Korozif Baca Gazlı Tezgah Ölçekli Fotobiyoreaktörde Mikroalg Ekimi ve Biyokütle Kantifikasyonu

Bench-scale, axenic ekimi sonraki proses ölçeklendirme önce mikroalgal karakterizasyonu ve verimlilik optimizasyonu kolaylaştırır. Fotobiyoreaktörler güvenilir ve tekrarlanabilir mikroalgal deneyler için gerekli kontrolü sağlamak ve güvenli bir şekilde aşındırıcı gazlar ile mikroalg yetiştirmek için adapte edilebilir (CO₂, SO₂, NO₂) belediye veya endüstriyel yanma emisyonları.

Bu protokol, korozif gazlarla mikroalg yetiştirmek için gerekli olan fotobiyoreaktör ekipman uyarlamalarını ayrıntılarıyla anlatır ve fotobiyoreaktörün güvenli çalışması ve örneklemesini tartışır. Fotobiyoreaktörler güvenilir ve tekrarlanabilir mikroalgal deneyler için gerekli kontrolü sağlar. Bu tezgah ölçekli sistem simüle yanma emisyonları ile yetiştirilen mikroalg özellikleri ve verimlilik çalışması için kullanılabilir.

Bu yöntem diğer dikkatle uyarlanmış biyoreaktörler ile veya diğer fotoototrofik mikroorganizmalar yetiştirmek için kullanılabilir. Mikroalg yetiştiriciliği için kullanılan toksik simüle yanma emisyonlarına insan maruz ilerlemesini engelleyen karmaşık bir protokol olduğu için bu yöntemin görsel gösteri önemlidir. Başlamak için, duman kaputu başarısız olsaydı odada zehirli gazların olası birikmiş konsantrasyon model.

Her gaz için Amerikan Endüstriyel Hijyen Derneği matematiksel modelleme elektronik tablosu IH Mod kullanın. Bina HVAC bakım personeli veya HVAC teknisyeni itibaren, Q, oda kaynağı veya dakika metreküp egzoz hava oranı elde. Laboratuvarın hacmini, V'yi metreküp olarak hesaplayın.

Kirletici emisyon oranını hesaplayın, G, her bir toksik gaz türünün miligram cinsinden, P'nin bir ATM'de zehirli gaz tarafından uygulanan basınç fraksiyonu olduğu İdeal Gaz Yasası'ndan uyarlanan denklemi kullanarak, Q gazı nın litre cinsinden gazın dakikada akış hızı, R evrensel gaz sabiti, Kelvin'de sıcaklık T'dir , ve MW köstebek başına gram gaz'ın molekül ağırlığıdır. 24 saatlik bir simülasyon süresi boyunca her gaz için birikmiş oda gaz konsantrasyonlarını hesaplamak için IH Mod elektronik tablosunda üretimi ve model oda temizleme algoritmasını durdurma seçeneği ile iyi karışık oda modelindeki her gaz için V, Q ve G değerlerini kullanın. Bu değerleri pozlama sınırlarıyla karşılaştırın.

Kullanılan zehirli gazların her biri için sensörleriçeren zehirli gaz izleme sistemi kurun. Sensörleri üreticinin talimatlarına göre kalibre edin. Sık sık yumru testi.

Gaz monitörünü duman kaputunun hemen dışında bulun. Deneyden önce, tüm personelin zehirli gaz alarmıiçin uygun tepkiler hakkında bilgilendirilmesini sağlayın. Şimdi, her biri normal bir sodyum hidroksit ve iki 250 mililitre giriş çözeltisi şişelerinde bir normal hidroklorik asit 100 mililitre hazırlayın.

Daldırma tüpleri ve steril hat içi hava filtresine sahip havalandırma tüpü ile donatılmış otoklavlabilen kapaklı şişelerde ölçülü giriş çözümlerini saklayın. Otoklav boru kullanarak fotobiyoreaktörün dört giriş portundan ikisine daldırma tüplerini bağlayın. Fotobiyoreaktör kafa plakası üzerinde soğuk parmak ve egzoz kondansatörü kapatın ve takın.

Aşılama bağlantı noktasını takın ve yerine sıkıca vidala. Fotobiyoreaktör kafa plakası üzerinde aşılama portu bölümüne otoklavboru uzunluğu ekleyin. Biyoreaktörü otoklavlamadan önce, boruyu otoklavlanabilir bir ana kelepçe ile kapatın.

Kullanılmayan fotobiyoreaktör bağlantı noktalarına steril filtrelerle kaplı boruları takın. Kültür orta 1,5 litre ekleyin. Reaktörü ve ilgili giriş çözümlerini 121 santigrat derecede 30 ila 45 dakika otoklavlayın.

Giriş çözümleri ve limanları arasındaki 1,6 milimetrelik iç çap otoklavboruyu ayrı peristaltik pompalar aracılığıyla geçirin. Çark motorunu çark şaftına takın ve montajı sıkın. Aydınlatma gereksinimlerine göre biyoreaktör dışında simetrik LED ışık panelleri düzenleyin.

Gaz silindirlerine 20 PSI çıkış basıncı na sahip uygun regülatörleri takın. Regülatör çıkış hortumu barb altı milimetre iç çap basınca dayanıklı boru takın ve bir hortum kelepçe ile güvenli. Basınç geçirmez borunun diğer ucunu, hortum kelepçesi ile sabitlenmiş altı milimetrelik gövdeli hızlı bağlantı armatürüne hortum dikeni kullanarak gaz düzenleyici kule gaz girişine takın.

Altı milimetrehızlı bağlantı montaj kullanarak gaz düzenleyici kule gaz çıkışına 3,2 milimetre lik iç çap borubağlayın ve çıkış borusu diğer ucunu fotobiyoreaktör kafa plakası üzerinde seyrek halka bağlantı noktasına bağlayın. Çıkış basıncını her gaz regülatöründe 20 PSI'ye ayarlayın. Biyoreaktör arayüzünde, deneysel gaz akış hızlarını ayarlayın.

Stirr işlevini, kültür ortamının seyrek gaz kabarcıklarını asimile edilebilecek kadar hızlı bir çark dönüş hızı ayarlamak için kullanın. Otoklavlamadan sonra, fotobiyoreaktör ve gaz silindirlerini duman kaputunun içinde birleştirin. Fotobiyoreyi ikincil bir kap içinde bir masaya yerleştirin ve gaz silindirlerini bağımsız silindir kevgirlerine veya silindir rafına yerleştirin.

Gaz akışını başlattıktan sonra, gaz silindirleri ve biyoreaktör arasındaki bağlantıları küçük bir sabun çözeltisi akışı ile kapatmak için suya bulaşık sabunu 1:100 seyreltme ile dolu bir yıkama şişesi kullanın. Köpürme ile belirtilen gaz sızıntıları kontrol edin. Mikroalgal deneylerini başlatırken, gazın ayrıştırmaya başlamasıve aşılamadan önce pH'ı ayarlaması.

Hazırlanan mikroalgal inoculumu steril bir şırınga haline getirerek, şırıngayı aşılama noktasına bağlı boruya takarak, aşılama boru kelepçesini açarak ve şırıngayı bastırarak fotobiyoreaktörü aşıla. Gaz monitörünü, gaz silindir basınçlarını ve fotobiyoreaktörü günde iki kez yüksek toksik gaz seviyeleri veya sızıntı göstergesi için kontrol edin. Duman kaputu açıklığını biyoreaktör ve gaz silindir regülatörlerine ulaşılmasını sağlayan bir genişlikle sınırlandırın.

Numune alırken, gaz silindir regülatörlerini reaktöre gaz akışını durdurmak için kapalı konuma getirin. Duman kaputunu kapatın ve kaputun aşındırıcı gazları boşaltması için beş dakika bekleyin. Duman kaputu içinde, bir baş plaka portu açarak ve steril serolojik pipet kullanarak veya aşılama veya örnekleme portu aracılığıyla şırıngaya kültür çizerek örnek alın.

Bu çalışmada, üstel fazda hasat edilen yeşil mikroalg Scenedesmus obliquus için bir kalibrasyon eğrisi OD750 ölçümleri ve kurutulmuş biyokütle konsantrasyonları ile oluşturulmuştur. Biyokütle konsantrasyonları kalibrasyon eğrisinden hesaplanmış ve daha sonra L'nin maksimum biyokütle konsantrasyonu olduğu bir lojistik eğri ile modellenmiştir, k üstel fazın göreceli dikliğidir, x0 eğrinin orta noktasının zamanıdır ve x zamanıdır. Simüle edilmiş baca gazıyla gelecek vaat eden bir ön deneme, günde litre başına 690 miligram olan maksimal mikroalgal biyokütle verimlilik oranı elde etti ve bu oran günde litre başına 510 miligram olan karbondioksit ve ultra sıfır havadan daha fazlaydı.

Sistemin doğru montajı mikroalgal ekimi ve insan güvenliği için en önemli yöntemdir. Sistemin gaz sensörleri ile sürekli olarak izlenmesi gerekmektedir. Transfer hatlarının gaz geçirmez olması ve duman kaputunun uygun şekilde kullanılması gerekir.

Zehirli gazlar içeren basınçlı silindirler tehlikelidir. Her zaman silindirlerin sabitolduğundan ve zehirli gaz izleme sistemi kurduktan sonra sadece bir duman kaputunun içinde kullanıldığından emin olun.