PL231040B1 - Sposób hodowli biomasy mikroglonów - Google Patents

Sposób hodowli biomasy mikroglonów

Info

Publication number
PL231040B1
PL231040B1 PL412021A PL41202115A PL231040B1 PL 231040 B1 PL231040 B1 PL 231040B1 PL 412021 A PL412021 A PL 412021A PL 41202115 A PL41202115 A PL 41202115A PL 231040 B1 PL231040 B1 PL 231040B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
microalgae
biomass
wastewater
carbon dioxide
seed
Prior art date
Application number
PL412021A
Other languages
English (en)
Other versions
PL412021A1 (pl
Inventor
Magdalena Zabochnicka-Świątek
January Bień
Original Assignee
Politechnika Czestochowska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Czestochowska filed Critical Politechnika Czestochowska
Priority to PL412021A priority Critical patent/PL231040B1/pl
Publication of PL412021A1 publication Critical patent/PL412021A1/pl
Publication of PL231040B1 publication Critical patent/PL231040B1/pl

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Ujawniono sposób hodowli biomasy mikroglonów, gdzie do bioreaktora wprowadza się podłoże hodowlane oraz zaszczep, a następnie dostarcza się mieszankę powietrza i dwutlenku węgla CO2 da mieszania i odżywiania zawiesiny reakcyjnej biomasy, charakteryzuje się tym, że jako podłoże wprowadza się ścieki komunalne, a jako zaszczep zastosowano mikroglony z rodzaju Scenedesmus armatus, przy czym po zakończeniu fazy logarytmicznego wzrostu populacji mikroglonów do zawiesiny reakcyjnej biomasy dodaje się koagulant mineralny o ziarnistości 0 ÷ 2,5 mm w ilości 0,1 - 10% wag.. Jako koagulant mineralny zastosowano zeolit naturalny.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób hodowli biomasy mikroglonów do wykorzystania jako paliwo do spalania w kotłach do spalania biomasy.
Hodowla mikroglonów może być realizowana w systemach otwartych - w postaci stawów hodowlanych i systemach zamkniętych. Hodowla w systemach zamkniętych prowadzona jest w fotobioreaktorach, których ścianki zbudowane z materiału, przepuszczalnego dla promieni świetlnych, najczęściej jest nim szkło lub tworzywo sztuczne. Fotobioreaktory pozwalają na lepszą kontrolę warunków procesu, zmniejszają do minimum ryzyko kontaminacji i pozwalają osiągnąć lepsze uzyski produkcji biomasy mikroglonów. Najważniejszymi czynnikami wpływającymi na wzrost mikroglonów są, między innymi: zawartość węgla nieorganicznego, natężenie światła, dostęp do substancji odżywczych i temperatura. Aby zapewnić odpowiednie warunki hodowli mikroglonów do fotobioreaktora muszą być doprowadzane składniki odżywcze to znaczy azot, fosfor, żelazo i węgiel. Źródłem światła może być naturalne promieniowanie słoneczne lub oświetlenie sztuczne. Sztuczne światło umieszcza się wewnątrz lub na zewnątrz fotobioreaktora. Stosuje się naświetlanie ciągłe bądź z przerwami nocnymi. Bardzo ważne jest także zapewnienie odpowiedniej temperatury, poprzez zastosowanie układu grzewczo-chłodniczego lub umieszczenie fotobioreaktora w pomieszczeniu o odpowiedniej temperaturze na przykład w szklarni.
Aby wyprodukować biomasę mikroglonów wysokiej jakości, należy zwrócić szczególną uwagę na warunki hodowli. Produkcja biomasy mikroglonów zależy od wielu czynników, z których najważniejsze to dostępność składników odżywczych, temperatura i światło. Czynniki te, przez spowodowanie zmian w metabolizmie, wpływają na wzrost mikroglonów i na skład wyprodukowanej biomasy. Ponadto, mikroglony mogą w czasie wzrostu przyswajać i usuwać ze środowiska zanieczyszczenia, jak azot, fosfor czy metale ciężkie rozpuszczone w medium hodowlanym. Zatem, przy użyciu mikroglonów można równocześnie prowadzić oczyszczanie ścieków.
Mikroglony asymilując dwutlenek węgla przekształcają go w materię organiczną, jak: węglowodany, białka i lipidy. Powstałą biomasę można wykorzystać jako substrat do produkcji różnego rodzaju odnawialnych biopaliw, takich jak: biopaliwo stałe, biodiesel, bioetanol, biogaz czy biowodór. Węgiel biologicznie związany przez glony może też być wykorzystany na wiele innych sposobów, jak na przykład, biowęgiel, biopolimer, nawóz, pasza, do produkcji farmaceutyków, kosmetyków czy żywności.
Znany jest sposób hodowli biomasy mikroglonów z artykułu: Gonzales L. E., Canizares R.O., Baena S., Efficiency of ammonia and phosphorus removal from a Colombian agroindustrial wastewater by the microalgae Chlorella vulgaris and Scenedesmus dimorphus, Bioresource technology 60, 1997, 259-262, w którym opisano wydajność usuwania amoniaku i fosforu przez mikroglony Chlorella vulgaris i Scenedesmus dimorphus z Kolumbijskich ścieków rolniczych pochodzących z mleczarni oraz z hodowli trzody chlewnej. Mikroglony pochodziły z osadnika ściekowego. Hodowlę prowadzono metodą testów „batch” w czterolitrowych szklanych cylindrycznych reaktorach, które zawierały po 2 litry kultury hodowlanej. Chlorella vulgaris była również hodowana w ściekach w bioreaktorach trójkątnych. Przeprowadzono trzy 216-godzinne cykle eksperymentalne dla każdego gatunku w każdym z bioreaktorów. Ścieki rozcieńczono w stosunku 1:1 z wodą celem obniżenia stopnia mętności. W dnach bioreaktorów umieszczono systemy napowietrzania. Hodowlę prowadzono w temp. 20±2°C i napowietrzano komercyjną pompką akwariową. Celem eliminacji glonów z cieczy próbki odwirowywano przez 15 min przy 1800xg.
Znany jest sposób hodowli biomasy mikroglonów z artykułu: KongQ., Li L., Martinez B., Chen P., Ruan R., Culture of microalgae Chlamydomonas reinhardtii in wastewater for biomass feedstock production, Appl Biochem Biotechnol 160, 2010, 9-18, w którym opisano technologię produkcji biomasy glonów bogatej w tłuszcze w ściekach. Eksperyment prowadzono w kolbach Erlenmayera i fotobioreaktorze „biocoil”. Glony Chlamydomonas reinhardtii były hodowane w mediach syntetycznych i w ściekach o różnej zawartości związków odżywczych. Szybkość wzrostu Chlamydomonas reinhardtii była monitorowana przez 10 dni. Dokonano oceny wpływu CO2 i pH na wzrost glonów. Badania prowadzono w temp. 25±1°C w 1000 ml kolbach Erlenmayera i napowietrzano mieszaniną gazów: powietrza i CO 2 o przepływie 0,05 litra/min. Hodowlę glonów prowadzono w fotobioreaktorze „biocoil” o poj. 15 litrów i 9 litrów roztworów kultury glonów. Dodatkowe 6 litrów roztworu magazynowano w pojemniku.
PL 231 040 B1
Znany jest sposób hodowli biomasy mikroglonów z artykułu: Rawat I, Kumar R.R., Mutanda T., Bux F., Dual role of microalgae: Phycoremediation of domestic wastewater and biomass production for sustainable biofuels production, Applied Energy 88, 2011, 3411-3424, gdzie podano, że mikroglony mogą zostać wykorzystane do usuwania związków odżywczych, ksenobiotyków, metali ciężkich ze ścieków komunalnych i przemysłowych. Artykuł podaje, że Chlorella, Ankistrodesmus i Scenedesmus były dotychczas używane do oczyszczania ścieków ze związków organicznych pochodzących z: produ kcji oliwy z oliwek, produkcji mąki, przemysłu papierniczego. Jedną z metod zbioru biomasy glonów, opisaną w artykule, jest wykorzystanie flotacji przy użyciu: soli metali na przykład związków glinu (ałun), polimerów kationowych, jak i poprzez dodatek związków zasadowych, które podwyższają pH.
Znany jest z polskiego opisu patentowego PL215179 fotobioreaktor do hodowania mikroorganizmów, w którym do przestrzeni reakcyjnej dostarcza się zawiesinę glonów z pożywką, a do ich odżywiania wprowadza się dwutlenek węgla. Przykładowo, dla uzyskania 30 kg biomasy, hodowlę mikroorganizmów prowadzono przez 50 dni w temperaturze 35°C, przy jednoczesnym mieszaniu zawiesiny hodowlanej.
Celem rozwiązania według wynalazku jest opracowanie wydajnego sposobu hodowli biomasy, który pozwoliłby na wykorzystanie jako podłoża ścieków komunalnych, a do odżywiania zaszczepionego podłoża wykorzystanie dwutlenku węgla CO2, uzyskanego ze spalin z procesu tlenowego spalania paliw stałych.
Sposób hodowli biomasy mikroglonów według wynalazku, gdzie do bioreaktora wprowadza się ścieki jako podłoże hodowlane oraz zaszczep w postaci mikroglonów, a następnie dostarcza się mieszankę powietrza i dwutlenku węgla CO2 o mieszania i odżywiania zawiesiny reakcyjnej biomasy, zaś do fazy logarytmicznego wzrostu populacji mikroglonów do zawiesiny reakcyjnej biomasy dodaje się koagulant, charakteryzuje się tym, że jako koagulant zastosowano naturalny sorbent mineralny w postaci zeolitu naturalnego o granulacji do 2,5 mm w ilości 1-10% wag., a jako zaszczep zastosowano mikroglony z rodzaju Scenedesmus armatus.
Zaletą sposobu według wynalazku jest duża wydajność procesu hodowli, a otrzymana biomasa, dzięki oddzieleniu cieczy hodowlanej, ma cechy paliwa nadającego się do spalania w kotłach przemysłowych.
P r z y k ł a d I.
Do bioreaktora wprowadzono ścieki komunalne, w ilości 25 l i dodano zaszczep mikroglonów z rodzaju Scenedesmus armatus. Przepływ powietrza ustalono na 100 l/h w dzień i 50 l/h w nocy. Przepływ CO2 ustalono wzrastająco co 4 dni od wartości 1 l/h do wartości 4 l/h. Dwutlenek węgla podawano tylko w dzień, przez 15 min co godzinę. Co godzinę mierzono odczyn pH, potencjał redoks, konduktywność, zawartość tlenu rozpuszczonego, zawartość dwutlenku węgla rozpuszczonego, temperaturę hodowli. Próbki do badań przyrostu biomasy pobierano co 24 h. Po około 2 tygodniach, gdy aparatura kontrolno-pomiarowa i badania przyrostu biomasy wskazały zakończenie fazy logarytmicznego wzrostu mikroglonów, przystąpiono do zboru biomasy poprzez dodanie do zawiesiny reakcyjnej zeolitu naturalnego o ziarnistości o około 0,2 mm, w ilości 250 g. W rezultacie uzyskano produktywność biomasy Scenedesmus armatus wynoszącej 333 mg/dm3/d i wydajność wychwytu CO2 w wysokości 626 mg/dm3/d.
P r z y k ł a d II.
Do bioreaktora wprowadzono ścieki komunalne, w ilości 25 l i dodaje zaszczep mikroglonów z rodzaju Chlorella vulgaris. Przepływ powietrza ustalono na 100 l/h w dzień i 50 l/h w nocy. Przepływ CO2 ustalono wzrastająco co 4 dni od wartości 1 l/h do wartości 4 l/h. Dwutlenek węgla podawano tylko w dzień, przez 15 min co godzinę. Co godzinę mierzono odczyn pH, potencjał redoks, konduktywność, zawartość tlenu rozpuszczonego, zawartość dwutlenku węgla rozpuszczonego, temperaturę hodowli. Próbki do badań przyrostu biomasy pobierano się co 24 h. Po ok. 2 tygodniach, gdy aparatura kontrolnopomiarowa i badania przyrostu biomasy wskazały zakończenie fazy logarytmicznego wzrostu mikroglonów przystąpiono do zboru biomasy poprzez dodanie do zawiesiny reakcyjnej zeolitu naturalnego o ziarnistości o około 0,2 mm, w ilości 250 g. W rezultacie uzyskano produktywność biomasy Chlorella vulgaris wynoszącej 857 mg/dm3/d i wydajność wychwytu CO2 w wysokości 1611 mg/dm3/d.

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób hodowli biomasy mikroglonów, gdzie do bioreaktora wprowadza się ścieki jako podłoże hodowlane oraz zaszczep w postaci mikroglonów, a następnie dostarcza się mieszankę powietrza i dwutlenku węgla CO2 do mieszania i odżywiania zawiesiny reakcyjnej biomasy, zaś do fazy logarytmicznego wzrostu populacji mikroglonów do zawiesiny reakcyjnej biomasy dodaje się koagulant, znamienny tym, że jako koagulant zastosowano naturalny sorbent mineralny w postaci zeolitu naturalnego o granulacji do 2,5 mm w ilości 1-10% wag., a jako zaszczep zastosowano mikroglony z rodzaju Scenedesmus armatus.
PL412021A 2015-04-17 2015-04-17 Sposób hodowli biomasy mikroglonów PL231040B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412021A PL231040B1 (pl) 2015-04-17 2015-04-17 Sposób hodowli biomasy mikroglonów

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL412021A PL231040B1 (pl) 2015-04-17 2015-04-17 Sposób hodowli biomasy mikroglonów

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL412021A1 PL412021A1 (pl) 2016-10-24
PL231040B1 true PL231040B1 (pl) 2019-01-31

Family

ID=57821680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL412021A PL231040B1 (pl) 2015-04-17 2015-04-17 Sposób hodowli biomasy mikroglonów

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL231040B1 (pl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL445244A1 (pl) * 2023-06-16 2024-12-23 Magdalena Zabochnicka Sposób całorocznej produkcji biomasy roślin wodnych i urządzenie do uprawy roślin wodnych

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL445244A1 (pl) * 2023-06-16 2024-12-23 Magdalena Zabochnicka Sposób całorocznej produkcji biomasy roślin wodnych i urządzenie do uprawy roślin wodnych

Also Published As

Publication number Publication date
PL412021A1 (pl) 2016-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Removal of nutrients from undiluted anaerobically treated piggery wastewater by improved microalgae
Tan et al. Chlorella pyrenoidosa cultivation using anaerobic digested starch processing wastewater in an airlift circulation photobioreactor
Ruiz-Martinez et al. Microalgae cultivation in wastewater: nutrient removal from anaerobic membrane bioreactor effluent
Kong et al. Culture of microalgae Chlamydomonas reinhardtii in wastewater for biomass feedstock production
Gao et al. Removal of nutrients, organic matter, and metal from domestic secondary effluent through microalgae cultivation in a membrane photobioreactor
JP2022107657A (ja) 微細藻類の高密度培養のための滅菌培地、および空気圧縮、空気冷却、二酸化炭素自動供給、密封式垂直型フォトバイオリアクター、収集、乾燥用の装置、ならびにこれらを使用した、二酸化炭素のバイオマス変換固定を提供することを特徴とする空気および水の浄化方法
Viruela et al. Performance of an outdoor membrane photobioreactor for resource recovery from anaerobically treated sewage
Gao et al. A novel algal biofilm membrane photobioreactor for attached microalgae growth and nutrients removal from secondary effluent
Meixner et al. Processing recommendations for using low-solids digestate as nutrient solution for poly-ß-hydroxybutyrate production with Synechocystis salina
Wang et al. Domesticating Chlorella vulgaris with gradually increased the concentration of digested piggery wastewater to bio-remove ammonia nitrogen
Zhang et al. Removal of pollutants from biogas slurry and CO2 capture in biogas by microalgae-based technology: a systematic review
Van Wagenen et al. Comparison of mixotrophic to cyclic autotrophic/heterotrophic growth strategies to optimize productivity of Chlorella sorokiniana
Shirazi et al. Simultaneous biomass production and water desalination concentrate treatment by using microalgae
KR20120095826A (ko) 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와, 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법
KR20110094830A (ko) 미세조류 고밀도 배양용 광생물 반응기와, 이를 이용한 미세조류 배양 및 수확 방법
Lee et al. Semi-continuous operation and fouling characteristics of submerged membrane photobioreactor (SMPBR) for tertiary treatment of livestock wastewater
Ficara et al. Growth of microalgal biomass on supernatant from biosolid dewatering
Tan et al. Chlorella pyrenoidosa cultivation in outdoors using the diluted anaerobically digested activated sludge
JP2011234676A (ja) 微細藻類を利用した生物燃料の製造方法
Amiri et al. Treatment of wastewater in sewer by Spirogyra sp. green algae: effects of light and carbon sources
Abdulsada Evaluation of microalgae for secondary and tertiary wastewater treatment
Ángeles et al. Potential of microalgae for wastewater treatment and its valorization into added value products
Sara et al. Treatments of industrials wastewater by using microalgae
Velichkova et al. Biomass production and wastewater treatment from aquaculture with Chlorella vulgaris under different carbon sources.
WO2021224811A1 (en) Plant and process for the production of photosynthetic microorganisms