellets toe aan het digestaat van 100 ml tot de pH 5,5 bereikt. Om het gewicht van de toegevoegde NaOH-pellets te berekenen, berekent u het gewichtsverlies van de NaOH-pelletcontainer voor en na pH-aanpassing.
    14. Voeg NaOH-pellets in verhouding tot het digestaatvolume toe aan de proefvergister in figuur 2A om de pH op 5,5 te brengen. Als er bijvoorbeeld 0,09 g NaOH-pellets nodig zijn om 100 ml gehomogeniseerd digestaat aan te passen aan pH 5,5, moeten 72 g NaOH-pellets in de piloot-aATH-vergister worden geladen omdat het werkvolume 80 l is, d.w.z. 80 l / 0,1 l × 0,09 g = 72 g.
      OPMERKING: Omdat het ideale pH-bereik voor aAD 5-5,531 is, moet de pH na elke voeding worden aangepast naar 5,5. Tijdens de aAD zal de pH altijd dalen als gevolg van de verzuringsreactie. Daarom wordt het ten zeerste aanbevolen om de stappen 2.1.13 tot 2.1.16 te volgen om de pH dagelijks te controleren en aan te passen, indien nodig.
    15. Controleer de waakvlamvergister om er zeker van te zijn dat alle kleppen gesloten zijn en stel de roersnelheid in op 150 tpm om intermitterend mengen te bieden voor de volgende cyclus van aAD-werking.
      OPMERKING: De piloot aAD-vergister in dit onderzoek wordt in een semi-continue modus gebruikt om industriële processen na tebootsen 32.
  2. Scheiding van supernatans voor het terugwinnen van VFA voor PHA-fermentatie
    1. Zet de hoofdschakelaar van de schijfcentrifuge aan.
    2. Wacht tot de STANDSTILL-tekst wordt weergegeven op het scherm van het Human-Machine Interface (HMI)-systeem. Controleer of het smeeroliepeil boven de minimumdrempel ligt.
    3. Open de klep van de waterleiding en stel de druk in op 45 psi. Open de klep van de luchtleiding en stel de druk in op 90 psi.
    4. Druk op de groene knop op het scherm van het HMI-systeem om het productieproces van de schijfcentrifuge te starten. Wacht tot het systeem zijn controles heeft voltooid.
    5. Monitor totdat het systeem de volledig ingestelde snelheid bereikt, die wordt aangegeven door STANDBY op het scherm van het HMI-systeem.
      OPMERKING: De snelheid van de schijfcentrifuge is ingesteld op de maximale capaciteit voor een zeer efficiënte scheiding.
    6. Zorg ervoor dat de toevoerslang is ondergedompeld in de geleegde digestaatcontainer. Sluit de uitlaatpijp van de schijfcentrifuge aan op een lege emmer van 5 gallon voor het opvangen van het supernatant, die zal worden gebruikt voor de daaropvolgende PHA-fermentatie. Sluit de vaste afvoer aan op een aparte lege emmer voor het opvangen van de resterende vaste stoffen uit het digestaat (Figuur 2B).
    7. Gebruik de peristaltische pomp om het digestaat naar de inlaat van de schijfcentrifuge te voeren. Klik in de tussentijd op de PROD-knop op het scherm van het HMI-systeem. PROD staat voor Productie.
    8. Stel de inlaatklep af om een debiet tussen 0,2-0,5 m3/h en een tegendruk tussen 0,5-1 bar te behouden.
      OPMERKING: Supernatant wordt gecirculeerd om een hogere scheidingsverhouding te krijgen tijdens het productieproces, wat verwijst naar de scheidingsfase van vaste stof en vloeistof van de schijfcentrifuge, terwijl vaste stoffen worden opgehoopt in de schijfcentrifuge.
    9. Druk na 30 minuten van het productieproces op de afvoerknop op het scherm van het HMI-systeem om de vaste stoffen en het bovenstaande in de betreffende emmer te lossen (Afbeelding 2B).
      OPMERKING: Deze stap is gebaseerd op een visuele controle, aangezien de scheidingsefficiëntie in termen van TS niet onmiddellijk kan worden gemeten. Doorgaans is 30 minuten gebruik voldoende om de gewenste scheiding van supernatans en vast residu te bereiken.
    10. Bewaar het verzamelde supernatans bij 4 °C voor de daaropvolgende PHA-fermentatie. Gooi de resterende vaste stoffen weg in overeenstemming met de voorschriften voor de verwijdering van bioafval of gerecirculeerd terug naar de aAD-vergister voor verdere vergisting.
    11. Start de clean-in-place (CIP)-cyclus door de CIP-knop op het HMI-scherm te selecteren. Was de schijfcentrifuge volgens de stappen die zijn aangegeven in tabel 2.
      OPMERKING: Een peristaltische pomp wordt gebruikt om wasmedia te voeden en te afvoeren. Deze wasstap is belangrijk voor het onderhoud van de apparatuur.
    12. Nadat u klaar bent met wassen, schakelt u de peristaltische pomp uit en koppelt u deze los, en drukt u vervolgens op de PROD-knop om ervoor te zorgen dat de schijfcentrifuge alles uit de scheidingstank afvoert. Verminder de rotatiesnelheid geleidelijk.
    13. Druk op de rode knop op het scherm van het HMI-systeem om de activiteiten te stoppen. Draai de kleppen van de water- en luchtleiding naar de UIT-stand . Schakel de hoofdstroom uit.

figure-protocol-4
Figuur 2: Apparatuur die wordt gebruikt voor de productie van VFA en de scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen. (A) A) AAD-vergister op proefschaal van 100 l. (B) het lozen van het bovenstaande en de vaste stoffen in de respectieve emmers uit de scheidingstank van de schijfcentrifuge. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

ParametersVoedselverspilling
TS (%)~16,5
TEGEN (%)~14,5
C:N~17:1

Tabel 1: Kenmerken van bijvoorbeeld voedselverspilling.

StapMediaTemperatuurDoelTijdsperiode (min)Afvoer volume (L)Notities
1WaterKoudVoor primaire spoeling51Gebruikt water gaat meestal naar de afvoer.
2WaterHeet (70 °C)Voor thermoslyse van gist, indien van toepassing51Gebruikt water gaat normaal gesproken naar de afvoer of wordt gecirculeerd.
32% NaOH-oplossingHeet (70 °C)Voor het oplossen van eiwitafzettingen, indien van toepassing201De oplossing wordt normaal gesproken gecirculeerd.
4WaterHeet (70 °C)Voor het spoelen51Gebruikt water gaat normaal gesproken naar de afvoer of wordt gecirculeerd.
51% salpeterzuuroplossingHeet (70 °C)Voor het oplossen van anorganische afzettingen101Als zacht water wordt gebruikt, is zuurwassen slechts een paar keer per jaar nodig. In dit geval kan de retour overgaan in de afvoer. Als hard water wordt gebruikt, kan zuur wassen nodig zijn bij elke CIP. In dit geval moet een circulatiesysteem worden gebruikt.
6WaterHeet (80-95 °C)Voor spoelen en steriliseren51Als de troebelheid van de afscheiding van deze stap hoog is, herhaal dan vanaf stap 2.

Tabel 2: Wasvoorschriften voor de schijfcentrifuge.

3. PHA-fermentatie met behulp van VFA-rijk digestaatsupernatans

  1. PHA-fermentatie op bench-scale voor het bepalen van de optimale omstandigheden voor opschaling.
    1. Voeg water toe om het digestaatsupernatans dat in stap 2.2.9 is verzameld, te verdunnen tot een gradiënt van concentraties om de optimale verdunningstijd te bepalen die de remmende effecten van potentieel toxische verbindingen in het digestaatsupernatans voor voedselafval minimaliseert en tegelijkertijd zorgt voor minimale compromittering van de celgroei23.
      OPMERKING: Een minimale verdunning van 2 keer is doorgaans vereist om deze remmende effecten te verminderen25.
    2. Vul het verdunde digestaatsupernatans aan met zout en voedingsstoffen, met name 156 g/L NaCl, 5 g/L gistextract, 13 g/L MgCl26H2 O, 20 g/L MgSO47H2 O, 1 g/L CaCl22H2O, 4 g/L KCl, 0,2 g/L NaHCO3 en 0,5 g/L NaBr, en NH4Cl indien nodig33.
    3. Meet het zoutgehalte van het digestaatsupernatans met behulp van een geleidbaarheidssonde voordat u NaCl toevoegt. digestaat voor voedselverspilling heeft doorgaans een verwaarloosbaar zoutgehalte; als er echter een hoog zoutgehalte aanwezig is, pas dan de NaCl-dosering aan op basis van vergelijking 3.
      NaCl-toevoeging (g) = 156 g/L NaCl × totaal volume van het bereide medium - figure-protocol-5 × toegevoegd volume digestaat (3)
    4. Houd de C:N-verhouding van het medium gemaakt van digestaatsupernatans op 15. Bepaal de NH4Cl-toevoeging op basis van de inheemse C:N-verhouding van het digestaatsupernalant, gemeten in termen van totale organische koolstof (TOC) en totale stikstof (TN) zoals gespecificeerd in de stappen 5.2 en 5.3.
    5. Roer het medium met behulp van een magnetische roerplaat op 200 tpm totdat alle supplementen volledig zijn opgelost. Stel de gemiddelde pH in op 7,0 ± 0,05 met 1 N NaOH of 1 N H2SO4.
    6. Verdeel het bereide medium in steriele erlenmeyers en vul slechts 1/5 van het volume om een grote vrije ruimte te behouden voor voldoende luchtoverdracht tijdens de teelt (figuur 3A). Bedek de kolf met katoen of een ander ademend materiaal met voldoende porositeit om gasuitwisseling tijdens de teelt mogelijk te maken.
    7. Ontdooi de H. mediterranei zaadcultuur (geactiveerd uit de commerciële American Type Culture Collection (ATCC) 33500 die wordt bewaard bij -80 °C) door voorzichtig te roeren in een waterbad dat is ingesteld op een normale groeitemperatuur van de H. mediterranei-stam (bijv. 37 °C). Het ontdooien moet snel gaan, d.w.z. ongeveer 2 minuten of totdat alle ijskristallen zijn gesmolten.
    8. Inoculeer 0,2% (v/v) H. mediterranei zaadcultuur met OD600nm van ~0,5 in het voorbereide medium. Bereid een positieve controlekolf met inoculatie en een negatieve controlekolf zonder inoculatie met ATCC-medium 117633 voor.
      OPMERKING: Het ATCC-medium heeft dezelfde nutriëntensamenstelling als beschreven in stap 3.1.2, behalve dat het digestaatsupernatans wordt vervangen door 1 g/L glucose en er geen extra stikstofbron wordt toegevoegd.
    9. Incubeer alle kolven bij 37 °C en schud ze bij 150 omw/min in een orbitale schudder. Meet dagelijks de optische dichtheid (OD600 nm) totdat deze zich stabiliseert in de stationaire fase en stop dan met kweken. Verzamel de roze bouillon (Figuur 3B) voor stroomafwaarts PHA-herstel.
  2. PHA-fermentatie op proefschaal in een glasgistingsvat van 50 l.
    1. Sluit de PHA-waakvlamvergister (Figuur 4) en de watercirculatieverwarmer aan op het elektriciteitsnet.
    2. Zet de schakelaar voor de verwarming van het waterbad aan. Stel de temperatuur in op 37 °C. Zet de roerder aan en stel deze in op 150 tpm.
    3. Voeg het digestaatsupernatant voor voedselafval, bereid met de optimale verdunningsfactor, samen met de in stap 3.1.2 geïdentificeerde zout- en voedingssupplementen toe om een werkvolume van 40 l te verkrijgen.
    4. Stel de pH-waarde in op 7. Inoculeer 10% (v/v) H. mediterranei zaadcultuur met OD600nm van ~0,5 in het voorbereide medium.
    5. Zet de luchtpomp van de stuurgister aan en stel de beluchtingssnelheid in op 110 m3/h. Verzamel het monster en meet OD600nm op dagelijkse basis. Wanneer OD600nm de stationaire fase bereikt, stop dan de fermentatie en bewaar de fermentatiebouillon bij 4 °C voor stroomafwaartse PHA-terugwinning.
    6. Was de vergister met kraanwater en 70% ethanol.

figure-protocol-6
Figuur 3: Pre- en post-fermentatiekolven van PHA-productie door H. mediterranei. (A) Medium in kolven gemaakt van digestaatsupernatans voor voedselafval vóór incubatie/fermentatie. (B) Roze PHA-rijke H. mediterranei-cultuur na fermentatie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-protocol-7
Afbeelding 4: 50 L PHA-vergister op pilotschaal. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

4. PHA downstream herstel

  1. Voer de H. mediterranei-fermentatiebouillon aan de schijfcentrifuge om de zoute supernatans en H. mediterranei-cellen te scheiden. Verzamel de geoogste cel (Solid Out-deel in figuur 5) voor daaropvolgende cellyse. Gooi de Liquid Out-fractie weg volgens de voorschriften voor de verwijdering van bioafval.
    OPMERKING: De werking van de schijfcentrifuge is hier hetzelfde als de stappen in 2.2.
  2. Resuspendeer de geoogste cellen verzameld in water bij 100 ml/g natte cellen en meng bij 150 tpm gedurende 2 uur bij kamertemperatuur om cellyse door osmotische drukschok mogelijk te maken.
  3. Resuspendeer een klein deel (50 ml) van de geoogste cellen die in stap 4.1 zijn verzameld in 4% NaClO-oplossing (2 ml 4% NaClO-oplossing per g natte cellen) en meng gedurende 5 min.
    OPMERKING: NaClO-behandeling wordt gebruikt om een basislijn te verkrijgen die vermoedelijk 100% PHA kan herstellen uit H. mediterranei-cellen . Deze veronderstelling is gebaseerd op het feit dat deze NaClO-behandeling de meest algemeen aangepaste methode is voor PHA-herstel34. Deze NaClO-behandeling wordt meestal als agressief genoeg beschouwd voor volledige cellyse en PHA-herstel, ongeacht de celsoort.
    LET OP: NaClO is een sterk oxidatiemiddel. Het kan ernstige brandwonden, oogbeschadiging en irritatie van de luchtwegen veroorzaken. Hanteer NaClO altijd in een goed geventileerde ruimte of onder een zuurkast, terwijl u de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) draagt, waaronder handschoenen, veiligheidsbrillen en een laboratoriumjas. In geval van huidcontact, spoel het getroffen gebied onmiddellijk af met grote hoeveelheden water en zoek medische hulp als de irritatie aanhoudt. Gooi NaClO-houdend afval weg in overeenstemming met de plaatselijke voorschriften voor gevaarlijk afval om milieuverontreiniging te voorkomen.
  4. Centrifugeer de gelyseerde suspensie gedurende 30 minuten bij 10.000 x g om PHA-korrels te verzamelen. Gooi het bovenstaande weg volgens de voorschriften voor de verwijdering van bioafval in het laboratorium.
  5. Vriesdroog de PHA-korrels gedurende ~48 uur bij -50 °C totdat een constant gewicht is bereikt om ruw PHA-poeder te verkrijgen (Figuur 6A).
  6. Voeg ethanol toe aan ruw PHA-poeder van 10 ml/g om resterende onzuiverheden te verwijderen. Centrifugeer op 10.000 x g gedurende 30 minuten om gezuiverde PHA-korrels op te vangen. Gooi het bovenstaande weg in overeenstemming met de voorschriften voor de verwijdering van chemisch afval.
  7. Vriesdroog de PHA-pellet gedurende ~48 uur bij -50 °C totdat een constant gewicht is bereikt om gezuiverd PHA-poeder te verkrijgen (Figuur 6B).

figure-protocol-8
Figuur 5: Gescheiden zoute supernatans (links) en cellen (rechts). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figure-protocol-9
Figuur 6: PHA-poeder. (A) Ruw PHA-poeder en (B) gezuiverd PHA-poeder. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

5. Analysemethoden

  1. Meet TS en VS volgens standaardmethoden35. Bepaal de TN met behulp van de Hach-testkits volgens de standaardmethode met behulp van een spectrofotometer35.
  2. Meet de TOC met een TOC-analysator volgens de methoden die in een eerdere studie zijn beschreven25. Meet de pH met een pH-meter op een werkblad.
  3. Bepaal de VFA-kwantificering met behulp van een kit36. Bewaak OD600nm met behulp van een microplaatlezer.
  4. Schat DCW uit de vluchtige zwevende stoffen (VSS) van de celbouillon, gemeten volgens de standaard VSS-meetmethode 25,35. Centrifugeer in het kort 50 ml celbouillon bij 8.000 x g gedurende 15 minuten en breng de pellet over naar een smeltkroes voor VSS-analyse.
    OPMERKING: Gebruik VSS om DCW te schatten, aangezien het de organische biomassa weerspiegelt en overschatting als gevolg van het zoutgehalte in H. mediterranei23 voorkomt.
  5. Voer PHA-kwantificering uit door middel van een gaschromatografie (GC) volgens methoden in een eerdere studie25, waarbij gevriesdroogde biomassa wordt gemethanoliseerd in chloroform en aangezuurde methanol bij 105 °C gedurende 2 uur, en de resulterende monomeren worden gekwantificeerd met behulp van GC met methylbenzoaat als interne standaard. Bereken PHA-herstel met behulp van vergelijking 4 en PHA-zuiverheid is met behulp van vergelijking 5. Bepaal alle massa PHA van GC.
    PHA-herstel (%) = figure-protocol-10 (4)
    PHA zuiverheid (%) = figure-protocol-11 (5)
    LET OP: Chloroform en zwavelzuur die worden gebruikt bij het kwantificeren van PHA zijn gevaarlijk en moeten met uiterste zorg worden behandeld. Chloroform is een vluchtig organisch oplosmiddel dat risico's op inademingstoxiciteit met zich meebrengt en bij langdurige blootstelling lever- en nierschade kan veroorzaken. Zwavelzuur is een sterk bijtende chemische stof die ernstige brandwonden kan veroorzaken bij huid- of oogcontact. Behandel deze chemicaliën altijd in een zuurkast om blootstelling door inademing te voorkomen. Zorg voor het gebruik van geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen, waaronder chemicaliënbestendige handschoenen, een veiligheidsbril en een laboratoriumjas. Gooi al het chloor- en zwavelzuurafval op de juiste manier weg in overeenstemming met de lokale voorschriften voor gevaarlijk afval om veilige laboratoriumpraktijken te handhaven.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Kenmerken van voedselverspilling en VFA-productie van aAD
Een voorbeeld van de TS-, VS- en C:N-verhouding in bereide voedselafvalslurry wordt weergegeven in tabel 1. Vanwege de inherente variabiliteit in de samenstelling van voedselafval tussen verschillende bemonsteringsbronnen en -tijd, worden fluctuaties in TS-, VS- en C:N-verhoudingswaarden verwacht. Hoewel de variabiliteit acceptabel is, zijn regelmatige metingen van de TS-, VS- en C:N-verhouding...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

VFA-productie van aAD
VFA speelt een cruciale rol als belangrijke voorloper van H. mediterranei bij het omzetten van voedselafval in PHA. Daarom is het essentieel om tijdens aAD een hoge VFA-concentratie aan te houden. Er kunnen verschillende strategieën worden gebruikt om de VFA-productie in aAD25 te verbeteren. Een effectieve aanpak is SRT-optimalisatie, met een ideale duur van 8 dagen of minder, die de uitspoeling van methanogenen b...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Deze studie werd ondersteund door het Department of Energy-Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (Prime Award No. DEEE0009268) en het National Institute of Food and Agriculture van het Amerikaanse ministerie van landbouw (Award nr. 2023-79000-38973).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
LuchtAirgasAI UZ300Gebruikt voor GC-bewerking
LuchtpompCloudrayHailea ACO-009D
AmmoniumchlorideAcros OrganicsA0396560
AutoclaafSTERISAMSCO Lab 250Gebruikt bij de bereiding van ATCC-medium
BalansMETTLER TOLEDOME204TE/00
BlenderVEVORIB750LV+BLD300+WB-1
KlepLowe'sModel 506405-gallon BPA-vrij plastic algemene klep
CalciumchloridedihydraatAcros OrganicsA0362932
ChloroformMillipore SigmaC2432
DessiccatorElk type dat kan worden gebruikt bij TS-, VS-, VSS-meting
Verteringsbuizen, schroefdop met PTFE-voeringMillipore SigmaCLS982613
Digitaal reactorblokHach CompanyDRB200Gebruikt in Hach VFA-kwantificeringsmethoden
Digitale roerderSCILOGEXSCI550-Pro
SchijfcentrifugeAlfa Laval Inc.Clara 20
ErlenmeyerkolvenAmazonB07V3JPQMM
EthanolAmazonB09DGVL4ML
VriesdrogerLabconco10030133, 1027319 en 0109621FreeZone 2,5 Liter vriesdroogsystemen
ZuigkapKewaunee Scientific CorporationSupreme Air LV
ovenThermo ScientificModel F30428C
Gaschromatografie (GC)AgilentModel 8890 
Haloferax mediterraneiATCC33500
WaterstofAirgasHY UHP300Gebruikt voor GC-bewerking
MesElk type gebruikt voor het snijden van voedselafval
SmeerolieFisher Scientific CompanyNC9844626
Magnesiumchloride hexahydraatFisher Scientific CompanyBP214-500
Magnesiumsulfaat heptahydraatMillipore SigmaM1880
MethonalMillipore Sigma34860
MethylbenzoaatMillipore Sigma93583Gebruikt als interne standaard bij PHA-kwantificering
Microplate reader BioTek SynergySynergy H1
StikstofAirgasNI UHP300Gebruikt voor GC-bewerking
OvenThermo ScientificOMH750
PeristaltiekpompSimply Pumps Inc.PM6000 ACHoge-stroom, zelfaanzuigende pomp met uitstekende droogloopmogelijkheid, geschikt voor het hanteren van slurries met hoge deeltjesconcentraties en ontworpen voor 1/8-inch wandbuis.
pH-meterFisher Scientific CompanyAE150
PHA-standaardMillipore Sigma403105
Pilot aAD-verteerderQuasar energy group, Independence, Ohio, USARoestvrijstalen fermentor met een totaal volume van 100 L en een werkvolume van 80 L 
Pilot PHA-fermentormanukatreeSF-50l ISO 9001 CEDubbele laag gemantelde glazen reactor
KaliumchlorideG-BIOSCIENCES162006
PompslangElk merk van siliconen slang met een 1/8'' ID en een 3/8'' OD
NatriumbicarbonaatFisher Chemical241787
NatriumbromideCarolina21139-45
NatriumchlorideAmazon B0787CFHF3
Natriumhydroxide, pelletsFisher Bioreagents236088
NatriumhypochlorietMillipore Sigma425044
Sorvall LYNX 4000 Superspeed CentrifugeThermo Scientific75006580Gebruikt voor PHA-korrelverzameling bij downstream PHA-herstel 
Spectrofotometer Hach CompanyDR3900Gebruikt in Hach VFA-kwantificeringsmethoden
ZwavelzuurMillipore Sigma258105
SpuitfilterAmazonB06X6GTKVY
TOC-analysatorShimadzuModel TOC-LCSN
Volatiele zuren TNTplus Vial TestHach CompanyTNT 872In staat om VFA te meten in het bereik van 50 - 2.500 mg/L azijnzuur.
WaterverwarmerBosch Inc.Tronic 3000 T 7-gallon (ES8)
GistextractFisher Scientific CompanyAAJ6028736

Referenties

  1. Sabapathy, P. C. Recent developments in polyhydroxyalkanoates (phas) production-a review. Biores Tech. 306, 123132(2020).
  2. Koller, M., Simon, K. M. R. Haloarchaea as emerging big players in future polyhydroxyalkanoate bioproduction: Review of trends and perspectives. Curr Res Biotechnol. 4, 377-391 (2022).
  3. Atarés, L., Chiralt, A., González-Martínez, C., Vargas, M. Production of polyhydroxyalkanoates for biodegradable food packaging applications using haloferax mediterranei and agrifood wastes. Foods. 13 (6), 950(2024).
  4. Kusuma, H. S., et al. Waste to wealth: Polyhydroxyalkanoates (pha) production from food waste for a sustainable packaging paradigm. Food Chem Mol Sci. 9, 100225(2024).
  5. Li, M., Wilkins, M. R. Recent advances in polyhydroxyalkanoate production: Feedstocks, strains and process developments. Int J Biol Macromol. 156, 691-703 (2020).
  6. Alsafadi, D., Al-Mashaqbeh, O. A one-stage cultivation process for the production of poly-3-(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) from olive mill wastewater by haloferax mediterranei. New Biotechnol. 34, 47-53 (2017).
  7. Amaro, T. M., Rosa, D., Comi, G., Iacumin, L. Prospects for the use of whey for polyhydroxyalkanoate (pha) production. Front Microbio. 10, 992(2019).
  8. Sharma, K., Gillum, N., Boyd, J. L., Schmid, A. The rosr transcription factor is required for gene expression dynamics in response to extreme oxidative stress in a hypersaline-adapted archaeon. BMC Genomics. 13, 1-18 (2012).
  9. Mitra, R., Xu, T., Xiang, H., Han, J. Current developments on polyhydroxyalkanoates synthesis by using halophiles as a promising cell factory. Micro Cell Factories. 19, 1-30 (2020).
  10. Alsafadi, D., Alhesan, J. S. A., Mansoura, A., Oqdeha, S. Production of polyhydroxyalkanoate from sesame seed wastewater by sequencing batch reactor cultivation process of haloferax mediterranei. Arabian J Chem. 16 (4), 104584(2023).
  11. Pais, J., Serafim, L. S., Freitas, F., Reis, M. A. Conversion of cheese whey into poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) by haloferax mediterranei. New Biotechnol. 33 (1), 224-230 (2016).
  12. Koller, M., et al. Potential of various archae-and eubacterial strains as industrial polyhydroxyalkanoate producers from whey. Macromol Biosci. 7, 218-226 (2007).
  13. Bhattacharyya, A. Integration of poly-3-(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) production by haloferax mediterranei through utilization of stillage from rice-based ethanol manufacture in india and its techno-economic analysis. World J Microbiol Biotechnol. 31, 717-727 (2015).
  14. Bhattacharyya, A., et al. Utilization of vinasse for production of poly-3-(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) by haloferax mediterranei. AMB express. 2, 1-10 (2012).
  15. Khamplod, T., Wongsirichot, P., Winterburn, J. Production of polyhydroxyalkanoates from hydrolysed rapeseed meal by haloferax mediterranei. Biores Tech. 386, 129541(2023).
  16. Montemurro, M., et al. Exploitation of wasted bread as substrate for polyhydroxyalkanoates production through the use of haloferax mediterranei and seawater. Front Microbio. 13, 1000962(2022).
  17. Alsafadi, D., Ibrahim, M. I., Alamry, K. A., Hussein, M. A., Mansour, A. Utilizing the crop waste of date palm fruit to biosynthesize polyhydroxyalkanoate bioplastics with favorable properties. Sci Total Environ. 737, 139716(2020).
  18. Raho, S. Production of the polyhydroxyalkanoate phbv from ricotta cheese exhausted whey by haloferax mediterranei fermentation. Foods. 9 (10), 1459(2020).
  19. Aliyu Salihu, M. Z. A. Pretreatment methods of organic wastes for biogas production. J Appl Sci. 16 (3), 124-137 (2016).
  20. Khomlaem, C., et al. Defatted chlorella biomass as a renewable carbon source for polyhydroxyalkanoates and carotenoids co-production. Algal Res. 51, 102068(2020).
  21. Li, Y., Jin, Y., Borrion, A., Li, H., Li, J. Effects of organic composition on mesophilic anaerobic digestion of food waste. Biores Tech. 244, 213-224 (2017).
  22. Giduthuri, A. T., Ahring, B. K. Current status and prospects of valorizing organic waste via arrested anaerobic digestion: Production and separation of volatile fatty acids. Fermentation. 9 (1), 13(2022).
  23. Wang, K., Zhang, R. Production of polyhydroxyalkanoates (pha) by haloferax mediterranei from food waste derived nutrients for biodegradable plastic applications. Journal of Microbio Biotech. 31 (2), 338-347 (2021).
  24. Wang, K., Chen, C., Zhang, R. Process development of polyhydroxyalkanoates production by halophiles valorising food waste. Bioengineering. 9 (11), 630(2022).
  25. Zhang, X. Long-term effects of cycle time and volume exchange ratio on poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) production from food waste digestate by haloferax mediterranei cultivated in sequencing batch reactors for 450 days. Biores Tech. 416, 131771(2024).
  26. Getino, L., Martín, J. L., Chamizo-Ampudia, A. A review of polyhydroxyalkanoates: Characterization, production, and application from waste. Microorganisms. 12 (10), 2028(2024).
  27. Esmaeilnejad-Ahranjani, P., Hajimoradi, M. Optimization of industrial-scale centrifugal separation of biological products: Comparing the performance of tubular and disc stack centrifuges. Biochem Engineering J. 178, 108281(2022).
  28. Tennison-Omovoh, C. A., Fagbohungbe, M. O., Bankole, P. O., Semple, K. T. The effect of different cn ratios on volatile fatty acid (vfas) production from acidogenic fermentation of sucrose in continuous-stirred tank reactors. Biomass Convers Biorefinery. 13, 9339-9351 (2023).
  29. Epa, U. Biosolids technology fact sheet, multi-stage anaerobic digestion. Natl Serv Center Environ Publi. , 1-13 (2006).
  30. Schnaars, K. What every operator should know about anaerobic digestion. Water Environ Tech. 24, 82-83 (2012).
  31. Sun, J., Zhang, X., Guan, J., He, Z. Volatile fatty acid production through arresting methanogenesis by electro-synthesized hydrogen peroxide in anaerobic digestion and subsequent recovery by electrodialysis. ACS ES&T Eng. 4 (12), 2964-2973 (2024).
  32. Bhatia, P., et al. Effect of semi-continuous anaerobic digestion on the substrate solubilisation of lignin-rich steam-exploded ludwigia grandiflora. Appl Sci. 11 (10), 4452(2021).
  33. Product sheet of haloferax mediterranei (rodriguez-valera et al.) torreblanca et al. , American type culture collection (atcc). https://www.atcc.org/products/33500 (2025).
  34. Pagliano, G., Galletti, P., Samorì, C., Zaghini, A., Torri, C. Recovery of polyhydroxyalkanoates from single and mixed microbial cultures: A review. Front Bioeng Biotechnol. 9, 624021(2021).
  35. Rice, E. W., Bridgewater, L. Standard methods for the examination of water and waste water. 10, American Public Health Association. Washington, DC. (2012).
  36. Kaur, H., Kommalapati, R. R. Optimizing anaerobic co-digestion of goat manure and cotton gin trash using biochemical methane potential (bmp) test and mathematical modeling. SN Appl Sci. 3, 1-14 (2021).
  37. Yi, J., Dong, B., Jin, J., Dai, X. Effect of increasing total solids contents on anaerobic digestion of food waste under mesophilic conditions: Performance and microbial characteristics analysis. PloS One. 9 (7), e102548(2014).
  38. Velivela, A., et al. Biogas: Converting waste to energy. Innovation Mang Intelligent World Cases Tools. , 285-298 (2020).
  39. Cui, Y. W., Shi, Y. P., Gong, X. Y. Effects of c/n in the substrate on the simultaneous production of polyhydroxyalkanoates and extracellular polymeric substances by haloferax mediterranei via kinetic model analysis. RSC Adv. 7 (31), 18953-18961 (2017).
  40. Ghosh, S., et al. Macroalgal biomass subcritical hydrolysates for the production of polyhydroxyalkanoate (pha) by haloferax mediterranei. Biores Tech. 271, 166-173 (2019).
  41. Bold goals for us biotechnology and biomanufacturing: Harnessing research and development to further societal goals. , The White House Office of Science and Technology Policy. (2023).
  42. Nienow, A. W. Reactor engineering in large scale animal cell culture. Cytotechnology. 50 (1), 9-33 (2006).
  43. Goodhead, L. K., Macmillan, F. M. Measuring osmosis and hemolysis of red blood cells. Adv Physiol Educ. 41 (2), 298-305 (2017).
  44. Cai, S., et al. Identification of the haloarchaeal phasin (phap) that functions in polyhydroxyalkanoate accumulation and granule formation in haloferax mediterranei. Appl Environ Microbio. 78 (6), 1946-1952 (2012).
  45. Giani, M. Haloferax mediterranei cells as c50 carotenoid factories. Marine Drugs. 19 (2), 100(2021).
  46. Tanvir, R. U., Ahmed, M., Lim, T. T., Li, Y., Hu, Z. Arrested methanogenesis: Principles, practices, and perspectives. Adv Bioener. 7, 1-66 (2022).
  47. Lukitawesa,, Patinvoh, R. J., Millati, R., Sarvari-Horvath, I., Taherzadeh, M. J. Factors influencing volatile fatty acids production from food wastes via anaerobic digestion. Bioengineered. 11 (1), 39-52 (2020).
  48. Cabrera, F., et al. The accumulation of volatile fatty acids and phenols through a ph-controlled fermentation of olive mill solid waste. Sci Total Environ. 657, 1501-1507 (2019).
  49. Koller, M., Obruca, S., Pernicova, I., Braunegg, G. Physiological, kinetic, and process engineering aspects of polyhydroxyalkanoate biosynthesis by extremophiles. Polyhydroxyalkanoates Biosynth Chem Struct Appl. 2013, 1-70 (2018).
  50. Schiraldi, C., De Rosa, M. The production of biocatalysts and biomolecules from extremophiles. Trends Biotech. 20 (12), 515-521 (2002).
  51. Lorantfy, B., Seyer, B., Herwig, C. Stoichiometric and kinetic analysis of extreme halophilic archaea on various substrates in a corrosion resistant bioreactor. New Biotech. 31 (1), 80-89 (2014).
  52. Hezayen, F., Rehm, B., Eberhardt, R., Steinbüchel, A. Polymer production by two newly isolated extremely halophilic archaea: Application of a novel corrosion-resistant bioreactor. Appl Microbio Biotechnol. 54, 319-325 (2000).
  53. Mahler, N., Tschirren, S., Pflügl, S., Herwig, C. Optimized bioreactor setup for scale-up studies of extreme halophilic cultures. Biochem Eng J. 130, 39-46 (2018).
  54. Bondi, C. A., et al. Human and environmental toxicity of sodium lauryl sulfate (sls): Evidence for safe use in household cleaning products. Environ Health Insights. 9, S31765(2015).
  55. Najim, A. A., Ismail, Z. Z., Hummadi, K. K. Biodegradation potential of sodium dodecyl sulphate (sds) by mixed cells in domestic and non-domestic actual wastewaters: Experimental and kinetic studies. Biochem Eng J. 180, 108374(2022).
  56. Zhao, F., Wang, Z., Huang, H. Physical cell disruption technologies for intracellular compound extraction from microorganisms. Processes. 12 (10), 2059(2024).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

Waardering van voedselverspillingsynthese van polyhydroxyalkanoatenanaerobe digestievluchtige vetzurenhalofiele micro organismenchemievrije cellysiszuiveringsmethode op basis van oplosmiddelenbiologisch afbreekbare plasticscirculaire economie
Schaalbare stapsgewijze aanpak van duurzame productie van bioplastic uit voedselafval
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleid

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.