Name: Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-07-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: Leer zware metalen kwantificeren in microalgen met Nannochloropsis salina in fotobioreactoren. Deze methode meet contaminantenuitkomst en productiviteit voor biobrandstofproductie en bioremediatie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

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.

<ol><li>Dismukes, G. C., Carrieri, D., Bennette, N., Ananyev, G. M., Posewitz, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aquatic+phototrophs%3A+efficient+alternatives+to+land-based+crops+for+biofuels%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Aquatic phototrophs: efficient alternatives to land-based crops for biofuels.</a> Curr Opin Biotechnol. 19 (3), 235-240 (2008).</li>
<li>Moody, J. W., McGinty, C. M., Quinn, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Global+evaluation+of+biofuel+potential+from+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Global evaluation of biofuel potential from microalgae.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (23), 8691-8696 (2014).</li>
<li>Pinto, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heavy+metal-induced+oxidative+stress+in+algae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phycol%22%5BJournal%5D)">Heavy metal-induced oxidative stress in algae.</a> J Phycol. 39 (6), 1008-1018 (2003).</li>
<li>Gupta, A., Lutsenko, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+copper+transporting+ATPases+in+eukaryotic+organisms%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Genomics%22%5BJournal%5D)">Evolution of copper transporting ATPases in eukaryotic organisms.</a> Curr Genomics. 13 (2), 124-133 (2012).</li>
<li>Perales-Vela, H. V., Peña-Castro, J. M., Cañizares-Villanueva, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heavy+metal+detoxification+in+eukaryotic+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Heavy metal detoxification in eukaryotic microalgae.</a> Chemosphere. 64 (1), 1-10 (2006).</li>
<li>Sandau, E., Sandau, P., Pulz, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heavy+metal+sorption+by+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Heavy metal sorption by microalgae.</a> Acta Biotechnol. 16 (4), 227-235 (1996).</li>
<li>Amer, L., Adhikari, B., Pellegrino, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technoeconomic+analysis+of+five+microalgae-to-biofuels+processes+of+varying+complexity%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">Technoeconomic analysis of five microalgae-to-biofuels processes of varying complexity.</a> Bioresour Technol. 102 (20), 9350-9359 (2011).</li>
<li>Benemann, J. R., Goebel, R. P., Weissman, J. C., Augenstein, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microalgae+as+a+source+of+liquid+fuels%5BTitle%5D)+AND+%22Final+Technical+Report%2C+US+Department+of+Energy%2C+Office+of+Research%22%5BJournal%5D)">Microalgae as a source of liquid fuels.</a> Final Technical Report, US Department of Energy, Office of Research. , (1982).</li>
<li>Benemann, J. R., Oswald, W. J. Report No. DOE/PC/93204--T5 Other: ON: DE97052880; TRN: TRN. Systems and economic analysis of microalgae ponds for conversion of CO2 to biomass. , (1996).</li>
<li>Chisti, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodiesel+from+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Adv%22%5BJournal%5D)">Biodiesel from microalgae.</a> Biotechnol Adv. 25 (3), 294-306 (2007).</li>
<li>Davis, R., Aden, A., Pienkos, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techno-economic+analysis+of+autotrophic+microalgae+for+fuel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Energy%22%5BJournal%5D)">Techno-economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production.</a> Applied Energy. 88 (10), 3524-3531 (2011).</li>
<li>Jones, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+design+and+economics+for+the+conversion+of+algal+biomass+to+hydrocarbons%3A+whole+algae+hydrothermal+liquefaction+and+upgrading%5BTitle%5D)+AND+%22U.S.+Department+of+Energy+Bioenergy+Technologies+Office%22%5BJournal%5D)">Process design and economics for the conversion of algal biomass to hydrocarbons: whole algae hydrothermal liquefaction and upgrading.</a> U.S. Department of Energy Bioenergy Technologies Office. , (2014).</li>
<li>Lundquist, T. J., Woertz, I. C., Quinn, N. W. T., Benemann, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+realistic+technology+and+engineering+assessment+of+algae+biofuel+production%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Biosciences+Institute%22%5BJournal%5D)">A realistic technology and engineering assessment of algae biofuel production.</a> Energy Biosciences Institute. , Berkeley, CA. (2010).</li>
<li>Nagarajan, S., Chou, S. K., Cao, S., Wu, C., Zhou, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+updated+comprehensive+techno-economic+analysis+of+algae+biodiesel%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">An updated comprehensive techno-economic analysis of algae biodiesel.</a> Bioresour Technol. 145, 150-156 (2011).</li>
<li>Pienkos, P. T., Darzins, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+promise+and+challenges+of+microalgal-derived+biofuels%5BTitle%5D)+AND+%22Biofuels+Bioproducts+%26+Biorefining-Biofpr%22%5BJournal%5D)">The promise and challenges of microalgal-derived biofuels.</a> Biofuels Bioproducts & Biorefining-Biofpr. 3, 431-440 (2009).</li>
<li>Richardson, J. W., Johnson, M. D., Outlaw, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Economic+comparison+of+open+pond+raceways+to+photo+bio-reactors+for+profitable+production+of+algae+for+transportation+fuels+in+the+Southwest%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">Economic comparison of open pond raceways to photo bio-reactors for profitable production of algae for transportation fuels in the Southwest.</a> Algal Research. 1 (1), 93-100 (2012).</li>
<li>Rogers, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+critical+analysis+of+paddlewheel-driven+raceway+ponds+for+algal+biofuel+production+at+commercial+scales%5BTitle%5D)+AND+%22Algal+Research%22%5BJournal%5D)">A critical analysis of paddlewheel-driven raceway ponds for algal biofuel production at commercial scales.</a> Algal Research. 4, 76-88 (1016).</li>
<li>Sun, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+cost+analysis+of+algal+oil+production+for+biofuels%5BTitle%5D)+AND+%22Energy%22%5BJournal%5D)">Comparative cost analysis of algal oil production for biofuels.</a> Energy. 36 (8), 5169-5179 (2011).</li>
<li>Thilakaratne, R., Wright, M. M., Brown, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+techno-economic+analysis+of+microalgae+remnant+catalytic+pyrolysis+and+upgrading+to+fuels%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">A techno-economic analysis of microalgae remnant catalytic pyrolysis and upgrading to fuels.</a> Fuel. 128, 104-112 (2014).</li>
<li>Quinn, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nannochloropsis+production+metrics+in+a+scalable+outdoor+photobioreactor+for+commercial+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour+Technol%22%5BJournal%5D)">Nannochloropsis production metrics in a scalable outdoor photobioreactor for commercial applications.</a> Bioresour Technol. 117, 164-171 (2012).</li>
<li>Borkenstein, C., Knoblechner, J., Frühwirth, H., Schagerl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultivation+of+Chlorella+emersonii+with+flue+gas+derived+from+a+cement+plant%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phycol%22%5BJournal%5D)">Cultivation of Chlorella emersonii with flue gas derived from a cement plant.</a> J Appl Phycol. 23 (1), 131-135 (2010).</li>
<li>Douskova, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+flue+gas+bioremediation+and+reduction+of+microalgal+biomass+production+costs%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Simultaneous flue gas bioremediation and reduction of microalgal biomass production costs.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 82 (1), 179-185 (2009).</li>
<li>Israel, A., Gavrieli, J., Glazer, A., Friedlander, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilization+of+flue+gas+from+a+power+plant+for+tank+cultivation+of+the+red+seaweed+Gracilaria+cornea%5BTitle%5D)+AND+%22Aquaculture%22%5BJournal%5D)">Utilization of flue gas from a power plant for tank cultivation of the red seaweed Gracilaria cornea.</a> Aquaculture. 249 (1-4), 311-316 (2012).</li>
<li>Napan, K., Teng, L., Quinn, J. C., Wood, B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNapan%2C+K+%22Impact+of+Heavy+Metals+from+Flue+Gas+Integration+with+Microalgae+Production%22">Impact of Heavy Metals from Flue Gas Integration with Microalgae Production</a>. , Algal Research. (2015).</li>
<li>Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. 3125B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inductively+coupled+plasma%2Fmass+spectrometry+%28ICP%2FMS%29+method%5BTitle%5D)+AND+%22Standard+methods+for+the+examination+of+water+and+wastewater%22%5BJournal%5D)">Inductively coupled plasma/mass spectrometry (ICP/MS) method.</a> Standard methods for the examination of water and wastewater. , (2005).</li>
<li>Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. Standard methods for the examination of water and wastewater. , APHA-AWWA-WEF. (2005).</li>
<li>Matrix effects in the ICP-MS analysis of selenium in saline water samples. Smith, M., Compton, J. S. Proceedings of the 2004 Water Institute of Southern Africa Biennial Conference, Cape Town, South Africa, , (2004).</li>
<li>Mehta, S. K., Gaur, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+algae+for+removing+heavy+metal+ions+from+wastewater%3A+progress+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Crit+Rev+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Use of algae for removing heavy metal ions from wastewater: progress and prospects.</a> Crit Rev Biotechnol. 25 (3), 113-152 (2005).</li>
<li>EPA, U. Method: 200.8: Determination of trace elements in waters and wastes by inductively coupled plasma - mass spectrometry. , (1994).</li>
<li>Eaton, A. D., Clesceri, L. S., Rice, E. W., Greenberg, A. E. 3120B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inductively+coupled+plasma+%28ICP%29+method%5BTitle%5D)+AND+%22Standard+methods+for+the+examination+of+water+and+wastewater%22%5BJournal%5D)">Inductively coupled plasma (ICP) method.</a> Standard methods for the examination of water and wastewater. , (2005).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

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...

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 produktie hebben bevatten. Concreet zal rookgas afkomstig uit steenkool verschillende contaminanten zoals maar niet beperkt tot verbrandingsproducten water en kooldioxide, evenals zwavel- en stikstof, fijn stof, organische verontreinigingen zoals dioxinen en furanen en anorganische converontreinigingen zoals zware metalen. De gevolgen van de meeste van deze verontreinigingen waaronder anorganische waarbij sommige zogenaamde zware metalen op de productiviteit microalgen niet zijn onderzocht. Enkele van deze elementen kunnen nutriënten in geschikte concentraties, maar bij hogere concentraties ze celdisfunctie en zelfs de dood 3 kan produceren. De integratie van microalgen industriële rookgas heeft het potentieel om anorganische verontreinigingen direct introduceren in groeimedia. Kolengestookte rookgassen verschillende anorganische elementen (bijvoorbeeld As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V en Zn) bij verschillende concentraties waarvan sommige, in low concentratie, vertegenwoordigen voedingsstoffen voor microalgen groei. Anorganische verontreinigingen hebben een hoge affiniteit te binden aan algen en verder inwendig gesorbeerd door de nutriënt transporters. Sommige anorganische verontreinigingen (dwz, Co, Cu, Zn en Mn) zijn voedingsstoffen die onderdeel vormen van de enzymen te betrekkend in de fotosynthese, ademhaling en andere functies 3,4. Echter, dan metalen en metalloïden kunnen giftig zijn. Andere elementen, zoals Pb, Cd, Sn, Sb, Se, As en Hg, zijn niet bekend om celfunctie te ondersteunen in elke concentratie en vertegenwoordigen niet-voedingsstof metalen, die een negatieve invloed zouden kunnen hebben groei cultuur 3,5,6. De aanwezigheid van deze stoffen heeft het potentieel om negatieve effecten op celfunctie microalgen produceren. Verder is de interactie van meerdere metalen met microalgen bemoeilijkt groeidynamiek en heeft het potentieel om de groei beïnvloeden. Grootschalige economie zijn rechtstreeks gekoppeld aan de productiviteit van het teeltsysteem 7-19. Bovendien medium recyclen in de microalgen groei voor of open loopvlak vijvers (ORP) of fotobioreactoren (PBR) is kritisch als het vertegenwoordigt 99,9 en 99,4% van de massa, respectievelijk 20. De aanwezigheid van anorganische verontreinigingen in de media kan uiteindelijk m beperkenicroalgae productiviteit en de recycling van de media te wijten aan verontreiniging opbouw. Deze studie experimenteel bepaalde het effect van 14 anorganische verontreinigingen (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V en Zn) in concentraties verwacht van de integratie van microalgen kweeksystemen kolen afgeleide rookgas, de productiviteit van N. Salina geteeld in airlift PBRS. De verontreinigingen die in deze studie is aangetoond dat niet alleen aanwezig in steenkool gebaseerde rookgas maar gemeentelijk afval op basis van rookgas, biosolids gebaseerde rookgas, gemeentelijk afvalwater, geproduceerd water, verminderde grondwater en zeewater 21-23 zijn. De concentraties die in deze studie zijn gebaseerd op wat zou worden verwacht wanneer microalgen groeisystemen geïntegreerd met een kolengestookte CO 2 bron met een opname-efficiëntie aangetoond in commerciële systemen PBR 20. Gedetailleerde berekeningen ondersteunen van de concentraties van de zware metalen en anorganische verontreinigingen worden in Napanet al. 24 analytische technieken gebruikt om de verdeling van de meerderheid van de metalen in de biomassa, media en omgeving te begrijpen. De gepresenteerde methoden kon de evaluatie van de productiviteit potentieel van microalgen onder anorganische verontreinigende stress en kwantificering van hun einde lot.

<table><tbody><tr><td>Chemicals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodium chloride</td><td>Fisher Scientific</td><td>S271-3</td><td></td></tr><tr><td>Calcium chloride dihydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>C79-500</td><td></td></tr><tr><td>Potassium chloride</td><td>Fisher Scientific</td><td>P217-500</td><td></td></tr><tr><td>Sodium meta silicate nonahydrate&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>S408-500</td><td></td></tr><tr><td>Magnesium sulfate heptahydrate&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>M63-500</td><td></td></tr><tr><td>Potassium nitrate</td><td>EMD Chemical</td><td>PX1520-5</td><td></td></tr><tr><td>Potassium phosphate monobasic&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>P285-500</td><td></td></tr><tr><td>Ammonium ferric citrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>I72-500</td><td></td></tr><tr><td>Boric acid</td><td>Fisher Scientific</td><td>A73-500</td><td></td></tr><tr><td>Sodium molybdate, dihydrate</td><td>EMD Chemical</td><td>SX0650-2</td><td></td></tr><tr><td>Manganese chloride tetrahydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>M87-500</td><td></td></tr><tr><td>Zinc sulfate heptahydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>Z68-500</td><td></td></tr><tr><td>Cupric sulfate pentahydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>C489-500</td><td></td></tr><tr><td>Biotin&nbsp;</td><td>Acros Organics</td><td>230090010</td><td></td></tr><tr><td>Thiamine&nbsp;</td><td>Acros Organics</td><td>148990100</td><td></td></tr><tr><td>Vitamin B12&nbsp;</td><td>Acros Organics</td><td>405920010</td><td></td></tr><tr><td>Copper (II) chloride dihydrate&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221783-100G</td><td>Irritant, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Lead (II) chloride&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>268690-250G</td><td>Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Sodium dichromate dihydrate&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>398063-100G</td><td>Oxidator, Zeer toxisch, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Cobalt (II) chloride hexahydrate&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>255599-100G</td><td>Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Nickel (II) chloride hexahydrate&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>223387-500G</td><td>Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Sodium (meta) arsenite&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71287</td><td>Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Cadmium chloride&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>202908-10G</td><td>Zeer toxisch, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Mercury (II) chloride&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>215465-100G</td><td>Toxisch, Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Tin (II) chloride dihydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>T142-500</td><td>Corrosie. Geschikt voor Hg-analyse. Zeer gevaarlijk.</td></tr><tr><td>Manganese chloride tetrahydrate</td><td>Fisher Scientific</td><td>M87-500</td><td></td></tr><tr><td>Vanadium (V) oxide</td><td>Acros Organics</td><td>206422500</td><td>Gevaarlijk voor het milieu</td></tr><tr><td>Carbon dioxide&nbsp;</td><td>Air Liquide</td><td>I2301S-1</td><td>Gecomprimeerd</td></tr><tr><td>Hydrogen peroxide</td><td>H325-500</td><td>Fisher Scientific</td><td>30% in water</td></tr><tr><td>ICP-MS standaard</td><td>ICP-MS-6020</td><td>High Purity Standards</td><td></td></tr><tr><td>Mercury standaard</td><td>CGHG1-1</td><td>Inorganic Ventures</td><td>1000&plusmn;6 &micro;g/mL in 5% salpeterzuur</td></tr><tr><td>Argon</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>Gecomprimeerd</td></tr><tr><td>Helium</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>Gecomprimeerd, ultra hoge zuiverheid</td></tr><tr><td>Waterstof</td><td>Air Liquide</td><td></td><td>Gecomprimeerd, ultra hoge zuiverheid</td></tr><tr><td>Salpeterzuur</td><td>Fisher Scientific</td><td>A509-P212</td><td>67-70% salpeterzuur, trace metal grade. Voorzichtig: manipuleer onder afzuigkap.</td></tr><tr><td>Zoutzuur</td><td>Fisher Scientific</td><td>A508-P212</td><td>35% zoutzuur, trace metal grade. Voorzichtig: manipuleer onder afzuigkap.</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wetenschappelijke voorvacuüm sterilisator</td><td>Steris</td><td>31626A</td><td>SV-120</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Thermo Fisher</td><td>46910</td><td>RC-6 Plus</td></tr><tr><td>Spectrofotometer</td><td>Shimadzu</td><td>1867</td><td>UV-1800</td></tr><tr><td>pH controller</td><td>Hanna</td><td>BL981411</td><td>X4</td></tr><tr><td>Rotometer, X5</td><td>Dwyer</td><td>RMA-151-SSV</td><td>T31Y</td></tr><tr><td>Rotometer, X5</td><td>Dwyer</td><td>RMA-26-SSV</td><td>T35Y</td></tr><tr><td>Waterbad circulator</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-873-45A</td><td></td></tr><tr><td>Compact koelmachine</td><td>VWR</td><td>13270-120</td><td></td></tr><tr><td>Vriesdroger</td><td>Labconco</td><td>7752020</td><td></td></tr><tr><td>Rolplaat</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-100-49S</td><td></td></tr><tr><td>pH lab elektrode</td><td>Phidgets Inc</td><td>3550</td><td></td></tr><tr><td>Inductief gekoppelde plasma massaspectrometer</td><td>Agilent Technologies</td><td>7700 Series ICP-MS</td><td>Bevestigd aan autosampler CETAC ASX-520</td></tr><tr><td>FIAS 100</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>B0506520</td><td></td></tr><tr><td>Atomaire absorptiespectrometer</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>AAnalyst 800</td><td></td></tr><tr><td>Celverwarmer (kwarts)</td><td>Perkin Elmer Instruments</td><td>B3120397</td><td></td></tr><tr><td>Microgolfoven</td><td>Milestone</td><td></td><td>Programmeerbaar, maximaal vermogen 1.200 W</td></tr><tr><td>Microgolfrotor</td><td>Milestone</td><td></td><td>Rotor met 24-75 ml Teflon-vaten voor microgolfgeassisteerde digestie met gesloten vat.</td></tr><tr><td>Materialen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.2 &#956;m spuitfilter</td><td>Whatman</td><td>6713-0425</td><td></td></tr><tr><td>0.2 &#956;m spuitfilter</td><td>Whatman</td><td>6713-1650</td><td></td></tr><tr><td>0.45 &#956;m spuitfilter</td><td>Thermo Fisher</td><td>F2500-3</td><td></td></tr><tr><td>Polystyreenbuizen</td><td>Evergreen</td><td>222-2094-050</td><td>17 x 100 mm met dop, 16 ml, polysteryne</td></tr><tr><td>Octogonale magnetische&nbsp;roer&nbsp;staven</td><td>Fisher scientific</td><td>14-513-60</td><td>Magneten ingekapseld in PTFE fluoropolymeer</td></tr></tbody></table>

kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen

Quantification of Heavy Metals and Other Inorganic Contaminants on the Productivity of Microalgae

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.

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...

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.

Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages ...

Het algemene doel van deze procedure is het kwantificeren van de impact en het uiteindelijke lot van zware metalen die in microalgenkweeksystemen terechtkomen doordat kooldioxide van kolencentrales als koolstofbron voor de groei wordt gebruikt. Dit wordt bereikt door eerst de potentiële contaminatieniveaus in kaart te brengen op basis van de integratie van kool en rookgas. Bij de kweek van microalgen worden deze niveaus gebruikt als basislijn voor contaminatie en worden voorraden aangemaakt.Vervolgens wordt het benodigde inoculum gekweekt en wordt het grootschalige kweekplatform opgezet. Daarna wordt het systeem geïnoculeerd en worden er periodiek monsters genomen voor verwerking. Ten slotte wordt de biomassa geïsoleerd en wordt het uiteindelijke lot van de verontreinigingen gekwantificeerd.Uiteindelijk wordt inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie of I-C-P-M-S gebruikt om de metalen te bepalen die door de biomassa worden geabsorbeerd, wat in combinatie met metingen van de optische dichtheid inzicht geeft in de impact van de verontreinigingen op het systeem. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden is de mogelijkheid om het uiteindelijke lot van een systeem van meerdere meters direct te kwantificeren. Deze methode kan inzicht bieden in de impact van zware metalen uit rookgas.Het kan ook worden toegepast op andere systemen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen binnen het vakgebied van microalgen, zoals de impact van zware metalen op de productiviteit en het vermogen van microalgen om te worden ingezet voor bioremediatie. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode moeite hebben vanwege de kans op contaminatie en de vereiste precisie.Bij het voorbereiden van monsters en analyses met een IC PMS kregen we eerst het idee voor deze methode. We probeerden de potentiële effecten van metalen en algen bij de integratie van rookgas te begrijpen. Dit kwam voort uit discussies met collega-onderzoekers in het wateronderzoekslaboratorium.Wij zijn op de hoogte gesteld van deze methode. Nadat het experimentele kweeksyteem voor microalgen is opgebouwd en het laboratoriummateriaal volgens het tekstprotocol is voorbereid, vult u een autocleerbare container van 20 liter gedeeltelijk met gedeïoniseerd water en plaatst u hierin een magnetische roerstaaf. Plaats de container op een magnetische roerplaat en voeg de hier getoonde chemicaliën één voor één toe, waarbij u elke stof volledig laat oplossen voordat u de volgende toevoegt. Autoclaveer het medium bij 120 °C gedurende 30 minuten en laat het afkoelen tot kamertemperatuur voordat u de vitaminen toevoegt.Om voorraadoplossingen van anorganische verontreinigingen met gedestilleerd water te bereiden, vult u maatkolfjes gedeeltelijk en voegt u het hier vermelde individuele zout toe. Vul vervolgens aan met gedestilleerd water tot het vereiste volume en meng dit grondig. Steriliseer de voorraden anorganische verontreinigingen door de oplossingen door een steriel spuitfilter van 0,2 micron te leiden en verzamel de filtraten in steriele buisjes. Om een Salina-inoculum voor te bereiden na het kweken van kolonies in steriele Petrischalen volgens het tekstprotocol, inoculeert u 200 milliliters van eerder bereid voedingsrijk medium in gebaffle erlenmeyerkolven met Salina-kolonies en incubeert u deze op een verlichte schudtafel.Laat de cultuur groeien tot het medium groen wordt. Breng de microalgen over naar een steriele fotobioreactor (PBR) van 1,1 liter. Plaats de PBR in een waterbad voor inoculatie. Verlicht deze met T8-fluorescentielampen met een intensiteit van 200 micromoles per meter square per second, en gebruik een recirculerende koeler en een automatische verwarmingsregeling voor het recirculerende waterbad om de temperatuur op 23 degrees Celsius te houden.Stel de rotor meters voor lucht en koolstofdioxide in op 2,5 liter per minuut en 25 kubieke centimeter per minuut. Kweek en oogst de microalgen respectievelijk volgens het tekstprotocol. Kalibreer de pH-meter en de pH-controller met 70% ethanol.Sterilise de gekalibreerde pH-meter voor elke eerder voorbereide PBR. Voeg één milliliter van elke steriele voorraad inorganic contaminant toe om de in deze tabel weergegeven uiteindelijke concentratie te bereiken. Voeg vervolgens het geconcentreerde microalgen-inoculum toe aan de experimentele PBR's bij een initiële culturedichtheid van één gram per liter.Zet vervolgens de høj-intensiteitslampen en de pH-controllers aan en stel de koolstofdioxide in op 30 cubic centimeters per minute. Nadat de culturen zeven dagen zijn gegroeid, volgens het tekstprotocol, wordt de biomassa geoogst door centrifugatie bij 9 936 ×g. Verzamel zowel de biomassa als het supernatante medium en bewaar deze bij -80 °C. Vriesdroog vervolgens de biomassa gedurende één nacht bij 0,1 millibar en -50 °C.Gebruik een spatel in de centrifugebuis om de biomassa tot poeder te malen ter voorbereiding van de monsters voor inductief gekoppeld plasma-massaspectrometrie of I-C-P-M-S. Begin met het wassen van de Teflon-microgolfdigestievaten met zeep en water en laat deze aan de lucht drogen. Nadat sporenmetalen zijn verwijderd conform het tekstprotocol, voegt u voor de digestie van de biomassa 50 mg vriesgedroogde biomassa toe aan de microgolfdigestievaten.Voor kwaliteitscontrole. Bereid twee laboratorium-verrijkte blanco's of LFB-vials voor die ofwel vijf milliliters van een niveau zeven I-C-P-M-S standaard bevatten, of vijf milliliters van een niveau zeven kwikkers koud-damp atoomabsorptiespectrometrie of CVAS standaard. Laat een andere vial leeg om als laboratorium-reagensblanco of LRB te dienen.Voeg bij elk vial zeven milliliter geconcentreerd salpeterzuur van trace metal grade en drie milliliters waterstofperoxide toe. Draai vervolgens met de oplossing om deze te homogeniseren voordat de inhoud van elk vial wordt afgebroken en geanalyseerd volgens het tekstprotocol. Deze figuur toont de gemiddelde Lina zevendaagse cultuurdichtheden voor controle-reactoren en reactoren die besmet zijn met meerdere metalen, met een zeer kleine standaardfout gebaseerd op bemonstering uit drie onafhankelijke PBR's.Om er zeker van te zijn dat dit geen geïsoleerd resultaat was, werden er nog drie batches gekweekt, en de gecombineerde resultaten voor alle vier de batches zijn hier weergegeven. Deze studie laat zien dat er vanaf twee dagen een statistisch significant en negatief effect is van anorganische verontreinigingen op de Lina-productie in vergelijking met de controles. 12 van de 14 geanalyseerde elementen waren volledig terugwinbaar na digestie, zoals blijkt uit het LFB-percentage, R, waarbij een percentage R nabij 100% duidt op geen verliezen, geen toenames en geen kruiscontaminatie van analyten tijdens de digestie.De concentraties van zware en anorganische verontreinigingen aangetroffen in de biomassa voor de 12 geanalyseerde elementen worden hier weergegeven. Gecombineerde gegevens van drievoudige PBR's uit vier batches laten consistent zien dat er anorganische verontreinigingen in de biomassa aanwezig zijn. Resultaten van drievoudige PBR's voor batch nummer één tonen aan dat de meeste verontreinigingen gelokaliseerd waren in de biomassa in plaats van in het supernatant.Met verschillende monsterconcentraties die dicht bij de MRL van het instrument liggen. De resultaten voor alle vier de batches worden hier gepresenteerd. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om nauwgezet een schoon systeem te onderhouden, aangezien contaminanten nadelig kunnen zijn voor de resultaten. Resultaten na deze procedure. Andere groeiexperimenten kunnen worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals de impact van nutriëntenladders op groeisystemen die zijn gecontamineerd met zware metalen, of het potentieel van microalgen voor bioremediatie.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u niet alleen algen kunt kweken, maar ook monsters kunt voorbereiden voor I-C-P-M-S. Vergeet niet dat het werken met zware metalen extreem gevaarlijk kan zijn en dat voorzorgsmaatregelen zoals handschoenen, oogbescherming en het gebruik van een zuurkast moeten worden getroffen tijdens het uitvoeren van deze procedure.

quantification-heavy-metals-other-inorganic-contaminants-on

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Werkwijze voor de bepaling van vetzuren en samenstelling microalgen gebaseerd op mechanische celdisruptie, oplosmiddelhoudende vetextractie, verestering en kwantificatie en identificatie van vetzuren met gaschromatografie wordt beschreven. Een tripentadecanoin interne standaard wordt gebruikt ter compensatie van eventuele verliezen bij de winning en onvolledige omestering.

Analyse van vetzuurgehalte en Compositie in Microalgen

Een experimentele methode wordt voorgesteld om de prestaties van kleine (100 L) en grote (1000 L) vergelijken schaal reactoren ontworpen voor algen sanering van de stortplaats afvalwater. Systeemkenmerken, zoals specifiek oppervlak tot volumeverhouding, retentietijd biomassa dichtheid en afvalwater voer concentraties kan worden aangepast op basis van toepassing.

Vergelijking van de schaal in een Photosynthetic Reactor System for Algen sanering van afvalwater

Bench-Scale, Axenische teelt vergemakkelijkt microalgal karakterisering en productiviteit optimalisatie voor verdere proces scale-up. Photobioreactoren zorgen voor de nodige controle voor betrouwbare en reproduceerbaar microalgal experimenten en kunnen worden aangepast om microalgen veilig te cultiveren met de corrosieve gassen (CO2, dus2, No2) van gemeentelijke of industriële verbrandingsemissies.

Microalgen teelt en biomassa kwantificering in een Fotobioreactor met een tafel schaal met corrosieve rookgas

We demonstreren algentoxiciteitstests voor moeilijke stoffen (bijvoorbeeld gekleurde stoffen of nanomaterialen) met behulp van een opstelling die verticaal met een LED wordt verlicht.

Een kleinschalige setup voor algentoxiciteitstesten van nanomaterialen en andere moeilijke stoffen

Er wordt een protocol beschreven om de koolstofdioxide in het rookgas van aardgascentrales te gebruiken om microalgen te cultiveren in open raceway-vijvers. Rookgasinjectie wordt geregeld met een pH-sensor en de groei van microalgen wordt gemonitord met realtime metingen van de optische dichtheid.

Koppeling van koolstofafvang uit een energiecentrale met semi-geautomatiseerde open racewayvijvers voor de teelt van microalgen

Dit protocol demonstreert het gebruik van een fenotype microarray (PM) technologieplatform om metabolische vereisten van Chlamydomonas reinhardtii, een groene microalg, te definiëren en een bestaand metabolisch netwerkmodel te verfijnen.

High-Throughput Metabole Profilering voor Modelverfijningen van Microalgen

Deze publicatie beschrijft het ontwerp van laboratoriumfotobioreactoren (PBR's) met aanpasbare lichtregimes. De groei van cyanobacteriën of microalgen, met bicarbonaat als koolstofbron, wordt continu bewaakt door de volumetrische zuurstofproductie te meten. Deze PBR's maken snelle, gerepliceerde laboratoriumgroeivergelijkingen mogelijk met weinig tussenkomst van de gebruiker tijdens experimenten.

Werking van laboratoriumfotobioreactoren met online groeimetingen en aanpasbare lichtregimes

Luchtverontreiniging heeft invloed op de kwaliteit van leven van alle organismen. Hier beschrijven we het gebruik van microalgenbiotechnologie voor de behandeling van biogas (gelijktijdige verwijdering van kooldioxide en waterstofsulfide) en de productie van biomethaan door middel van semi-industriële open algenvijvers met hoge snelheid en de daaropvolgende analyse van behandelingsefficiëntie, pH, opgeloste zuurstof en microalgengroei.

Biogaszuivering door het gebruik van een microalgenbacterieel systeem in semi-industriële algenvijvers met hoge snelheid

De huidige studie benadrukt de voordelen van het gebruik van de methode die door Jeffrey en Humphrey is ontwikkeld voor het extraheren en kwantificeren van vetoplosbare pigmenten uit microalgen. Deze methode dient als een waardevol hulpmiddel voor het beoordelen van de invloed van groeifactoren op de chlorofylproductie en de cellulaire inhoud in deze organismen.

Evaluatie van het effect van groeifactoren op de productie van chlorofyl A en B uit microalgen

Rookgas van energiecentrales is een goedkope CO 2 bron voor algengroei. We hebben prototype "rookgas teelt van algen" gebouwd systemen en beschreef hoe de opschaling van de algen teeltproces. We hebben het gebruik van een massa-overdracht bio-reactie model te simuleren en het ontwerp van de optimale werking van rookgas voor de groei van Chlorella sp aangetoond. in algen foto-bioreactoren.

Optimaliseer Rookgas instellingen ter bevordering van microalgen groei in fotobioreactoren via Computersimulaties

Leer zware metalen kwantificeren in microalgen met Nannochloropsis salina in fotobioreactoren. Deze methode meet contaminantenuitkomst en productiviteit voor biobrandstofproductie en bioremediatie.

Kwantificering van zware metalen en andere anorganische contaminanten op de productiviteit van microalgen

Meer video's verkennen