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Fotobiorreatores são úteis para experimentos controlados e cultivo de produtos microalgal mais puros do que pode ser alcançado por lagoas abertas. O cultivo de microalgas em fotobiorreatores em escala de bancada suporta o desenvolvimento de conhecimentos fundamentais que podem ser usados para a ampliação do processo. Pequenas alterações nas condições ambientais podem alterar significativamente experimentos microbiológicos e confundir os resultados1. Um processo estéril com controle de temperatura, pH e gás sparging é vantajoso para estudar propriedades microalgas e desempenho em condições variadas. Além disso, o controle sobre as concentrações de gás de entrada, temperatura, força de cisalhamento da mistura e pH médio pode suportar diversas espécies que são de outra forma desafiadoras para cultivar. Fotobireatores podem ser executados como um processo de lote com alimentação contínua de gás e sparging, ou como um sistema de fluxo de chemostat-through com alimentação contínua de gás e sparging mais influentes e efluentes insumos de nutrientes de águas residuais. Aqui, demonstramos o processo de lote com alimentação contínua de gás e sparging.
O uso de fotobiorreatores aborda vários desafios de cultivo e produção de microalgas. O campo geralmente luta com preocupações de contaminação por outros microrganismos, utilização eficiente de substratos (o que é especialmente importante no caso de mitigação de CO2 ou tratamento de águas residuais)2,controle de pH, variabilidade de iluminação e produtividade de biomassa3. Fotobiorreatores permitem que os pesquisadores estudem uma ampla gama de fototrophs em sistemas de lote controlados de perto, onde até mesmo espécies de crescimento lento são protegidas de predadores ou microorganismos concorrentes4. Esses sistemas de lote também são melhores em facilitar maiores taxas de utilização de CO2 e produtividade de biomassa porque são sistemas fechados que são mais propensos a estar em equilíbrio com gases fornecidos. A tecnologia fotobiorreator também oferece controle de pH, a falta de que tem dificultado a alta produtividade da biomassa em estudos anteriores5. Na escala de bancada, o nível de controle oferecido pelos fotobiorreatores é vantajoso para os pesquisadores. Em escalas industriais maiores, fotobiorreatores podem ser usados para manter a pureza de bioproduto comercial e melhorar a eficiência de produção para aplicações nutracêuticos, cosméticos, alisônicos ou alimentares6.
Microalgas são de grande interesse para a biosequestration de CO2, porque eles podem corrigir rapidamente CO2 como carbono de biomassa. No entanto, a maioria das fontes antropogênicas de CO2 estão contaminadas com outros gases ou contaminantes corrosivos e tóxicos (NOx,SOx, CO, Hg), dependendo da fonte de combustível do processo de combustão. O crescente interesse no sequestro sustentável de CO2 levou ao desenvolvimento de tecnologias de fotobiorreatores para tratar as emissões ricas em CO2,como as de usinas a carvão(Tabela 1). Infelizmente, há um risco inerente de exposição humana e ambiental aos contaminantes corrosivos e tóxicos durante processos de pesquisa e ampliação. Como tal, descrever a montagem segura e operação de biorreatores usando gases corrosivos é necessário e instrutivo.
Este método é para o uso de um fotobioreator 2 L em escala de bancada para o crescimento de microalgas condições experimentais cuidadosamente controladas. O protocolo descreve o armazenamento microalgal, a preparação do inoculum, e a instalação e a esterilização do fotobiorreator. Além do funcionamento básico, este trabalho descreve medições de biomassa microalgal e cálculos de produtividade de biomassa, e adaptação do equipamento para cultivo de microalgas com gases corrosivos. O protocolo descrito abaixo é apropriado para pesquisadores que buscam exercer maior controle experimental, otimizar condições de crescimento microalgal, ou cultura axenicamente uma gama de micróbios fototróficos. Este método não descreve materiais apropriados para o cultivo de micróbios que produzem ou consomem gases inflamáveis (por exemplo, CH4,H2,etc.) 7.