A integração do cultivo de microalgas com gás de combustão industrial acabará por introduzir metais pesados e outros compostos inorgânicos no meio de crescimento. Este estudo apresenta um procedimento utilizado para determinar o destino final e o impacto de metais pesados e contaminantes inorgânicos no crescimento de Nannochloropsis salina cultivada em fotobiorreatores.
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Artigo de método
Quantificação de Metais Pesados e outros contaminantes inorgânicos sobre a produtividade de Microalgas
Neste artigo
Resumo
Resumo
O aumento da demanda por combustíveis renováveis tem pesquisadores que investigam a viabilidade de matérias-primas alternativas, como microalgas. Vantagens inerentes incluem alto potencial de rendimento, a utilização de terras não aráveis e integração com fluxos de resíduos. Os requisitos nutricionais de um sistema de produção em grande escala de microalgas requer o acoplamento de sistemas de cultura com os recursos de resíduos industriais, tais como o dióxido de carbono do gás de combustão e nutrientes de águas residuais. Contaminantes inorgânicos presentes nesses resíduos podem potencialmente levar a bioacumulação na biomassa de microalgas impactar negativamente a produtividade e limitar o uso final. Este estudo centra-se na avaliação experimental do impacto eo destino de 14 contaminantes inorgânicos (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V e Zn) em Nannochloropsis crescimento salina . As microalgas foram cultivadas em fotobiorreactores iluminados à 984 umol m-2 s-1 e mantido a pH 7 num crescimento mEDIA poluídos com contaminantes inorgânicos em níveis esperados com base na composição encontrada em sistemas de gases de combustão de carvão comerciais. Os contaminantes presentes na biomassa e o meio no final de um período de crescimento de 7 dias foram quantificados analiticamente através de vapor frio a espectrometria de absorção atómica de Hg e através de espectrometria de massa com plasma de As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V e Zn. Os resultados mostram N. salina é uma estirpe sensível ao ambiente multi-metal com uma diminuição estatisticamente na biomassa yieldwith a introdução destes contaminantes. As técnicas aqui apresentados são adequados para quantificar o crescimento de algas e a determinação do percurso dos contaminantes inorgânicos.
Introdução
Em comparação com as culturas tradicionais terrestres microalgas têm sido mostrados para alcançar maior rendimento de biomassa e lipídios, devido à eficiência de conversão de energia solar inerentes mais elevados 1,2. O cultivo de microalgas em altas taxas de produtividade requer o fornecimento de vários nutrientes, incluindo uma fonte externa de carbono. Espera-se que as instalações de crescimento em grande escala será integrada com correntes de resíduos industriais, tais como gás de combustão industrial, a fim de minimizar os custos de produção e, ao mesmo tempo, proporcionar a recuperação ambiental. De carbono de resíduos industriais é tipicamente na fo....
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Protocolo
Sistema 1. Crescimento
Figura 1. As microalgas sistema de crescimento. (A) rotometer ar, (B) CO 2 rotometer, (C) controlador de pH com solenóide, (D) registrador de dados, (E) em linha de filtros de ar, (F) cabeçalho de distribuição de ar, (G) banco luz fluorescente, (H) medidores de pH, system (I) arrefecimento, (J) ba....
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Resultados
Produção de biomassa
Produção de N. Salina no sistema PBR utilizado neste estudo cresceram a partir de 1 g / L-1 a 8,5 ± 0,19 g / L-1 (N = 12) aos reactores de controlo e de 4,0 ± 0,3 g / L-1 (N = 12) para o multi-metálica contaminada em 7 dias. Os experimentos produziram dados reproduzíveis através de reatores em triplicado e vários lotes. A Figura 2A mostra a densidade média cultura, com muito pequeno erro padrão com base em amostr.......
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Discussão
Saline microalgas N. salina pode ser cultivada com sucesso no sistema de crescimento projetado com resultados reprodutíveis e rendimentos elevados de biomassa. Airlift mistura permitiu uma cultura bem misturado suspenso com assentamento mínima ou incrustação biológica ao longo dos períodos de crescimento de 7 dias. A variabilidade luz mínima em todo o banco de luz fluorescente também é mostrado para não produzir diferenças notáveis no crescimento.
O estudo mostra heavy metal mídia.......
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Divulgações
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
Agradecimentos
Os autores gostariam de agradecer o financiamento da National Science Foundation (prêmio # 1335550), Utah Water Research Laboratory, Professor Joan McLean e Tessa Guy por sua ajuda durante a análise de metal/metalóides. Os autores também agradecem a Laura Birkhold por seu apoio na coleta de dados e a Danna Olbright.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Produtos Químicos | |||
| Cloreto de sódio | Fisher Scientific | S271-3 | |
| Cloreto de cálcio di-hidratado | Fisher Scientific | C79-500 | |
| Cloreto de potássio | Fisher Scientific | P217-500 | |
| Sódio meta-silicato nonahidratado | Fisher Scientific | S408-500 | |
| Sulfato de magnésio heptahidratado | Fisher Scientific | M63-500 | |
| Nitrato de potássio | EMD Chemical | PX1520-5 | |
| Fosfato de potássio monobásico | Fisher Scientific | P285-500 | |
| Citrato férrico de amônio | Fisher Scientific | I72-500 | |
| Ácido bórico | Fisher Scientific | A73-500 | |
| Molibdato de sódio, di-hidratado | EMD Chemical | SX0650-2 | |
| Cloreto de manganês tetrahidratado | Fisher Scientific | M87-500 | |
| Sulfato de zinco heptahidratado | Fisher Scientific | Z68-500 | |
| Sulfato cúprico pentahidratado | Fisher Scientific | C489-500 | |
| Biotina | Acros Organics | 230090010 | |
| Tiamina | Acros Organics | 148990100 | |
| Vitamina B12 | Acros Organics | 405920010 | |
| Cloreto de Cobre (II) di-hidratado | Sigma-Aldrich | 221783-100G | Irritante, Perigoso para o Meio |
| Ambiente Cloreto de chumbo (II) | Sigma-Aldrich | 268690-250G | Tóxico, Perigoso para o Meio |
| Ambiente Dicromato de Sódio di-hidratado | Sigma-Aldrich | 398063-100G | Oxidante, Altamente Tóxico, Perigoso para o Meio Ambiente |
| Cloreto de Cobalto (II) hexahidratado | Sigma-Aldrich | 255599-100G | Tóxico, Perigoso para o Meio Ambiente |
| Cloreto de Níquel (II) hexahidratado | Sigma-Aldrich | 223387-500G | Tóxico, Perigoso para o Meio Ambiente |
| Sódio (meta) arsenito | Sigma-Aldrich | 71287 | Tóxico, Perigoso para o Meio Ambiente |
| Cloreto de cádmio | Sigma-Aldrich | 202908-10G | Altamente Tóxico, Perigoso para o Meio Ambiente |
| Cloreto de Mercúrio (II) | Sigma-Aldrich | 215465-100G | Tóxico, Perigoso para o Meio Ambiente |
| Cloreto de Estanho (II) di-hidratado | Fisher Scientific | T142-500 | Corrosivo. Adequado para análise de Hg. Muito perigoso. |
| Cloreto de manganês tetrahidratado | Fisher Scientific | M87-500 | |
| Óxido de vanádio (V) | Acros Organics | 206422500 | Perigoso para o Meio Ambiente |
| Dióxido de carbono | Air Liquide | I2301S-1 | Peróxido |
| de hidrogênio | H325-500 | Fisher Scientific | 30% em água |
| Padrão ICP-MS ICP-MS-6020 | Padrões | ||
| Padrão de mercúrio | CGHG1-1 | Inorganic Ventures | 1000± 6 µ g / mL em 5% de ácido nítrico |
| Argônio | Air Liquide | Comprimido | |
| Hélio | Air Liquide | Comprimido, | |
| hidrogênio | de ultra | de ultra alta pureza | |
| Fisher Scientific | A509-P212 | 67-70% de ácido nítrico, traço de grau de metal. Cuidado: manipular sob a hotte. | |
| Ácido clorídrico | Fisher Scientific | A508-P212 | 35% de ácido clorídrico, grau de metal traço. Cuidado: manipular sob a hotte. |
| Esterilizador de pré-vácuo científico | Steris | ||
| Centrífuga | Thermo Fisher | 46910 | RC-6 Plus |
| Espectrofotômetro | Shimadzu | 1867 | UV-1800 |
| Controlador de pH | Hanna | BL981411 | X4 |
| Rotômetro, X5 | Dwyer | RMA-151-SSV | T31Y |
| Rotômetro, X5 | Dwyer | RMA-26-SSV | T35Y |
| Circulador de banho-maria | Fisher Scientific | 13-873-45A | |
| Resfriador compacto | VWR | 13270-120 | |
| Liofilizador | Labconco | 7752020 | |
| Placa de agitação | Fisher Scientific | 11-100-49S Eletrodo | |
| de laboratório de pH | Phidgets Inc | 3550 | |
| Espectrômetro de massa de plasma indutivamente acoplado | Agilent Technologies | Série 7700 ICP-MS | Conectado ao amostrador automático CETAC ASX-520 |
| FIAS 100 | Perkin Elmer Instruments | B0506520 | |
| Espectrômetro de absorção atômica | Perkin Elmer Instruments | AAnalyst 800 | |
| Aquecedor de células (quartzo) | Perkin Elmer Instruments | B3120397 | |
| Microondas | Milestone | Programável, potência máxima 1.200 W | |
| Rotor de microondas | Rotor Milestone | com recipientes de Teflon de 24-75 ml para digestão assistida por microondas de recipiente fechado. | |
| Materiais | |||
| 0.2 μ filtro de seringa m | Whatman | 6713-0425 | |
| 0.2 μ filtro de seringa m | Whatman | 6713-1650 | |
| 0.45 μ m filtro de seringa | Thermo Fisher | F2500-3 | |
| Tubos de poliestireno | Evergreen | 222-2094-050 | 17 x 100 mm c/tampa, 16 ml, poliesterino |
| Octogonal magnético mexer barras | Fisher scientific | 14-513-60 | Ímãs envoltos em fluoropolímero PTFE |
Referências
- Dismukes, G. C., Carrieri, D., Bennette, N., Ananyev, G. M., Posewitz, M. C. Aquatic phototrophs: efficient alternatives to land-based crops for biofuels. Curr Opin Biotechnol. 19 (3), 235-240 (2008).
- Moody, J. W., McGinty, C. M., Quinn, J. C.
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Reimpressões e permissões
