RO130238B1 - Process for continuously growing microalgae in autotrophic - mixotrophic cycle, with water and nutrient recycling - Google Patents

Process for continuously growing microalgae in autotrophic - mixotrophic cycle, with water and nutrient recycling Download PDF

Info

Publication number
RO130238B1
RO130238B1 ROA201400330A RO201400330A RO130238B1 RO 130238 B1 RO130238 B1 RO 130238B1 RO A201400330 A ROA201400330 A RO A201400330A RO 201400330 A RO201400330 A RO 201400330A RO 130238 B1 RO130238 B1 RO 130238B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
medium
biomass
microalgae
cultivation
per
Prior art date
Application number
ROA201400330A
Other languages
Romanian (ro)
Other versions
RO130238A0 (en
Inventor
Florin Oancea
Sanda Velea
Emil Stepan
Lucia Ilie
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Chimie Şi Petrochimie - Icechim
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 Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Chimie Şi Petrochimie - Icechim filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Chimie Şi Petrochimie - Icechim
Priority to ROA201400330A priority Critical patent/RO130238B1/en
Publication of RO130238A0 publication Critical patent/RO130238A0/en
Publication of RO130238B1 publication Critical patent/RO130238B1/en

Links

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu de cultivare continuă a microalgelor, într-un sistem de două fotobioreactoare operate în cascadă, în ciclu autotrof - mixotrof, prin care se asigură recircularea apei și a unei părți din nutrienți, cu producerea din biomasă algală de biocombustibili, bio-cărbune utilizabil ca amelioratorde sol, și extracte de alge cu o acțiune complexă asupra plantelor de cultură, de stimulare a creșterii și dezvoltării, și de protejare față de stresurile biotice și abiotice.The present invention relates to a process for continuous cultivation of microalgae, in a system of two photobioreactors operated in cascade, in the autotrophic - mixotropic cycle, through which the recirculation of water and part of the nutrients is ensured, with the production of algal biomass of biofuels. , bio-charcoal usable as soil improver, and extracts of algae with a complex action on crop plants, stimulating growth and development, and protection against biotic and abiotic stresses.

Sunt cunoscute diferite procedee de cultivare continuă a microalgelor, cu recircularea apei și a unei părți din nutrienți, prin care se urmărește creșterea eficienței procesului de fotosinteză algală, și reducerea impactului global asupra mediului al procedeelor de fixare durabilă a bioxidului de carbon cu ajutorul microalgelor.Various methods of continuous cultivation of microalgae are known, with the recirculation of water and part of nutrients, which aims to increase the efficiency of the process of algal photosynthesis, and to reduce the overall environmental impact of the processes of sustainable carbon dioxide fixation using microalgae.

Cererea de brevet WO 2011/127167 se referă la un procedeu de deshidratare a unei culturi de celule de microalge umede, cu recircularea apei rezultate. Procedeul include următoarele etape: îndepărtarea cel puțin a unei porțiuni de lichid într-o cultură de celule de alge, folosind un filtru tubular din metal sinterizat, pentru a obține o fracție umedă, reprezentând biomasa de alge cu un conținut de lichid semnificativ mai mic decât cel al culturii inițiale de microalge; reciclarea unei părți din lichidul scos din cultura de microalge, pentru a fi utilizat într-o altă cultură de celule de alge; adăugarea unui amestec de solvenți miscibil cu apa peste biomasa de alge, pentru a coagula microalgele și pentru a extrage o parte din compușii de interes; separarea algelor coagulate deshidratate de amestecul de solvenți. Amestecul de solvenți folosit este un amestec ce are o diferență de densitate de cel puțin 10% față de cea a apei, fiind alcătuit din glicoli, glicerină, acetonă, acetonitril și alcooli.Patent application WO 2011/127167 refers to a process for dehydrating a culture of moist microalgae cells, with the recirculation of the resulting water. The process includes the following steps: removing at least a portion of liquid in an algal cell culture, using a sintered metal tubular filter, to obtain a wet fraction, representing algal biomass with a significantly lower liquid content than that of the initial microalgae culture; recycling part of the liquid extracted from the microalgae culture, for use in another algal cell culture; adding a miscible solvent mixture with water over algal biomass to coagulate microalgae and extract some of the compounds of interest; separation of coagulated dehydrated algae from the solvent mixture. The solvent mixture used is a mixture that has a density difference of at least 10% compared to that of water, being made up of glycols, glycerine, acetone, acetonitrile and alcohols.

Procedeul nu include etape prin care să se asigure reciclarea altor nutrienți, în afara celor reziduali din mediul de cultură, și prin care să se elimine diferitele produse de metabolism care se acumulează în mediul de cultivare a microorganismelor fototrofe. Metaboliții organici care se acumulează în mediul de cultură sunt natural excretați de alge în timpul creșterii (Yuetal., 2012, BioresourceTechnology, 110:184-189) sau atunci când celulele sunt lizate ca o consecință a expunerii la diferite forme de stres (Harun et al., 2010 RenewableandSustainableEnergy Reviews, 14:1037-1047). Unii dintre acești compuși, ca, de exemplu, acizii grași și produșii lor de (per)oxidare, sunt toxici pentru microalge (Bosmaet al., 2008, Biotechnology and Bioengineering, 101:1108-1114). Atunci când mediul de cultură este recirculat, metaboliții organici tind să se acumuleze determinând reduceri ale productivității în biomasă (Rodolfi et al., 2003, Biomolecular Engineering, 20: 243-248). De asemenea, atunci când mediul de cultură este recirculat, și contra-ionii sărurilor minerale folosite ca sursă de nutrienți (de exemplu, CI , Na+, Ca2+) tind să se acumuleze, determinând o modificare a salinității mediului de cultură, care influențează negativ creșterea microalgelor (Alyabyev et al., 2007 Thermochimica Acta, 458: 65-70).The process does not include steps to ensure recycling of other nutrients, apart from the residual ones in the culture medium, and to eliminate the various metabolism products that accumulate in the cultivation environment of phototrophic microorganisms. Organic metabolites that accumulate in the culture medium are naturally excreted by algae during growth (Yuetal., 2012, BioresourceTechnology, 110: 184-189) or when cells are lysed as a consequence of exposure to various forms of stress (Harun et al. al., 2010 RenewableandSustainableEnergy Reviews, 14: 1037-1047). Some of these compounds, such as, for example, fatty acids and their (per) oxidation products, are toxic to microalgae (Bosmaet al., 2008, Biotechnology and Bioengineering, 101: 1108-1114). When the culture medium is recirculated, organic metabolites tend to accumulate leading to reduced productivity in biomass (Rodolfi et al., 2003, Biomolecular Engineering, 20: 243-248). Also, when the culture medium is recirculated, the counter-ions of the mineral salts used as a nutrient source (for example, CI, Na + , Ca 2+ ) tend to accumulate, causing a change in the salinity of the culture medium, which negatively influences the growth of microalgae (Alyabyev et al., 2007 Thermochimica Acta, 458: 65-70).

O categorie specială de compuși organici care se acumulează în mediul de cultură al microalgelor sunt particulele de exo-polimer transparente (Transparent exo-polymer particles -TEPs), care au un rol determinant în dezvoltarea fotobiofilmelor (Bar-Zeev et al., 2012, Proceedings of the Național Academy of Sciences 109: 9119-9124). Formarea acestor fotobiofilme pe suprafețele transparente ale fotobioreactoarelor reduce eficiența iluminării și favorizează infecțiile bacteriene (Singh și Sharma, 2012, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16: 2347-2353).A special category of organic compounds that accumulate in the microalgae culture medium are Transparent exo-polymer particles -TEPs, which play a crucial role in the development of photobiofilms (Bar-Zeev et al., 2012, Proceedings of the National Academy of Sciences 109: 9119-9124). Formation of these photobiofilms on the transparent surfaces of photobioreactors reduces the efficiency of illumination and favors bacterial infections (Singh and Sharma, 2012, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16: 2347-2353).

Pentru a reduce riscul formării fotobiofilmelor pe suprafețele transparente ale fotobioreactoarelor, au fost dezvoltate diferite tipuri de acoperiri, translucide și (super)hidrofobe, pentru materialele (plastice) transparente folosite la confecționarea pereților fotobioreactoarelor.In order to reduce the risk of photobiofilm formation on the transparent surfaces of photobioreactors, different types of coatings, translucent and (super) hydrophobic, have been developed for the transparent (plastic) materials used to make photobioreactor walls.

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Documentul brevet FR 2941237 prezintă un material transparent, care include un 1 strat pe bază de polimer metacrilic și un strat care include cel puțin un aditiv antifouling hidrofob. 3Patent document FR 2941237 shows a transparent material, which includes 1 layer of methacrylic polymer and one layer that includes at least one hydrophobic antifouling additive. 3

Cererea de brevet DE 102009028338 se referă la o acoperire translucidă cu un strat siliconic superhidrofob, care este alcătuită din elastomeri siliconici, condensați și/sau 5 reticulați, polimeri hibrizi siliconici, rășini siliconice și geluri siliconice, și care are un unghi de contact cu apa de cel puțin 100°C. 7Patent application DE 102009028338 relates to a translucent coating with a superhydrophobic silicone layer, which is composed of silicone, condensed and / or 5 crosslinked elastomers, silicone hybrid polymers, silicone resins and silicone gels, and having a contact angle with water. at least 100 ° C. 7

Folosirea unor astfel de acoperiri cu hidrofobicitate ridicată modifică însă regimul de curgere al fotobioreactoarelor cu circulație continuă a mediului de cultură, cum sunt, de 9 exemplu, cele tubulare. Curgerile turbulente rezultate ca urmare a folosirii unor astfel de suprafețe determină o creștere a consumurile energetice necesare pentru recircularea 11 mediului de cultură.The use of such coatings with high hydrophobicity, however, modifies the flow regime of photobioreactors with continuous circulation of the culture medium, such as, for example, 9 tubular ones. The turbulent flows resulting from the use of such surfaces determine an increase in the energy consumption necessary for the recirculation of the culture medium.

Eliminarea din mediile de cultură a TEPs, care sunt precursorii formării fotobiofilmelor 13 pe pereții transparenți ai fotobioreactoarelor, ar reduce semnificativ rata de formare a acestor fotobiofilme care influențează negativ randamentul culturilor de microalge, și care cresc riscul 15 infecțiilor.Elimination of TEPs, which are the precursors to the formation of photobiofilms 13 on transparent walls of photobioreactors, would significantly reduce the rate of formation of these photobiofilms that negatively influence the yield of microalgae crops, and increase the risk of infections.

Microalgele au capacitatea de a se dezvolta mixotrof, pe medii care includ nu numai 17 componente minerale, ci și surse organice de carbon, azot și fosfor. Cererea de brevet WO 2010/123848 dezvăluie un procedeu care implică formarea unei culturi algale prin 19 combinarea unor populații de alge care au capacitatea de a crește pe ape industriale uzate, cu un mediu cu ape industriale uzate, suplimentat opțional cu o sursă de carbon reprezentată 21 de glucoză, zaharoză, fructoză, glicerol, metanol, acetat sau hidrolizat lignocelulozic, ca și de orice altă combinație a acestora. 23Microalgae have the ability to grow mixotroph, on environments that include not only 17 mineral components, but also organic sources of carbon, nitrogen and phosphorus. Patent application WO 2010/123848 discloses a process involving the formation of an algal crop by 19 combining algae populations that have the capacity to grow on industrial wastewater, with an environment with industrial wastewater, optionally supplemented with a represented carbon source. 21 glucose, sucrose, fructose, glycerol, methanol, acetate or lignocellulosic hydrolyzate, as with any other combination thereof. 2. 3

Cererea de brevet WO 2012/035262 descrie un procedeu mixotrof de cultivare a algelor în prezența unei surse de lumină discontinuă, sub formă de flash-uri. Mediul de 25 creștere este suplimentat cu diferite surse de carbon: 5 mM acetat, 5 g/L glucoză, 10 g/L lactoză, 10 g/L zaharoză și 5 g/L glicerol. Flash-urile de lumină, care sunt între 20 și 30/h, 27 au amplitudine egală sau superioară la 10 pEm-2s-1, și o durată cuprinsă între 20 s și 10 min, de preferat între 10 s și 2 min, și cel mai preferat între 20 s și 1 min. Prin acest 29 procedeu se acumulează cantități de biomasă cuprinse între 100 și 150 g/L, cu un conținut de lipide cu peste 30% mai ridicat decât cel din celulele acelorași alge cultivate autotrof, iar 31 timpul de cultivare se reduce la mai puțin de 40 h.Patent application WO 2012/035262 describes a mixotrophic process for growing algae in the presence of a discontinuous light source, in the form of flashes. The 25 growth medium is supplemented with different carbon sources: 5 mM acetate, 5 g / L glucose, 10 g / L lactose, 10 g / L sucrose and 5 g / L glycerol. The light flashes, which are between 20 and 30 / h, 27 have an amplitude equal to or greater than 10 pEm-2s-1, and a duration between 20 s and 10 min, preferably between 10 s and 2 min, and most preferred between 20 s and 1 min. Through this 29 process accumulates biomass quantities between 100 and 150 g / L, with a lipid content of more than 30% higher than that of the cells of the same algae grown autotroph, and 31 the cultivation time is reduced to less than 40 h.

Cererea de brevet US 2013/0217084 descrie un procedeu de cultivare mixotrofă a 33 algelor pe medii suplimentate cu 30 g/l glicerină brută, de la fabricarea biodieselului, și 10 g/l extract de drojdie, prin care se obține biomasă de alge unicelulare cu un conținut ridicat de 35 acizi grași omega 3.US Patent Application 2013/0217084 describes a mixotrophic cultivation process of 33 algae on media supplemented with 30 g / l crude glycerin, from biodiesel manufacture, and 10 g / l yeast extract, which yields unicellular algal biomass with a high content of 35 omega 3 fatty acids.

Un dezavantaj comun al procedeelor descrise până în prezent este faptul că 37 suplimentarea mediului de cultură mineral autotrof se realizează prin adăugarea de compuși care provin din fotosintetizatul organismelor terestre, în condițiile în care această 39 suplimentare s-ar putea realiza prin reutilizarea unor compuși proveniți din prelucrarea biomasei algale, recoltată inclusiv din medii mixotrofe suplimentate cu surse de carbon, azot 41 și fosfor provenite din biomasă de alge unicelulare. Un alt dezavantaj este dat de faptul că suplimentarea se realizează predominant cu surse de carbon, în condițiile în care deficitul 43 principal în producerea comercială de biocombustibili din microalge este cel al surselor de azot și fosfor - a se vedea, de exemplu, review-ul Chisti, 2013, J. Biotech., 167: 2012-214. 45A common disadvantage of the processes described so far is that the supplementation of the autotrophic mineral culture medium is accomplished by adding compounds from photosynthesized terrestrial organisms, in the condition that this additional 39 could be achieved by reusing some compounds from processing of algal biomass, including from mixotrophic media supplemented with carbon sources, nitrogen 41 and phosphorus from unicellular algal biomass. Another disadvantage is that the supplementation is predominantly achieved with carbon sources, given that the main deficit 43 in the commercial production of biofuels from microalgae is that of the sources of nitrogen and phosphorus - see, for example, the review Chisti, 2013, J. Biotech., 167: 2012-214. 45

FR2924126 B1 descrie un procedeu de cultivare a algelor heterotrofice și obținerea biomasei algale. 47FR2924126 B1 describes a process for growing heterotrophic algae and obtaining algal biomass. 47

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

CN103043755 A prezintă un dispozitiv utilizat pentru separarea și colectarea microalgelor.CN103043755 A has a device used for the separation and collection of microalgae.

Articolul “Flue Gas CO2Capture by Microalgae in Photobioreactor: a Sustainable Technology” - Petrica lancu et. al. - Chemical Engineering Transaction, 2012, Voi. 29, dezvăluie cultivarea unei specii de alge unicelulară, precum și extracția lipidelor algale utilizând un solvent.Article "Flue Gas CO2Capture by Microalgae in Photobioreactor: a Sustainable Technology" - Petrica lancu et. al. - Chemical Engineering Transaction, 2012, Vol. 29, discloses the cultivation of a single-celled algal species, as well as the extraction of algal lipids using a solvent.

WO2010042842 A2 descrie obținerea glicerolului ca produs rezultat din cultivarea unei alge verzi, și utilizarea acestuia ca sursă de carbon, hidroliza enzimatică și utilizarea hidrolizatelor pentru cultivarea diferitelor specii de alge verzi.WO2010042842 A2 describes the production of glycerol as a result of the cultivation of a green algae, and its use as a carbon source, enzymatic hydrolysis and use of hydrolysates for growing different species of green algae.

“A roadmap for con version of lignocellulosic biomass to chemi cais and fuels ” Stephanie G. Wettstein, David Martin Alonso, Elif I. GurbCiz, James A. Dumesic - Current Opinion in Chemical Engineering, Volume 1, Issue 3, August 2012, Pages 218-224, menționează utilizarea hidrolizatului de lignoceluloză obținut în urma hidrolizei enzimatice pentru prepararea furanilor și acidului levulinic."A roadmap for version of lignocellulosic biomass to chemistry cais and fuels" Stephanie G. Wettstein, David Martin Alonso, Elif I. GurbCiz, James A. Dumesic - Current Opinion in Chemical Engineering, Volume 1, Issue 3, August 2012, Pages 218-224, mentions the use of lignocellulose hydrolysate obtained from enzymatic hydrolysis for the preparation of furans and levulinic acid.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este aceea de a suplimenta mediie de cultură mixotrof și autotrof ale microalgelor, cu alți compuși decât cei proveniți din fotosinte ti zațul organismelor terestre, purificarea mediului lichid recirculat, de compușii organici care pot avea efecte dăunătoare asupra productivității culturii de microalge, inclusiv TEPs care favorizează formarea de fotobiofilme.The technical problem solved by the invention is to supplement mixotrophic and autotrophic culture media of microalgae, with compounds other than those derived from the photosynthesis of terrestrial organisms, purification of the recirculated liquid environment, of organic compounds that can have harmful effects on crop productivity. of microalgae, including TEPs that favor photobiofilm formation.

Este un alt obiect al acestei invenții de a descrie un procedeu de cultivare mixotrofă a algelor unicelulare, în care sunt utilizați, pentru suplimentarea mediului de cultură mixotrof, compușii proveniți din prelucrarea biomasei algale procesate pentru obținerea de biocombustibili, respectiv, glicerina brută, rezultată de la transesterificarea lipidelor algale, ca sursă de carbon, și hidrolizatele enzimatice de proteine și acizi nucleici din biomasa de alge unicelulare cultivată autotrof, ca sursă de azot și fosfor.It is another object of this invention to describe a process for mixotrophic cultivation of unicellular algae, in which, for supplementing the mixotrophic culture medium, compounds from the processing of processed algal biomass for obtaining biofuels, respectively, crude glycerine, resulting from at the transesterification of algal lipids, as a source of carbon, and the enzymatic hydrolysates of proteins and nucleic acids from unicellular algae biomass grown autotroph, as a source of nitrogen and phosphorus.

Este un alt obiect al acestei invenții de a descrie un procedeu prin care se obțin hidrolizatele de proteine și acizi nucleici din biomasa de alge unicelulare cultivată autotrof, folosite pentru suplimentarea mediului mixotrof.It is another object of this invention to describe a process by which the hydrolysates of proteins and nucleic acids from autotrophic cultivated unicellular algae biomass are used to supplement the mixotrophic environment.

Este un alt obiect al acestei invenții de a descrie un procedeu prin care din biomasa de microalge cultivate mixotrof să se obțină un extract enzimatic cu acțiune complexă asupra plantelor de cultură, de activare a rezistenței la stresurile biotice și abiotice, și de stimulare a proceselor de creștere și dezvoltare.It is another object of this invention to describe a process whereby from the microalgae cultivated microalgae an enzymatic extract with complex action is obtained on the crop plants, activating the resistance to biotic and abiotic stresses, and stimulating the processes of growth and development.

Procedeul conform invenției este alcătuit din următoarele etape:The process according to the invention consists of the following steps:

- cultivarea autotrofă a microalgelor, într-un fotobioreactor tubular, pe un mediu mineral, care include, după primul ciclu, mediu lichid recirculat F2;- autotrophic cultivation of microalgae, in a tubular photobioreactor, on a mineral medium, which includes, after the first cycle, recycled liquid medium F2;

- recoltarea biomasei de alge cultivate pe mediu autotrof prin electrofloculare și flotație, cu recuperarea mediului lichid F1, și utilizarea acestuia pentru mediul lichid mixotrof de cultivare a microalgelor;- harvesting the biomass of algae grown on autotrophic medium by electroflocculation and flotation, with the recovery of the F1 liquid environment, and its use for the mixotrophic liquid environment for microalgae cultivation;

- ruperea celulelor de microalge separate prin flotație prin omogenizare la înaltă presiune;- rupture of the microalgae cells separated by flotation by high pressure homogenization;

- extragerea lipidelor din omogenizatul de microalge, prin folosire de solvenți organici, urmată de recuperarea prin distilare a solvenților, și separarea lipidelor;- extraction of lipids from the microalgae homogenate, using organic solvents, followed by solvent distillation recovery, and lipid separation;

- transesterificarea lipidelor, cu recuperarea glicerinei brute, care este utilizată, după aducere la pH neutru cu acid fosforic, ca sursă de carbon pentru suplimentarea mediului mixotrof de cultivare a algelor, în concentrație de 2 g/L;- transesterification of lipids, with the recovery of crude glycerin, which is used, after being brought to neutral pH with phosphoric acid, as a carbon source for supplementing the mixotrophic medium of algae cultivation, at a concentration of 2 g / L;

- hidroliza enzimatică a biomasei delipidizate cu un amestec de hidrolaze, fosfataze, nucleaze, proteaze și amidopeptidaze;- enzymatic hydrolysis of the biomass delipidized with a mixture of hydrolases, phosphatases, nucleases, proteases and amidopeptidases;

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

- separarea prin centrifugare la 8000 xg a materialului microalgal rezistent la hidroliza 1 enzimatică M1, constituit predominant din (ligno)celuloză recalcitrantă, și prelucrarea ulterioară a acestui material la bio-cărbune; 3- the centrifugation separation at 8000 xg of the microalgal material resistant to the enzymatic hydrolysis 1 M1, consisting predominantly of recalcitrant (ligno) cellulose, and the subsequent processing of this material to bio-coal; 3

- normalizarea hidrolizatului de proteine și acizi nucleici prin ultrafiltrare tangențială;- normalization of the hydrolysate of proteins and nucleic acids by tangential ultrafiltration;

- cultivarea algelor unicelulare pe mediu mixotrof, obținut prin suplimentarea mediului 5 mineral F1 recuperat, cu glicerina brută și hidrolizate de proteină și acizi nucleici microalgali;- cultivation of unicellular algae on mixotrophic medium, obtained by supplementing the recovered 5 mineral F1 medium, with crude glycerin and hydrolyzed by protein and microalgal nucleic acids;

- recoltarea biomasei de alge cultivate pe mediu mixotrof prin electrofloculare și 7 flotare, cu separarea mediului lichid F2 și a biomasei de microalge cultivate mixotrof;- harvesting the biomass of algae grown on mixotroph medium by electroflocculation and 7 flotation, with the separation of the liquid medium F2 and the biomass of microalgae cultivated mixotroph;

- omogenizarea la înaltă presiune a biomasei de alge, și extragerea lipidelor din 9 omogenizatul de microalge, prin folosirea de solvenți organici, urmată de recuperarea prin distilare a solvenților, și separarea lipidelor; 11- high pressure homogenization of algal biomass, and lipid extraction from microalgae homogenate 9, using organic solvents, followed by solvent distillation recovery, and lipid separation; 11

- transesterificarea lipidelor extrase, cu recuperarea glicerinei brute care este utilizată, după aducere la pH neutru cu acid fosforic, drept sursă de carbon pentru suplimentarea 13 adițională a mediului mixotrof de cultivare a algelor, în concentrație adițională de 3 g/L;- the transesterification of the extracted lipids, with the recovery of the crude glycerin which is used, after being brought to neutral pH with phosphoric acid, as a carbon source for the additional supplementation of the mixotrophic medium of algal cultivation, at an additional concentration of 3 g / L;

- hidroliza enzimatică a biomasei delipidizate cu un amestec de hidrolaze, proteaze, 15 amidopeptidaze și β-glucanaze;- enzymatic hydrolysis of the biomass delipidized with a mixture of hydrolases, proteases, 15 amidopeptidases and β-glucanases;

- separarea prin centrifugare a materialului microalgal rezistent la hidroliza enzimatică 17- centrifugation separation of the microalgal material resistant to enzymatic hydrolysis 17

M2, constituit predominant din (ligno)celuloză recalcitrantă, și prelucrarea ulterioară a acestui material la bio-cărbune; 19M2, consisting predominantly of recalcitrant (ligno) cellulose, and the subsequent processing of this material to bio-coal; 19

- concentrarea hidrolizatului de proteine, oligozaharide și fitohormoni prin evaporare în vid, uscarea concentratului de extract enzimatic microalgal prin pulverizare, și granularea 21 pulberii rezultate în pat fluidizat;- the concentration of the hydrolyzate of proteins, oligosaccharides and phytohormones by evaporation in vacuo, the drying of the concentrate of microalgal enzyme extract by spraying, and the granulation of the 21 powders resulting in fluidized bed;

- purificarea mediului lichid filtrat F2 prin trecere pe bio-cărbunele obținut din material 23- purification of the filtered liquid medium F2 by passing on the bio-coal obtained from the material 23

M1 și M2, în raport de 3 g bio-cărbune la 1 L de mediu, determinarea conținutului de azotat, fosfat și sulfat în mediu lichid recuperat F2, purificat prin trecere pe bio-cărbune, și 25 completarea acestora până la nivelul din mediul de cultură lichid inițial, și utilizarea mediului lichid filtrat F2 pentru cultivarea autotrofă a microalgelor. 27M1 and M2, in the ratio of 3 g of bio-carbon to 1 L of the medium, determination of the nitrogen, phosphate and sulfate content in recovered liquid medium F2, purified by passage on bio-coal, and 25 filling them up to the level in the medium. initial liquid culture, and use of F2 filtered liquid medium for autotrophic microalgae cultivation. 27

Aspectele preferate ale procedeului descris mai sus sunt:Preferred aspects of the process described above are:

- cultivarea autotrofă a microalgelor pe un mediu mineral până la o densitate de 29 minimum 7,5 g/L biomasă, cu cel puțin 20% lipide, inițial pe mediu Zarrouk și apoi pe mediu mineral care include, după primul ciclu, mediu lichid recirculat F2 purificat și completat cu 31 nutrienți minerali la nivelul mediului Zarrouk, într-un fotobioreactor tubular, amplasat parțial sub fotobioreactorul operat mixotrof, și parțial umbrit de acesta, menținut în condiții de seră, 33 la 22 ± 2°C în timpul zilei și 17 ± 2°C în timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, iluminat cu lumina solară, cu intensități care ating 800 μ E m'2s'1 în timpul amiezii, suplimentată cu lumină 35 cu intensitatea de 160 μΕ m'2s'1, provenită din lămpi cu halogen, atunci când intensitatea luminoasă scade sub 500 μΕ m'2s'1, și aerat cu 10 L de amestec gazos cu 5% CO2 pe min 37 pe 100 L de mediu;- autotrophic cultivation of microalgae on a mineral medium up to a minimum density of 29 7.5 g / L biomass, with at least 20% lipids, initially on Zarrouk medium and then on mineral medium which includes, after the first cycle, a recirculated liquid medium F2 purified and supplemented with 31 mineral nutrients in the Zarrouk environment, in a tubular photobioreactor, partially located under the mixotroph-operated photobioreactor, and partially shaded by it, maintained in greenhouse conditions, 33 at 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C at night, with a 12-hour photoperiod, illuminated by sunlight, with intensities reaching 800 μ E m ' 2 s' 1 during noon, supplemented by light 35 with an intensity of 160 μΕ m' 2 s ' 1 , derived from halogen lamps, when the light intensity falls below 500 μΕ m' 2 s' 1 , and aerated with 10 L of gaseous mixture with 5% CO 2 per minute 37 per 100 L of medium;

- recoltarea biomasei de alge, cultivate pe mediu autotrof sau mixotrof, prin 39 electrofloculare și flotare, folosind o celulă electrolitică de flotare cu electrozi plăți și perforați, din oțel carbon OLC 10, cu maximum 0,1% C, situați la o distanță de 5 cm unul de altul, 41 aplicându-se tensiunea necesară pentru a avea o intensitate a curentului transmis de 1,33 A, la o energie specifică consumată de 0,359 kWhm'3; 43- harvesting algae biomass, cultivated on autotrophic or mixotropic media, by 39 electroflocculation and flotation, using a floating electrolytic cell with flat and perforated electrodes, made of OLC 10 carbon steel, with a maximum of 0.1% C, located at a distance of 5 cm from each other, 41 applying the necessary voltage to have an intensity of the transmitted current of 1.33 A, at a specific energy consumed of 0.359 kWhm '3; 43

- ruperea celulelor de alge unicelulare, cultivate autotrof sau mixotrof, prin trecere pe un omogenizator cu piston prevăzut cu valvă acoperită cu nailon funcționalizat cu polimeri 45 conținând amine terțiare, poli-dimetilaminometilstiren, 3 cicluri la 150 MPa;- breaking the cells of unicellular algae, cultivated autotroph or mixotroph, by passing on a piston homogenizer provided with a nylon-coated valve functionalized with polymers 45 containing tertiary amines, poly-dimethylaminomethylstyrene, 3 cycles at 150 MPa;

- extragerea lipidelor din omogenatul de alge unicelulare, cultivate autotrof sau 47 mixotrof, cu hexan, în raport de 1 parte solvent organic la 1 parte omogenat;- extraction of lipids from the homogenate of unicellular algae, cultivated autotroph or 47 mixotroph, with hexane, in ratio of 1 part organic solvent to 1 part homogenate;

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

- hidroliza proteinelor și a acizilor nucleici din biomasa algală cultivată autotrof, delipidizată, cu un amestec de hidrolaze, inițial cu un amestec format din 0,25 părți proteină cu activitate specifică endo-nucleazică de 1 x 106 unități endo-nuclează/mg proteină, și 0,25 părți proteină cu activitate specifică de 300 unități fosfatază/mg proteină, la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată, timp de 12 h, la 45°C și pH de 6,5, urmat de tratamentul cu 0,1 părți proteine având activitatea specifică proteazică de 2,4 unități Anson (AU) per gram, și 0,1 g părți proteine cu o activitate specifică aminopeptidazică de 500 LAPU/g la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată, la pH de 6,5 și temperatura de 60°C, timp de 16 h;- the hydrolysis of proteins and nucleic acids from autotrophic, delipidised cultivated algal biomass with a mixture of hydrolases, initially with a mixture of 0.25 parts protein with specific endo-nuclear activity of 1 x 10 6 endo-nuclear units / mg protein , and 0.25 parts protein with specific activity of 300 units phosphatase / mg protein, per 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as a dry substance, for 12 hours, at 45 ° C and pH 6.5, followed by treatment with 0.1 parts protein having the specific protease activity of 2.4 units Anson (AU) per gram, and 0.1 g parts protein with a specific aminopeptidase activity of 500 LAPU / g per 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as dry matter, at pH 6.5 and temperature 60 ° C, for 16 hours;

- normalizarea hidrolizatului de proteine și acizi nucleici prin ultrafiItrare tangențială pe o membrană cu limita de excludere de 5 kDa, până la 5% azot total și 1,5% fosfor total, și utilizarea acestora ca sursă de azot și fosfor pentru suplimentarea mediului de cultivare a algelor, în concentrație de 12,5 g/L;- normalization of protein and nucleic acid hydrolysates by ultrafiltration Tangential filtration on a membrane with the exclusion limit of 5 kDa, up to 5% total nitrogen and 1.5% total phosphorus, and their use as a source of nitrogen and phosphorus to supplement the cultivation environment of algae, in a concentration of 12.5 g / L;

- conversia în bio-cărbune și bio-ulei a materialului lignocelulozic microalgal rezistent la hidroliză enzimatică M1 și, respectiv, M2, prin piroliza asistată de microunde, la o putere incidență de 1200 W și o frecvență de 2450 MHz, timp de 20 min, sub vacuum care inițial este de 30 mbari, și care crește până la 0,3 bari la punctul maxim de încălzire;- conversion into bio-coal and bio-oil of lignocellulosic microalgal material resistant to enzymatic hydrolysis M1 and M2, respectively, by microwave assisted pyrolysis, at an incidence power of 1200 W and a frequency of 2450 MHz, for 20 minutes, under vacuum which is initially 30 mbar and which rises to 0.3 bar at the maximum heating point;

- cultivarea mixotrofă a microalgelor pe mediu recuperat F1, suplimentat cu glicerină în concentrație inițială de 2 g/L și apoi de 5 g/L, și cu 12,5 g/L hidrolizat de proteine și acizi nucleici, cu 5% N și 1,5% P, până la atingerea unei densități de biomasă de minimum 7,5 g/L, cu un conținut de lipide de cel puțin 30%, într-un fotobioreactor tubular, amplasat parțial deasupra fotobioreactorului operat autotrof, menținut în condiții de seră, la 22 ± 2°C în timpul zilei și 17 ± 2°C în timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, iluminat cu lumina solară, cu intensități care ating 1000 μΕ m'2s'1 în timpul amiezii, suplimentată cu lumină cu intensitatea de 160 μΕ m'2s'1 provenită din lămpi cu halogen, atunci când intensitatea luminoasă scade sub 500 μΕ m'2s'1, și aerat cu 20 L de amestec gazos cu 7,5% CO2 pe min pe 100 L de mediu;- mixotrophic cultivation of microalgae on recovered F1 medium, supplemented with glycerin at an initial concentration of 2 g / L and then 5 g / L, and with 12.5 g / L hydrolyzed protein and nucleic acids, with 5% N and 1 , 5% P, until a biomass density of at least 7.5 g / L is reached, with a lipid content of at least 30%, in a tubular photobioreactor, partially located above the autotrophic operated photobioreactor, maintained in greenhouse conditions , at 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C at night, with a 12-hour photoperiod, illuminated by sunlight, with intensities reaching 1000 μΕ m ' 2 s' 1 during the afternoon, supplemented by light with an intensity of 160 μΕ m ' 2 s' 1 from halogen lamps, when the light intensity falls below 500 μΕ m ' 2 s' 1 , and aerated with 20 L of gaseous mixture with 7.5% CO 2 per min per 100 L of medium;

- hidroliza proteinelor și a pereților celulari din biomasă algală cultivată mixotrof, delipidizată, cu un amestec de hidrolaze, inițial cu un amestec format din 0,25 părți complex de hidrolaze produs de Trichoderma vinde, cu 200 unități β-glucan Botrytis per g, la pH de 5, temperatura de 50°C, la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată, timp de 12 h, la 50°C și pH de 5, urmat de tratamentul cu 0,1 părți proteine având activitatea specifică proteazică de 2,4 unități Anson (AU) per gram, și 0,1 g părți proteine cu o activitate specifică aminopeptidazică de 500 LAPU/g la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată, la pH de 6,5 și temperatura de 60°C, timp de 16 h;- hydrolysis of proteins and cell walls from mixotrophic, delipidized cultivated algal biomass with a mixture of hydrolases, initially with a mixture of 0.25 parts hydrolase complex produced by Trichoderma sells, with 200 units Botrytis β-glucan per g, at pH 5, temperature 50 ° C, at 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as dry matter, for 12 hours, at 50 ° C and pH 5, followed by treatment with 0.1 parts protein having specific protease activity of 2.4 units Anson (AU) per gram, and 0.1 g protein parts with a specific aminopeptidase activity of 500 LAPU / g per 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as dry matter, at pH 6.5 and temperature 60 ° C for 16 hours;

- concentrarea hidrolizatului de proteine, oligozaharide și fitohormoni prin evaporare în vid până la 10% substanță uscată determinată refractometric, uscarea concentratului de extract enzimatic microalgal prin pulverizare, la o temperatură de intrare de 15O...165°C și la o temperatură de ieșire de 75..80°C, și granularea pulberii rezultate în pat fluidizat, format prin injectarea de aer la o presiune de 2,5 bari și cu un debit de 65...85 m3/h, și operat la o temperatură de 55°C în timpul umectării prin stropire cu soluție de alcool etilic 15%, pentru aglomerare, și de 75°C în timpul uscării granulelor poroase formate.- the concentration of the hydrolysate of proteins, oligosaccharides and phytohormones by evaporation in vacuo up to 10% refractometrically determined dry matter, drying the concentrate of microalgal enzyme extract by spraying, at an inlet temperature of 15O ... 165 ° C and at an outlet temperature of 75..80 ° C, and the granulation of the powder resulting in fluidized bed, formed by injecting air at a pressure of 2.5 bar and with a flow rate of 65 ... 85 m 3 / h, and operated at a temperature of 55 ° C during wetting by spray with 15% ethyl alcohol solution for agglomeration, and 75 ° C during drying of the porous granules formed.

Procedeul conform invenției prezintă următoarele avantaje:The process according to the invention has the following advantages:

- asigură recircularea a peste 90% din apa utilizată pentru cultivarea microalgelor, și reduce cu peste 50% consumul de nutrienți minerali;- ensures the recirculation of more than 90% of the water used for the cultivation of microalgae, and reduces by more than 50% the consumption of mineral nutrients;

- elimină compușii organici care pot avea efecte dăunătoare asupra productivității culturii de microalge, inclusiv TEPs, care favorizează formarea de fotobiofilme, din mediul lichid recirculat, în cursul etapelor de separare prin electrofloculare și flotație, și de purificare prin trecere pe coloană de bio-cărbune;- eliminates organic compounds that can have harmful effects on the productivity of microalgae crop, including TEPs, which favors the formation of photobiofilms, from the recirculated liquid medium, during the stages of separation by electroflocculation and flotation, and of purification by passage on the bio-coal column. ;

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

- permite acumularea superioară de biomasă de alge unicelulare și de lipide în biomasa de alge, datorită suplimentării mediului mixotrof de cultivare cu surse organice de carbon, azot și fosfor;- allows the higher accumulation of biomass of unicellular algae and lipids in algal biomass, due to the supplementation of the mixotrophic growing medium with organic sources of carbon, nitrogen and phosphorus;

- stimulează creșterea mixotrofă a algelor datorită acumulării de fitohormoni algali și de aminoacizi precursori ai fitohormonilor algali în hidrolizatele enzimatice de biomasă algală delipidizată, utilizate pentru suplimentarea mediului mixotrof;- stimulates the mixotrophic growth of algae due to the accumulation of algal phytohormones and precursor amino acids of algal phytohormones in the enzymatic hydrolysates of delipidized algal biomass, used to supplement the mixotroph environment;

- favorizează adaptarea algelor cultivate mixotrof la condiții de mediu adverse, reprezentate de intensități mai ridicate ale iluminării, și de concentrații ridicate de CO2 în gazele de aerare a mediului de cultură, datorită acumulării de compuși osmoprotectanți, în special prolină, în hidrolizatele enzimatice de biomasă algală delipidizată;- favors the adaptation of the algae grown mixotroph to adverse environmental conditions, represented by higher lighting intensities, and high CO 2 concentrations in the aeration gases of the culture medium, due to the accumulation of osmoprotective compounds, especially proline, in the enzymatic hydrolysates of delipidised algal biomass;

- valorifică potențialul de compuși utili pentru plantele de cultură din biomasa de microalge, fitohormoni, compuși osmoprotectanți, activatori ai rezistenței sistemice/elicitori, prin hidroliză enzimatică specifică, care eliberează fitohormoni din conjugatele lor, prolina osmoprotectantă și aminoacizii precursori de fitohormoni din proteinele microalgale, elicitorii β-oligozaharidici din pereții celulari;- harnesses the potential of useful compounds for crop plants from microalgae biomass, phytohormones, osmoprotective compounds, activators of systemic / eliciting resistance, by specific enzymatic hydrolysis, which release phytohormones from their conjugates, micromotor protector osmoprotective proteins β-oligosaccharide elicitors from cell walls;

- utilizează prin reciclare în cadrul procedeului de cultivare mixotrof glicerina brută, produs secundar de la procesarea lipidelor din biomasa algală în biocombustibili.- uses by recycling in the cultivation process mixotrof crude glycerin, a by-product of processing lipids from algal biomass into biofuels.

în continuare invenția va fi descrisă în detaliu cu referire și la figura care prezintă schema procedeului de cultivare descris.Next, the invention will be described in detail with reference to the figure showing the scheme of the cultivation process described.

Figura prezintă schema procedeului de cultivare continuă a microalgelor, într-un sistem de două fotobioreactoare operate în cascadă, în ciclu autotrof-mixotrof, prin care se asigură recircularea apei și a unei părți din nutrienți, și prin care se obțin biocombustibili din lipide algale, extract algal cu acțiune complexă asupra plantelor de cultură și bio-cărbune ameliorator de sol.The figure shows the diagram of the continuous cultivation process of microalgae, in a system of two photobioreactors operated in cascade, in the autotrof-mixotrof cycle, through which the recirculation of water and part of nutrients is ensured, and through which biofuels from algal lipids are obtained, algal extract with complex action on crop plants and bio-coal soil improver.

Exemplu într-un fotobioreactor tubular (Phyta Platform, Culturing Solution, Tampa, FL, SUA), amplasat parțial sub fotobioreactorul operat mixotrof și parțial umbrit de acesta, se introduc 120 L de mediu lichid Zarrouk, a cărui compoziție este prezentată în tabelul 1 de mai jos.Example in a tubular photobioreactor (Phyta Platform, Culturing Solution, Tampa, FL, USA), partially placed under the mixotroph operated photobioreactor and partially shaded by it, 120 L of Zarrouk liquid medium is introduced, the composition of which is shown in Table 1 of lower.

Tabelul 1Table 1

Compoziția mediului nutritiv ZarroukZarrouk nutritional environment composition

Componenți mediu Medium components Zarrouk Zarrouk NaHCO3 NaHCO 3 16,80 g/l 16.80 g / l K2HPO4 K 2 HPO 4 0,50 g/l 0.50 g / l NaNO3 NaNO 3 1,875 g/l 1,875 g / l K2SO4 K 2 SO 4 1,00 g/l 1.00 g / l NaCI NaCl 1,00 g/l 1.00 g / l MgSO4 · 7H2OMgSO 4 · 7H 2 O 0,20 g/l 0.20 g / l CaCI2 · 2H2OCaCl 2 · 2H 2 O 0,04 g/l 0.04 g / l Soluție de microelemente* Microelement solution * 1 ml 1 ml Soluție de Fe chelatat** Chelated Fe Solution ** 5 ml 5 ml

* Micronutrienți soluție stoc (g/l): H3BO3, 2,860; MnSO4 4H2O, 2,030; ZnSO4 7H2O 0,222; Mo03 (85%) 0,018; CuSO4 5H2O 0,079; Co(N03)2 6H2O 0,494.* Micronutrients stock solution (g / l): H 3 BO 3 , 2,860; MnSO 4 4H 2 O, 2,030; ZnSO 4 7H 2 O 0.222; Mo0 3 (85%) 0.018; CuSO 4 5H 2 O 0.079; Co (N0 3 ) 2 6H 2 O 0.494.

** Pentru prepararea soluției stoc de Fe chelatat s-au dizolvat în 80 ml de apă distilată 0,69 g de FeSO4 7H2O și 0,93g Na2 EDTA. După fierbere pentru o scurtă durată de timp și răcire la temperatura camerei se aduce soluția finală la un volum de 100 ml.** For the preparation of the stock solution of chelated Fe, 0.69 g of FeSO 4 7H 2 O and 0.93g Na 2 EDTA were dissolved in 80 ml of distilled water. After boiling for a short time and cooling to room temperature, bring the final solution to a volume of 100 ml.

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Se cultivă autotrof microalge, de exemplu, tulpina 424-1 de Nannochloris sp., depozitată sub numărul CCAP 251/10 la Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP), SAM Research Services Ltd., Scottish Marine Institute, Aryll, UK., timp de circa 72 h, până la atingerea unei densități de biomasă de minimum 7,5 g/L, cu un conținut de lipide de cel puțin 20%. Fotobioreactorul este menținut în condiții de seră, la 22 ± 2°C în timpul zilei și 17 ± 2°C în timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, iluminat cu lumina solară, în condiții de seră, la 22 ±2°Cîn timpul zilei și 17 ±2°Cîn timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, iluminat cu lumina solară, cu intensități care ating 800 μΕ m'2s'1 în timpul amiezii, suplimentată cu lumină cu intensitatea de 160 μE m'2s'1, provenită din lămpi cu halogen, atunci când intensitatea luminoasă scade sub 500 μΕ m'2s'1, și aerat cu 10 L de amestec gazos cu 5% CO2 pe min pe 100 L de mediu.Microalgae autotroph, for example, strain 424-1 of Nannochloris sp., Deposited under CCAP 251/10 at the Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP), SAM Research Services Ltd., Scottish Marine Institute, Aryll, UK. for about 72 hours, until a biomass density of at least 7.5 g / L is reached, with a lipid content of at least 20%. The photobioreactor is maintained in greenhouse conditions, at 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C during the night, with a photoperiod of 12 h, illuminated with sunlight, in greenhouse conditions, at 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C during the night, with a photoperiod of 12 h, illuminated with sunlight, with intensities reaching 800 μΕ m ' 2 s' 1 during the afternoon, supplemented with light with the intensity of 160 μE m' 2 s' 1 , derived from halogen lamps, when the light intensity falls below 500 μΕ m ' 2 s' 1 , and aerated with 10 L of gas mixture with 5% CO 2 per min per 100 L of medium.

Se recoltează biomasa algală prin electrofloculare și flotare, folosind o celulă electrolitică de flotare cu electrozi plăți și perforați. Celula electrolitică are un volum de 12 L, cu dimensiuni de 7,5 x 40 x 40 cm, fiind confecționată din polimetacrilat, cu un preaplin pentru separarea biomasei flotante. Electrozii sunt din plăci perforate de 42 x 39 cm din oțel carbon OLC 10, cu maximum 0,1% C, de grosime 0,5 cm. Perforațiile au un diametru de 0,3 cm, fiind amplasate la 0,25 cm unele de altele. Electrozii sunt situați la o distanță de 5 cm unul de altul, la 1 cm de pereții verticali laterali ai celulei de electrofloculare și flotare, la 0,5 cm de fundul celulei de electrofloculare și flotare, la 1 cm de peretele vertical frontal al celulei, situat în zona preaplinului, și fixați de peretele frontal opus. Electrozii sunt conectați la o sursă de curent continuu (Mastech HY1803DL, Acifica, San Jose, CA, SUA), timp de 60 s, aplicându-se tensiunea necesară pentru a avea o intensitate a curentului transmis de 1,33 A, la o energie specifică consumată de 0,359 kWhrrr3.The algal biomass is harvested by electroflocculation and flotation, using an electrolytic flotation cell with flat and perforated electrodes. The electrolytic cell has a volume of 12 L, with dimensions of 7.5 x 40 x 40 cm, being made of polymethacrylate, with an overflow for the separation of the floating biomass. The electrodes are made of perforated plates of 42 x 39 cm from OLC 10 carbon steel, with a maximum of 0.1% C, of a thickness of 0.5 cm. The perforations have a diameter of 0.3 cm and are located 0.25 cm apart. The electrodes are located at a distance of 5 cm from each other, 1 cm from the vertical side walls of the electroflocculation and flotation cell, 0.5 cm from the bottom of the electroflocculation and flotation cell, 1 cm from the vertical front wall of the cell, located in the overflow area, and fastened by the opposite front wall. The electrodes are connected to a DC power source (Mastech HY1803DL, Acifica, San Jose, CA, USA) for 60 s, applying the voltage required to have a current intensity of 1.33 A transmitted, at an energy specific consumption of 0.359 kWhrrr 3 .

Datorită polarizării în curent continuu a electrozilor are loc o reacție de electroliză. La anod se formează ioni feroși și/sau ferici, Fe « Fe2+ + 2e' sau Fe « Fe3++ 3e'. în paralel pe anodul de fier/oțel carbon are loc și o reacție de oxidare a apei, cu formare de oxigen: 2H2O - O2 + 4H+ + 4e'. Pe catod are loc reacția de reducere a apei, cu formare de hidrogen, 2H2O + 2e' - H2 + 2OH . Ionii ferici/feroși formează diferite specii ionice, FeOH2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)2 4+, Fe(OH)4; Fe(H2O)2+, Fe(H2O)5OH2+, Fe(H2O)4(OH)2+, Fe(H2O)8(OH)2 4+, Fe2(H2O)6(OH)4 2+, care interacționează cu celulele algale, încărcate negativ, și cu particulele de exo-polimer transparente (care sunt polizaharide polianionice, carboxilate și sulfatate Discartetal. 2014, BioresourceTechnology 152:321-328), coagulându-le. Gazele formate antrenează coaguli în flocoane care au o densitate mai mică decât a apei, și care flotează în canalul delimitat de electrozi, deplasându-se spre zona de preaplin și separând biomasa algală de mediul de cultură prin fereastra de preaplin și conducta aferentă - vas de colectare, în vasul de colectare se obține un concentrat de alge, care se prelucrează în continuare, iar în celula de electroliză rămâne mediul mineral recirculat F1, care se utilizează ca bază pentru cultura mixotrofă.Due to the direct current polarization of the electrodes an electrolysis reaction takes place. Ferrous and / or ferric ions, Fe «Fe 2+ + 2e 'or Fe« Fe 3+ + 3e', form at the anode. Parallel to the anode of iron / carbon steel there is also a water oxidation reaction, with oxygen formation: 2H2O - O2 + 4H + + 4e '. On the cathode the reaction of water reduction, with hydrogen formation, 2H2O + 2e '- H 2 + 2OH takes place. Ferric / ferrous ions form different ionic species, FeOH 2+ , Fe (OH) 2 + , Fe2 (OH) 2 4+ , Fe (OH) 4; Fe (H2O) 2+ , Fe (H2O) 5 OH 2+ , Fe (H2O) 4 (OH) 2+ , Fe (H2O) 8 (OH) 2 4+ , Fe 2 (H 2 O) 6 (OH) 4 2+ , which interact with the negatively charged algal cells, and the transparent exo-polymer particles (which are polyanionic, carboxylated and sulphated polysaccharides Discartetal. 2014, BioresourceTechnology 152: 321-328), coagulating them. The formed gases carry clots in flakes that have a lower density than water, and that float in the channel delimited by electrodes, moving to the overflow area and separating the algal biomass from the culture medium through the overflow window and the associated pipe - vessel. In the collection vessel, a concentrate of seaweed is obtained, which is further processed, and in the electrolysis cell remains the recycled mineral medium F1, which is used as a base for mixotrophic culture.

Hidrogenul în stare născândă reduce peroxizii lipidici din mediul de cultură, limitând efectul lor negativ asupra dezvoltării ulterioare a microalgelor. Datorită acțiunii combinate a gazelor și a speciilor de fier încărcate pozitiv precipitante au loc o precipitare și o reducere a conținutului de compușii organici (poli)anionici care pot avea efecte dăunătoare asupra productivității culturii de microalge.The hydrogen in the nascent state reduces lipid peroxides in the culture medium, limiting their negative effect on the further development of microalgae. Due to the combined action of gases and positively charged iron species, precipitation and reduction of the content of organic (poly) anionic compounds can have a detrimental effect on the productivity of the microalgae crop.

în mediul de cultură autotrof și în mediul lichid F1, recuperat după electrofloculare și flotație, s-au determinat conținuturile de TEPs (utilizând metoda spectrofotometrică descrisă de Arruda et al., 2004, Talanta, 62: 81-85) și de peroxizi lipidici (Hodges et al. 1999, Planta 207: 604-611).in the autotrophic culture medium and in the F1 liquid medium, recovered after electroflocculation and flotation, the contents of TEPs (using the spectrophotometric method described by Arruda et al., 2004, Talanta, 62: 81-85) and of lipid peroxides were determined ( Hodges et al., 1999, Plant 207: 604-611).

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Conținutul de TEPs se reduce de la 6,4 mg/L în mediul de cultură inițial la 1,2 mg/L, 1 după procesul de electrofloculare, valorile de sub 1,5 mg/L, reducând semnificativ riscul formării fotobiofilmelor(Discartet al. 2014, BioresourceTechnology 152:321-328). Nivelul 3 de peroxizi lipidici, estimați ca malondialdehidă, se reduce de la 4,2 pmoli/ml în mediul de cultură inițial la 1,4 pmoli/ml, după procesul de electrofloculare, valorile de sub 2,5 pmoli/ml 5 fiind tolerate de microalge (Bosma etal., 2008, Biotechnology and Bioengineering, 101:1108-1114). 7The content of TEPs is reduced from 6.4 mg / L in the initial culture medium to 1.2 mg / L, 1 after the electroflocculation process, values below 1.5 mg / L, significantly reducing the risk of photobiofilm formation (Discartet of 2014, BioresourceTechnology 152: 321-328). The level 3 of lipid peroxides, estimated as malondialdehyde, is reduced from 4.2 pmol / ml in the initial culture medium to 1.4 pmol / ml, after the electroflocculation process, values below 2.5 pmol / ml 5 being tolerated. of microalgae (Bosma etal., 2008, Biotechnology and Bioengineering, 101: 1108-1114). 7

Concentratul de biomasă algală se omogenizează într-un omogenizator cu piston,The algal biomass concentrate is homogenized in a piston homogenizer,

GEA Niro Soavi Arriete NS2006 (GEA Niro Soavi, Parma, Italia), prevăzut cu o valvă 9 acoperită cu nailon funcționalizat cu polimeri conținând amine terțiare, poli-dimetilaminometilstiren, 3 cicluri la 150 MPa, trei cicluri la 150 MPa, câte 0,3 L/min. 11GEA Niro Soavi Arriete NS2006 (GEA Niro Soavi, Parma, Italy), equipped with a functionalized polymer-coated nylon valve 9 containing tertiary amines, poly-dimethylaminomethylene, 3 cycles at 150 MPa, three cycles at 150 MPa, each 0.3 L / min. 11

Valva din oțel inoxidabil SS314 este degresată, pasivizată cu o soluție de acid citric, și apoi acoperită cu pulbere de nailon (poliamidă) VESTOSINT® 1111 Gray Nylon (Evonik 13 Industries, Essen, Germania), într-un strat de 500 pm, aplicatîn pat fluidizat la 220°C. Stratul de nailon/poliamidă se funcționalizează cu polimeri conținând amine terțiare, poli- 15 dimetilaminometilstiren (pDMAMS). pDMAMS se depune pe stratul de nailon al valvei folosind un reactor continuu de depunere a filmelor de polimeri (Denton Vaccum, 17 Moorestown, NJ, SUA). Pentru polimerizare, monomerul, N-4-vinilbenzil-N,N-dimetilamină (DMAMS, 90%, Acros Organic,Geel, Belgia), și inițiatorul, terț-butil peroxid (TBPO, 98%, 19The SS314 stainless steel valve is degreased, passivated with a citric acid solution, and then coated with VESTOSINT® 1111 Gray Nylon (Evonik 13 Industries, Essen, Germany) nylon powder (polyamide), in a 500 pm layer, applied in fluidized bed at 220 ° C. The nylon / polyamide layer is functionalized with polymers containing tertiary amines, poly-dimethylaminomethylstyrene (pDMAMS). pDMAMS is deposited on the nylon layer of the valve using a continuous polymer film deposition reactor (Denton Vaccum, 17 Moorestown, NJ, USA). For polymerization, the monomer, N-4-vinylbenzyl-N, N-dimethylamine (DMAMS, 90%, Acros Organic, Geel, Belgium), and the initiator, tert-butyl peroxide (TBPO, 98%, 19

Sigma-AIdrich, St. Louis, MO, SUA), sunt utilizate fără purificare. DMAMS se încălzește la 50°C și se introduce în reactorul de depunere la un debit de 1,2 Ncm3/min. TBPO este 21 suficient de volatil pentru a intra în reactor la un debit de 0,6 Ncm3/min fără încălzire. Reactorul se menține la un vacuum parțial de 200 mTorr, iar valva este menținută la 30°C. 23Sigma-AIdrich, St. Louis, MO, USA), are used without purification. The DMAMS is heated to 50 ° C and introduced into the deposition reactor at a flow rate of 1.2 Ncm 3 / min. The TBPO is volatile enough to enter the reactor at a flow rate of 0.6 Ncm 3 / min without heating. The reactor is maintained at a partial vacuum of 200 mTorr, and the valve is maintained at 30 ° C. 2. 3

Temperatura filamentului reactorului se menține la 200°C, fiind inițiată formarea unui film de pDMAMS pe stratul de nailon/poliamidă care acoperă valva omogenizatorului. 25The temperature of the reactor filament is maintained at 200 ° C, the formation of a pDMAMS film on the nylon / polyamide layer covering the homogenizer valve is initiated. 25

Omogenizarea la înaltă presiune prin valva acoperită cu nailon funcționalizat determină ruperea pereților prin liză indusă de variațiile de presiune, și desfacerea 27 membranelor datorită perturbărilor induse stratului bilipidic. Stratul bilipidic din celulele de alge este atras prin interacție electrostatică de filmul de polimer cu amine terțiare. 29 Perturbarea echilibrului electrostatic local determină o rearanjare a structurii stratului bilipidic, cu slăbirea legăturilor intermoleculare responsabile de interacția hidrofobă care stabilizează 31 stratul bilipidic (rețeaua de legături de hidrogen a moleculelor de apă care înconjoară stratul bilipidic, forțele London dintre resturile hidrocarbonate de acizi grași). 33High pressure homogenization through the functionalized nylon-coated valve determines the rupture of the walls by lysis induced by pressure variations, and the disruption of 27 membranes due to disturbances induced by the bilipid layer. The bilipid layer of algal cells is attracted by electrostatic interaction of the polymer film with tertiary amines. 29 The disturbance of the local electrostatic equilibrium determines a rearrangement of the structure of the bilipid layer, with the weakening of the intermolecular bonds responsible for the hydrophobic interaction that stabilizes the bilipid layer (the hydrogen bonding network of the water molecules surrounding the bilipid layer, the London forces between hydrocarbon residues). . 33

Din omogenizatul algal rezultat se extrag lipidele cu n-hexan, în raport de 1 parte solvent organic la 1 parte omogenat. Lipidele se transesterifică prin folosirea unui catalizator 35 bazic, alcoxid de potasiu. 100 părți de ulei algal reacționează în autoclavă, sub atmosferă protectoare de azot, și la 40°C, timp de 8 h, cu o soluție obținută din 0,8 g hidroxid de sodiu 37 99,1% și 11,3 g metanol 99,9%, cu recuperarea glicerolului brut care este adus la pH neutru prin neutralizare cu acid fosforic, și utilizarea acestuia ca sursă de carbon pentru 39 suplimentarea mediului de cultivare a algelor.From the resulting algal homogenate, the lipids are extracted with n-hexane, in ratio of 1 part organic solvent to 1 part homogenate. The lipids are transesterified by the use of a basic catalyst, potassium alkoxide. 100 parts of algal oil react in the autoclave, under a protective atmosphere of nitrogen, and at 40 ° C, for 8 hours, with a solution obtained from 0.8 g sodium hydroxide 37 99.1% and 11.3 g methanol 99 , 9%, with the recovery of the crude glycerol which is brought to neutral pH by neutralization with phosphoric acid, and its use as a carbon source for supplementing the algae cultivation medium.

Transesterificarea se poate realiza prin orice alt procedeu cunoscut, cu recuperarea 41 glicerolului brut care este adus la pH neutru prin neutralizare cu acid fosforic și/sau hidroxid de potasiu, și utilizarea acestuia ca sursă de carbon pentru suplimentarea mediului de 43 cultivare a algelor.Transesterification can be accomplished by any other known process, with the recovery of crude glycerol 41 which is brought to neutral pH by neutralization with phosphoric acid and / or potassium hydroxide, and its use as a carbon source to supplement the algal cultivation medium.

Acizii nucleici și proteinele din biomasa algală delipidizată se hidrolizează cu un 45 amestec de hidrolaze. Inițial se tratează 1000 părți biomasă algală delipidizată, care are o umiditate reziduală de peste 80%, cu un amestec format din 0,25 părți proteină cu activitate 47 specifică endo-nucleazică de 1 x 106 unități endo-nuclează/mg proteină (circa 0,28 părți deThe nucleic acids and proteins in the delipidized algal biomass are hydrolyzed with a mixture of 45 hydrolases. Initially, 1000 parts delipidized algal biomass, which has a residual humidity of more than 80%, is treated with a mixture of 0.25 parts protein with 47 specific endo-nuclear activity of 1 x 10 6 endo-nuclear units / mg protein (approx. 0.28 parts of

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Benzonase, purity grade II > 90%, Merck Miliipore, Darmstad, Germania, amestec de endonucleaze din Serratia marcensens, obținut prin exprimarea genelor specifice în E. coli) și 0,25 părți proteină cu activitate specifică de 300 unități fosfatază/mg proteină (circa 0,5 părți din fosfataza alcalină purificată din cultură de Bacillus licheniformis MTCC 1483, conform procedeului descris de Pandey și Banik, 2011, Biores. Technol., 102: 4226-4231), timp de 12 h la 45°C și pH de 6,5. O unitate de Benzonase este definită ca fiind acea cantitate de enzimă care determină, în condiții standard, o creștere a absorbantei A260 cu 10 în 30 min, corespunzând la o digestie completă de 37 pg ADN. Condițiile standard de reacție sunt 1 mg/ml substrat sonicat ADN, respectiv, spermă de somon, în tampon 50 mM Tris-HCI, pH de 8,0, 0,1 mg/ml BSA, 1 mM MgCI2, incubare la 37°C. O unitate de fosfatază alcalină este definită ca fiind acea cantitate de enzimă care determină, în condiții standard, eliberarea a 1 pmoli p-nitrofenol per min. Condițiile standard sunt: 0,1 ml probă enzimatică adăugat peste 1,9 ml soluție p-nitro-fenil fosfat, sare disodică (2 mg per ml în tampon 1 M Tris-HCI, pH 10,0) și incubarea amestecului la 50°C. Orice tip de combinație de endo-nucleaze și fosfatază alcalină poate fi folosită, cu condiția de a asigura o activitate enzimatică similară în amestec.Benzonase, purity grade II> 90%, Merck Miliipore, Darmstad, Germany, a mixture of endonucleases from Serratia marcensens, obtained by expressing specific genes in E. coli) and 0.25 parts protein with specific activity of 300 units phosphatase / mg protein ( about 0.5 parts of the alkaline phosphatase purified from the culture of Bacillus licheniformis MTCC 1483, according to the procedure described by Pandey and Banik, 2011, Biores. Technol., 102: 4226-4231), for 12 hours at 45 ° C and pH of 6.5. A unit of Benzonase is defined as that amount of enzyme that, under standard conditions, causes an increase in A260 absorbance by 10 in 30 minutes, corresponding to a complete digestion of 37 µg DNA. Standard reaction conditions are 1 mg / ml sonicated DNA substrate, respectively, salmon sperm, in 50 mM Tris-HCl buffer, pH 8.0, 0.1 mg / ml BSA, 1 mM MgCl 2 , incubation at 37 ° C. An alkaline phosphatase unit is defined as that amount of enzyme that causes, under standard conditions, the release of 1 pmol p-nitrophenol per min. Standard conditions are: 0.1 ml enzyme sample added over 1.9 ml p-nitro-phenyl phosphate solution, disodium salt (2 mg per ml in 1 M Tris-HCl buffer, pH 10.0) and incubation of the mixture at 50 ° C. Any type of combination of endo-nucleases and alkaline phosphatase can be used, provided that they provide similar enzymatic activity in the mixture.

După hidroliza enzimatică a acizilor nucleici, cu amestec de endo-nucleaze și fosfatază alcalină, se hidrolizează proteinele din biomasa algală delipidizată. Se tratează 1000 părți algală delipidizată, ce are o umiditate reziduală de peste 80%, cu un amestec format din 0,1 părți proteine având activitatea specifică proteazică de 2,4 unități Anson (AU) per gram (0,1 părți Alcalase AF 2,4 L, Novozyme, Novozyme A/S, Bagvaerd, Danemarca, endo-peptidază bacteriană din Bacilluslicheniformis, cu subtilizină/serin endo-peptidază ca principal component enzimatic, având activitatea specifică de 2,4 unități Anson (AU) per gram) și 0,5 g părți proteine cu o activitate specifică aminopeptidazică de 500 LAPU/g (Flavourzyme 500 MG, Novozyme, un complex de amidopeptidaze/exo-peptidaze și endoproteaze, obținut din Aspergillus oryzae, cu o activitate de 500 LAPU/g), la pH de 6,5 și temperatura de 60°C, timp de 16 h. O unitate Anson este definită ca fiind acea cantitate de enzimă care, în condiții standard, la pH de 7,5, 25°C și 10 min timp de reacție, digeră hemoglobina denaturată cu o viteză inițială care produce într-un minut o cantitate de compuși solubili în acid tricloracetic ce dau aceeași culoare cu reactivul Folin-Ciocâlteu ca și 1 miliechivalent de tirozină. O unitate LAPU, unitate leucină aminopeptidazică, este cantitatea de enzimă care hidrolizează 1 pmol de leucin-p-nitroanilid/min, în condiții standard, 26 mM of L- leucin-p-nitroanilid ca substrat, tampon 0,1 M Tris - HCI, pH de 8,0, 40°C. Orice tip de combinație de endo-proteaze și amidopeptidaze/exo-proteaze poate fi folosită, cu condiția de a asigura o activitate enzimatică similară în amestec.After enzymatic hydrolysis of nucleic acids, with a mixture of endo-nucleases and alkaline phosphatase, the proteins from the delipidized algal biomass are hydrolyzed. Treated 1000 parts delipidized algal, which has a residual humidity of over 80%, with a mixture of 0.1 parts protein having the specific protease activity of 2.4 units Anson (AU) per gram (0.1 parts Alcalase AF 2 , 4 L, Novozyme, Novozyme A / S, Bagvaerd, Denmark, bacterial endo-peptidase from Bacilluslicheniformis, with subtilisin / serine endo-peptidase as the main enzyme component, having the specific activity of 2.4 units Anson (AU) per gram); 0.5 g protein parts with a specific aminopeptidase activity of 500 LAPU / g (Flavourzyme 500 MG, Novozyme, a complex of amidopeptidases / exo-peptidases and endoproteases, obtained from Aspergillus oryzae, with an activity of 500 LAPU / g), at pH 6.5 and temperature 60 ° C for 16 hours. An Anson unit is defined as that amount of enzyme which, under standard conditions, at pH 7.5, 25 ° C and 10 minutes reaction time , it digests denatured hemoglobin with an initial rate of production in one minute an amount of trichloroacetic acid soluble compounds which give the same color as the Folin-Ciocâlteu reagent as 1 milliequivalent tyrosine. One LAPU unit, the aminopeptidase leucine unit, is the amount of enzyme that hydrolyzes 1 pmol of leucine-p-nitroanilide / min, under standard conditions, 26 mM of L-leucine-p-nitroanilide as substrate, 0.1 M Tris buffer - HCI , pH 8.0, 40 ° C. Any type of combination of endo-proteases and amidopeptidases / exo-proteases can be used, provided that they provide similar enzymatic activity in the mixture.

Materialul algal M1 rezistent la hidroliză enzimatică, constituit predominant din (ligno)celuloză recalcitrantă, se separă prin centrifugare pe o centrifugă continuă de laborator Westfalia Laboratory Separator, model SA 1-02-175 (GEA Westfalia Separator Group, Oelde, Germania), care este operată la o viteză a discurilor de centrifugare de 10000 rpm, echivalent a 8000 x g; la o rată de alimentare de 1 L/min, cu separarea continuă a hidrolizatului enzimatic clarificat și discontinuă a concentratului de pereți celulari, ajuns la o densitate de 1100 kg/m3.The M1 algal material resistant to enzymatic hydrolysis, consisting predominantly of recalcitrant (ligno) cellulose, is separated by centrifugation on a continuous laboratory centrifuge Westfalia Laboratory Separator, model SA 1-02-175 (GEA Westfalia Separator Group, Oelde, Germany), which it is operated at a speed of centrifugal disks of 10,000 rpm, equivalent to 8000 xg; at a feed rate of 1 L / min, with the continuous separation of the clarified and discontinuous enzymatic hydrolysate of the cell wall concentrate, reached a density of 1100 kg / m 3 .

Supernatantul se reia și este ultrafiltrat tangențial pe un sistem de ultrafiltrare tangențială Prostak (Merck Miliipore, Billerica, MA, SUA), prevăzut cu o membrană Ultracel PLAC (Merck Miliipore) din celuloză regenerată, cu limită de excludere de 5 KDa. Concentrarea proteinelor hidrolizate, aminoacizi și/sau peptide în permeat este continuată până la atingerea unei concentrații de 5% azot total și 1,5% fosfortotal în permeat, controlată prin dozarea azotului total și a fosforului. Din permeat se prelevează probe care se analizează periodic pentru conținutul azot total folosind metoda Kjedahl (EN 13342-2001), și după extragere în apă regală (EN 13346-2000).The supernatant is resuspended and is ultrafiltrated tangentially on a Prostak tangential ultrafiltration system (Merck Miliipore, Billerica, MA, USA), equipped with a regenerated cellulose Ultracel PLAC (Merck Miliipore) membrane, with an exclusion limit of 5 KDa. The concentration of hydrolyzed proteins, amino acids and / or peptides in the permeate is continued until a concentration of 5% total nitrogen and 1.5% phosphorotal in the permeate is controlled, by controlling the total nitrogen and phosphorus. From the permeate samples are taken which are periodically analyzed for the total nitrogen content using the Kjedahl method (EN 13342-2001), and after extraction in royal water (EN 13346-2000).

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Materialul algal (ligno)celulozic recalcitrant M1 se convertește în bio-cărbune și bio- 1 ulei, prin piroliză asistată de microunde. Tratamentul cu microunde se realizează folosind un reactor cu microunde (Minilabotron 2000, Sairem), cu un modul de vacuum amplasatîn serie 3 (VA 2000, Milestone, Sorisole, Italia), după o trapă de vacuum răcită cu apă, pentru colectarea și condensarea vaporilor produși în timpul pirolizei. 500 g de material 5 lignocelulozic recalcitrant se introduc într-un reactor de sticlă pirex de 3 L. Se expune materialul vegetal la o putere incidență constantă de 1200 W și o frecvență de 2450 MHz, 7 timp de 20 min, sub vacuum, care inițial este de 30 mbari, și care crește până la 0,3 bari la punctul maxim de încălzire. Se obține o cantitate de 182,4 g de bio-cărbune, corespunzând 9 unei conversii de 35,9% în bio-cărbune și de 128,5 g bio-ulei, corespunzând unei conversii de 26,8% a materialului vegetal inițial în bio-ulei. 11The recalcitrant cellulose algal (ligno) material M1 is converted into bio-carbon and bio-1 oil, by microwave assisted pyrolysis. Microwave treatment is performed using a microwave reactor (Minilabotron 2000, Sairem), with a vacuum module placed in series 3 (VA 2000, Milestone, Sorisole, Italy), after a water-cooled vacuum trap, for vapor collection and condensation. produced during pyrolysis. 500 g of recalcitrant lignocellulosic material is introduced into a 3 L pyrex glass reactor. The plant material is exposed at a constant incidence power of 1200 W and a frequency of 2450 MHz, 7 for 20 min, under vacuum, which initially is 30 mbar, which increases to 0.3 bar at the maximum heating point. An amount of 182.4 g of bio-coal is obtained, corresponding to 9 with a conversion of 35.9% in bio-coal and 128.5 g of bio-oil, corresponding to a conversion of 26.8% of the initial plant material in bio-oil. 11

Cultivarea algelor unicelulare se realizează în continuare pe mediu mixotrof, rezultat din mediu lichid F1 recuperat din etapa de electrofloculare, suplimentat cu glicerina brută și 13 hidrolizate de proteină și acizi nucleici microalgali. Glicerina brută în primul ciclu este adăugată în cantitate de 2 g/L. în următoarele cicluri de cultivare, în care se introduce și 15 glicerina recuperată din biomasa cultivată mixotrof, suplimentarea este cu 5 g/L. Mediul mixotrof se suplimentează și cu 12,5 g/L hidrolizat de proteine și acizi nucleici, cu 5% N și 17 1,5% P. într-un fotobioreactortubular(Phyta Platform, Culturing Solution, Tâmpa, FL, SUA), amplasat parțial deasupra fotobioreactorului operat autotrof, se aduc 120 L de mediu 19 mixotrof. Fotobioreactorul este menținut în condiții de seră, la 22 ± 2°C în timpul zilei și 17 ± 2°C în timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, iluminat cu lumina solară, cu intensități 21 care ating 1000 μE m'2s'1 în timpul amiezii, suplimentată cu lumină cu intensitatea de 160 μΕ m'2s'1, provenită din lămpi cu halogen, atunci când intensitatea luminoasă scade sub 23The cultivation of unicellular algae is further performed on mixotrophic medium, resulting from liquid medium F1 recovered from the electroflocculation stage, supplemented with crude glycerin and 13 hydrolyzed protein and microalgal nucleic acids. Crude glycerin in the first cycle is added in the amount of 2 g / L. In the following cultivation cycles, in which 15 glycerin recovered from the mixotroph cultivated biomass is introduced, the supplement is 5 g / L. The mixotrophic medium is supplemented with 12.5 g / L hydrolyzed protein and nucleic acids, 5% N and 17 1.5% P. in a photobioreactortubular (Phyta Platform, Culturing Solution, Tâmpa, FL, USA), located partially above the autotrophic photobioreactor, 120 L of medium 19 mixotrof are added. The photobioreactor is maintained in greenhouse conditions, at 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C during the night, with a photoperiod of 12 h, illuminated with sunlight, with intensities 21 reaching 1000 μE m ' 2 s ' 1 at noon, supplemented by light with intensity of 160 μΕ m' 2 s' 1 , coming from halogen lamps, when the light intensity falls below 23

500 μΕ m'2s'1 și aerat cu 20 L de amestec gazos cu 7,5% CO2 pe min pe 100 L de mediu.500 μΕ m ' 2 s' 1 and aerated with 20 L of gas mixture with 7.5% CO 2 per min per 100 L of medium.

Se cultivă mixotrof diferite tulpini de microalge, inclusiv tulpina 424-1/CCAP 251/10 25 de Nannochloris sp., care a fost cultivată anterior autotrof. Tulpinile cultivate mixotrof au o capacitate mai ridicată de a rezista la stresurile induse de o iluminare mai intensă, și de o 27 aerarea cu gaze de ardere cu un conținut mai ridicat de bioxid de carbon datorită prezenței diferiților osmoprotectanți, inclusiv a prolinei ce reduce efectul nociv al speciilor reactive de 29 oxigen (Siripornadulsil et al., 2002, Plant Cell,14: 2837-2847). Microalgele se cultivă timp de circa 72...80 h, până la atingerea unei densități de biomasă de minimum 7,5 g/L, cu un 31 conținut de lipide de cel puțin 30%. Acumularea suplimentară de lipide se datorează suplimentării mediului de cultură cu sursă de carbon fixat, respectiv, glicerina brută. 33Various microalgae strains, including strain 424-1 / CCAP 251/10 25 of Nannochloris sp., Which was previously cultivated autotroph, were cultivated mixotrof. Mixotrophic cultivated strains have a higher capacity to withstand stresses induced by more intense lighting, and a higher combustion aeration with higher carbon dioxide content due to the presence of various osmoprotective agents, including proline that reduces the harmful effect. of 29 reactive oxygen species (Siripornadulsil et al., 2002, Plant Cell, 14: 2837-2847). Microalgae are cultivated for about 72 ... 80 h, until a biomass density of at least 7.5 g / L is reached, with a lipid content of at least 30%. The additional accumulation of lipids is due to the supplementation of the culture medium with fixed carbon source, respectively, crude glycerine. 33

Se recoltează biomasa prin electrofloculare și flotație, aplicându-se același procedeu ca în cazul culturii autotrofe descris mai sus. Se procedează similar la omogenizarea la înaltă 35 presiune a biomasei de alge, și la extragerea lipidelor din omogenizatul de microalge, prin folosire de n-hexan, urmată de recuperarea prin distilare a solvenților și separarea lipidelor. 37 Se transesterifică lipidelor extrase, cu recuperarea glicerinei brute care este utilizată, după aducere la pH neutru cu acid fosforic, ca sursă de carbon pentru suplimentarea adițională 39 a mediului mixotrof de cultivare a algelor, în concentrație adițională de 3 g/L.Biomass is harvested by electroflocculation and flotation, applying the same process as in the case of autotrophic culture described above. The procedure is similar to the high pressure homogenization of algal biomass, and the extraction of lipids from the microalgae homogenate, using n-hexane, followed by solvent distillation recovery and lipid separation. 37 It is transesterified to the extracted lipids, with the recovery of the crude glycerin which is used, after being brought to neutral pH with phosphoric acid, as a carbon source for the additional supplementation 39 of the mixotrophic medium of algal cultivation, at an additional concentration of 3 g / L.

Hidroliza enzimatică a biomasei delipidizate se realizează cu un amestec de 41 hidrolaze, proteaze, amidopeptidaze și β-glucanaze. Inițial se utilizează un amestec format din 0,25 părți complex de hidrolaze produs de Trichoderma vinde, cu 200 unități β-glucan 43 Botrytis per g, la pH de 5, temperatura de 50°C, la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată. Se menține timp de 12 h la 50°C și pH de 5. 45The enzymatic hydrolysis of the delipidized biomass is performed with a mixture of 41 hydrolases, proteases, amidopeptidases and β-glucanases. Initially a mixture of 0.25 parts hydrolase complex produced by Trichoderma is used, with 200 β-glucan units 43 Botrytis per g, at pH 5, temperature 50 ° C, at 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as dry substance. Keep for 12 hours at 50 ° C and a pH of 5.45

Complexul de hidrolaze folosit este Glucanex 200 G (Novozyme A/S), un amestec de enzime litice din Trichoderma harzianum, care include celulaze, β 1-3 și β 1-6 glucanaze, 47 proteaze și chitinaze. O unitate β-glucan Botrytis este definită ca fiind acea cantitate de enzimă care, în condiții standard, la 30,0°C, pH de 4,4, timp de 10 min, eliberează 1 mmol 49 de grupări reducătoare carbohidrați (calculate ca glucoză) per min.The hydrolase complex used is Glucanex 200 G (Novozyme A / S), a mixture of lithic enzymes from Trichoderma harzianum, which includes cellulases, β 1-3 and β 1-6 glucanases, 47 proteases and chitinases. A Botrytis β-glucan unit is defined as that amount of enzyme which, under standard conditions, at 30.0 ° C, pH 4.4, for 10 minutes, releases 1 mmol 49 carbohydrate reducing groups (calculated as glucose ) for me.

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

După hidroliza enzimatică parțială a polizaharidelor și a proteinelor din peretele celular, cu amestec de complex de hidrolaze produs de Trichoderma viride, se finalizează hidroliza proteinelor din biomasa algală delipidizată. Se tratează 1000 părți algală delipidizată și tratată anterior cu enzime litice din T. viride, care are o umiditate reziduală de peste 80%, cu un amestec format din 0,1 părți proteine având activitatea specifică proteazică de 2,4 unități Anson (AU) per gram (0,1 părți Alcalase AF 2,4 L, Novozyme), și 0,5 g părți proteine cu o activitate specifică aminopeptidazică de 500 LAPU/g (Flavourzyme 500 MG, Novozyme), la pH de 6,5 și temperatura de 60°C, timp de 16 h.After partial enzymatic hydrolysis of polysaccharides and cell wall proteins, with mixture of hydrolase complex produced by Trichoderma viride, the hydrolysis of proteins from delipidized algal biomass is completed. Treated 1000 parts algal delipidized and previously treated with lytic enzymes of T. viride, which has a residual humidity of over 80%, with a mixture of 0.1 parts proteins having the specific protease activity of 2.4 units Anson (AU) per gram (0.1 parts Alcalase AF 2.4 L, Novozyme), and 0.5 g parts protein with a specific aminopeptidase activity of 500 LAPU / g (Flavourzyme 500 MG, Novozyme), at pH 6.5 and temperature at 60 ° C for 16 hours.

Hidrolizatul de proteine, oligozaharide și fitohormoni se concentrează prin evaporare în vid, până la 10% substanță uscată determinată refractometric, prin folosirea unui evaporator sub vid Simax de 5 L/h (Kavalier, Sazava, Cehia). Concentratul de extract enzimatic microalgal se usucă prin pulverizare, folosind un uscător prin pulverizare de mici dimensiuni (Niro Minor Unit™, GEA Process Engineering A/S, Soborg, Danemarca), la o temperatură de intrare de 15O...165°C și la o temperatură de ieșire de 75...80°C. Pulberea rezultată se granulează în pat fluidizat, format într-un granulator în pat fluidizat Mini-Glatt (Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Weimar, Germania), prin injectarea de aer la o presiune de 2,5 bari și cu un debit de 65...85 m3/h. Granulatorul este operat la o temperatură de 55°C în timpul umectării prin stropire cu soluție de alcool etilic 15%, pentru aglomerare, și de 75°C în timpul uscării granulelor poroase formate.The hydrolysate of proteins, oligosaccharides and phytohormones is concentrated by evaporation in vacuo, up to 10% refractometrically determined dry matter, using a 5 L / h Simax vacuum evaporator (Kavalier, Sazava, Czech Republic). The microalgal enzyme extract concentrate is spray dried using a small spray dryer (Niro Minor Unit ™, GEA Process Engineering A / S, Soborg, Denmark) at an inlet temperature of 15O ... 165 ° C and at an outlet temperature of 75 ... 80 ° C. The resulting powder is granulated in fluidized bed, formed in a Mini-Glatt fluidized bed granulator (Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Weimar, Germany), by injecting air at a pressure of 2.5 bar and with a flow rate of 65 ... 85 m 3 / h. The granulator is operated at a temperature of 55 ° C during wetting by spraying with 15% ethyl alcohol solution for agglomeration, and 75 ° C during drying of the porous granules formed.

Extracția hidrolitică a biomasei algale delipidizate cu un amestec de hidrolaze produs de Trichoderma determină formarea din materialul vegetal a unui amestec de compuși de hidroliză, în special β-oligozaharide, care prezintă un tipar molecular similar celui asociat distrugerilor (de perete celular). Un astfel de tipar molecular determină la plante activarea răspunsului de apărare din plante - a se vedea, de exemplu, review-ul Hermosa et al., 2013, Int. Microb., 16: 69-80.Hydrolytic extraction of algal biomass delipidized with a mixture of hydrolases produced by Trichoderma causes the formation of a mixture of hydrolysis compounds, especially β-oligosaccharides, which have a molecular pattern similar to that associated with destruction (cell wall). Such a molecular pattern determines the activation of the defense response in plants in plants - see, for example, the review Hermosa et al., 2013, Int. Microb., 16: 69-80.

Activarea răspunsului de apărare din plante de către oligozaharidele formate în extractul enzimatic din microalge delipidizate a fost verificată prin determinarea alcalinizării mediului de cultură a unei suspensii de celule de tutun pe mediu Murashige și Skoog cu pH inițial de 5,8 (Duchefa Biochemie, Haarlem, Olanda), suplimentat cu 0,2 g L'1 2,4-D, 1 mg L'1 tiamină, 100 mg L'1 mio-inozitol, 200 mg L'1 KH2PO4, și 30 g L'1 de zaharoză, conform metodei descrise de Klarzynski et al. 2000, Plant Physiol, 124: 1027-1038. S-a lucrat comparativ cu un produs standard reprezentat de laminarină din Laminaria digitala (Sigma Aldrich). O doză de 250 pg/ml extract enzimatic de microalge, realizat conform procedeului de mai sus, a determinat o alcalinizare de 1,8 unități pH, similară cu cea produsă de 100 pg/ml laminarină. Laminarina este omologată ca biofungicid pentru combaterea bolilor foliare la legume și pomi fructiferi, prin activarea sistemică a rezistenței plantelor de cultură, deci și compușii rezultați prin extracția enzimatică a biomasei de microalge delipidizate cultivate mixotrof, care conțin β-oligozaharide, obținuți prin procedeul descris mai sus, și care au o activitate biologică similară, de elicitori ai răspunsului de apărare/rezistenței sistemice la plante pot fi utilizați ca biofungicide, pentru protecția plantelor de cultură, în special a legumelor și a pomilor fructiferi.Activation of the plant defense response by the oligosaccharides formed in the enzyme extract from delipidated microalgae was verified by determining the culture medium alkalization of a suspension of tobacco cells on Murashige and Skoog medium with an initial pH of 5.8 (Duchefa Biochemie, Haarlem, Holland), supplemented with 0.2 g L ' 1 2,4-D, 1 mg L' 1 thiamine, 100 mg L ' 1 myo-inositol, 200 mg L' 1 KH 2 PO 4 , and 30 g L ' 1 of sucrose, according to the method described by Klarzynski et al. 2000, Plant Physiol, 124: 1027-1038. It was compared to a standard product represented by laminarine from Laminaria digitala (Sigma Aldrich). A dose of 250 µg / ml microalgae enzyme extract, carried out according to the above procedure, determined an alkalization of 1.8 pH units, similar to that produced by 100 µg / ml laminarin. Laminarine is approved as a biofungicide for the control of foliar diseases in vegetables and fruit trees, by systemic activation of the resistance of the crop plants, so also the compounds resulting by the enzymatic extraction of the biomass of delipidized microalgae cultivated mixotroph, which contain β-oligosaccharides, proc. above, and which have a similar biological activity, elicitors of the defense / systemic resistance response to plants can be used as biofungicides, for the protection of crop plants, especially vegetables and fruit trees.

Hidrolizatul de proteine, oligozaharide și fitohormoni, uscat și granulat, a fost testat și în condiții de seră, pe plante de tomate, pentru a verifica acțiunea osmoprotectantă a prolinei din hidrolizatele proteice și a glicinbetainei. Plantele de tomate (Lycopersicum esculentum ev. Cristal F1), răsaduri de 60 de zile, au fost transplantate în vase de vegetație de 25 cm și 50 cm înălțime, în care s-au introdus câte 5 L de substrat de creștere îmbogățit cu nutrienți, pentru primele săptămâni de creștere (Canna Terra Professional Plus, Canna Internațional BV, Oosterhout, Olanda). Vasele de vegetație au fost menținute în condiții deThe hydrolysate of proteins, oligosaccharides and phytohormones, dried and granulated, was also tested in greenhouse conditions, on tomato plants, to verify the osmoprotective action of proline from protein hydrolyzates and glycinebetaine. Tomato plants (Lycopersicum esculentum ev. Cristal F1), 60-day-old seedlings, were transplanted in 25 cm and 50 cm high vegetation pots, where 5 L of nutrient-enriched growth substrate were introduced, for the first weeks of growth (Canna Terra Professional Plus, Canna International BV, Oosterhout, The Netherlands). The vegetation vessels have been maintained under conditions

RO 130238 Β1 seră, la 22 ± 2°C în timpul zilei și 17 ± 2°C în timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, 1 suplimentată cu lumină cu intensitatea de 160 mcE/m2/s, provenită din lămpi cu halogen, atunci când intensitatea luminoasă scădea sub 500 mcE/m2/s. Experimentul a durat 3 56 de zile. Substratul conținea rezerve de nutrienți inițiale, astfel încât plantele au fost fertilizate numai o singură dată, după 28 de zile de la transplantare, prin aplicarea a 100 ml 5 de soluție nutritivă 1 g/L de îngrășământ 20-8-20 (N-P2O5-K2O, Eurofertil, TimacAgro România). Experimentul a fost organizat în bloc randomizat cu câte 4 repetiții pentru fiecare 7 variantă, fiecare repetiție incluzând câte 5 plante. Variantele testate experimental au inclus și martori stropiți cu apă, stresat hidric și nestresat, și un produs de referință, Maxicrop 9 Original (MaxiCrop, Corby, Marea Britanie), care conține 8% substanță uscată extrasă din Ascophyllum nodosum. Aceste variante experimentale au fost: 11RO 130238 Β1 greenhouse, at 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C during the night, with a photoperiod of 12 h, 1 supplemented with light with intensity of 160 mcE / m 2 / s, from lamps with halogen, when the light intensity dropped below 500 mcE / m 2 / s. The experiment lasted 3 56 days. The substrate contained initial nutrient reserves, so that the plants were fertilized only once, after 28 days after transplantation, by applying 100 ml 5 of nutrient solution 1 g / L of fertilizer 20-8-20 (NP 2 O 5 -K 2 O, Eurofertil, TimacAgro Romania). The experiment was organized in randomized block with 4 repetitions for each 7 variants, each repetition including 5 plants. The experimentally tested variants also included water-sprayed, water-stressed and non-stressed controls, and a reference product, Maxicrop 9 Original (MaxiCrop, Corby, UK), which contains 8% dry matter extracted from Ascophyllum nodosum. These experimental variants were: 11

V! - martor nestresat hidric, tratat cu apă; 2 tratamente x 2 ml per plantă echivalentV! - water-stressed control, treated with water; 2 treatments x 2 ml per equivalent plant

100 L/ha;13100 L / ha; 13

V2 - martor stresat hidric, tratat cu apă, 2 tratamente x 2 ml per plantă echivalentV 2 - water stressed control, treated with water, 2 treatments x 2 ml per equivalent plant

100 L/ha;15100 L / ha; 15

V3 - nestresat hidric, tratat cu Maxicrop Original, 2 tratamente x 2 ml soluțieV 3 - water-stressed, treated with Maxicrop Original, 2 treatments x 2 ml solution

0,48% per plantă, echivalent 6 L cu 8% s.u. în 100 L/ha;170.48% per plant, equivalent 6 L with 8% s.u. in 100 L / ha; 17

V4 - stresat hidric, tratat cu Maxicrop Original, 2 tratamente x 2 ml soluțieV 4 - water stressed, treated with Maxicrop Original, 2 treatments x 2 ml solution

0,48% per plantă, echivalent 6 L cu 8% s.u. în 100 L/ha;190.48% per plant, equivalent 6 L with 8% s.u. in 100 L / ha; 19

V5 - nestresat hidric, tratat cu produs conform exemplului, 2 tratamente x 2 ml soluțieV 5 - water-stressed, treated with the product according to the example, 2 treatments x 2 ml solution

0,5% per plantă, echivalent 0,5 kg în 100 L/ha;210.5% per plant, equivalent 0.5 kg in 100 L / ha; 21

V6 - stresat hidric, tratat cu produs conform exemplului, 2 tratamente x 2 ml soluțieV 6 - water stress, treated with product according to the example, 2 treatments x 2 ml solution

0,5% per plantă, echivalent 0,5 kg în 100 L/ha.230.5% per plant, equivalent 0.5 kg in 100 L / ha.23

Tratamentele s-au aplicat în a 2-a și a 29-a zi după transplantare, prin stropirea fiecărei plante cu ajutorul un atomizor de sticlă cu dop metalic și pară de cauciuc (model 25 15-RD, DeVilbiss Healthcare, Somerset, PA, SUA). Martorul nestresat hidric a fost udat o dată la cinci zile la 100% capacitate de câmp, iar variantele stresate hidric au fost udate la 27 două săptămâni la 100% capacitate de câmp. La sfârșitul celor 8 săptămâni de la transplantare s-a desființat experiența, determinându-se parametrii morfologici ai plantelor, 29 respectiv, înălțimea plantelor, lungimea rădăcinii, numărul de frunze și suprafața frunzelor, ca și masa de fructe coapte per plantă. în recolta de roșii s-a determinat seleniul, prin 31 spectrofotometrie de absorbție atomică, cu generare de hidruri (Tinggi et al., 1992, J. Food Comp. Anal. 5, 269-280). Datele s-au prelucrat prin analiza variantei (ARM 8, Gylling Data 33 Management, Brookings, SD, SUA).The treatments were applied on the 2nd and 29th day after the transplant, by sprinkling each plant with a glass atomizer with a metal stopper and a rubber stopper (model 25 15-RD, DeVilbiss Healthcare, Somerset, PA, US). Water-stressed control was watered every five days at 100% field capacity, and water-stressed variants were watered at 27 two weeks at 100% field capacity. At the end of the 8 weeks after transplantation the experience was canceled, determining the morphological parameters of the plants, 29 respectively, the height of the plants, the length of the root, the number of leaves and the surface of the leaves, as well as the mass of ripe fruits per plant. Selenium was determined in the tomato crop by 31 atomic absorption spectrophotometry with hydride generation (Tinggi et al., 1992, J. Food Comp. Anal. 5, 269-280). Data were processed by variant analysis (ARM 8, Gylling Data 33 Management, Brookings, SD, USA).

Rezultatele sunt prezentate în tabelul 2 de mai jos. Hidrolizatul de proteine, 35 oligozaharide și fitohormoni, obținut conform procedeului descris de această invenție, stimulează creșterea plantelor și ameliorează rezistența plantelor de tomate la stresul hidric. 37The results are presented in table 2 below. Protein hydrolyzate, 35 oligosaccharides and phytohormones, obtained according to the process described by this invention, stimulates plant growth and improves the resistance of tomato plants to water stress. 37

Acțiunea compoziției realizate este similară cu cea a produsului de referință utilizat, un extract de macro-alge, care conține 8% substanță uscată extrasă din Ascophyllum nodosum. 39 Ingredientele active care acționează asupra plantelor de tomate, determinând creșterea rezistenței al stresul hidric, și stimulând creșterea și dezvoltarea, suntfitohormonii (în special 41 citochinină), aminoacizii precursori de fitohormoni, pralina și betaina cu acțiune osmoprotectantă. 43The action of the achieved composition is similar to that of the reference product used, a macro-algae extract, which contains 8% dry matter extracted from Ascophyllum nodosum. The active ingredients that act on tomato plants, increasing the resistance of water stress, and stimulating growth and development, are phytohormones (especially 41 cytokinins), phytohormone precursor amino acids, praline and betaine with osmoprotective action. 43

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Tabelul 2Table 2

Influența tratamentelor cu compoziții realizate conform invenției, asupra plantelor de tomate, stresate și nestresate hidric*The influence of treatments with compositions made according to the invention, on tomato, stressed and non-stressed water plants *

Variantă experimentală Experimental variant înălțime plante (cm) plant height (cm) Lungime rădăcini (cm) Root length (cm) Număr frunze Number of leaves Suprafață frunze (mm2)Leaf surface (mm 2 ) Producție medie** (g fructe coapte/plantă) Average production ** (g ripe fruit / plant) V, martor nestresat hidric, tratat cu apă V, water-stressed control, treated with water 56,15±1,74b 56.15 ± 1,74b 54,42±0,84b 54.42 ± 0,84b 32,00±5,2b 32.00 ± 5,2b 669,47±6,12b 669.47 ± 6,12b 315±42,4b 315 ± 42,4b V2 martor stresat hidric, tratat cu apăV 2 water-stressed control, treated with water 42,02±3,64c 42.02 ± 3,64c 34,75±3,12c 34.75 ± 3,12c 22,50±2,2c 22.50 ± 2,2c 527,50±2,92c 527.50 ± 2,92c 182±32,6c 182 ± 32,6c V3 nestresat hidric, Maxicrop Original, 2x 0,48% echiv. 6 litri 8% s.u. în 100 l/haV 3 non- stressed water, Maxicrop Original, 2x 0.48% equiv. 6 liters 8% su in 100 l / ha 62,30±3,42a 62.30 ± 3.42 53,50±2,39b 53.50 ± 2,39b 33,00±2,1b 33.00 ± 2,1b 675,58±2,92ab 675.58 ± 2,92ab 373±28,2a 373 ± 28.2 V4 stresat hidric, Maxicrop Original, 2x 0,48% echiv. 6 litri cu 8% s.u. în 100 l/haV 4 water stressed, Maxicrop Original, 2x 0.48% equiv. 6 liters with 8% su in 100 l / ha 52,50±2,89b 52.50 ± 2,89b 53,20±1,93b 53.20 ± 1,93b 32,20±3,8b 32.20 ± 3,8b 663,16±5,84ab 663.16 ± 5,84ab 302±38,6b 302 ± 38,6b V5 nestresat hidric, tratat cu produs cf. ex., 2x 0,5% echiv. 0,5 kg în 100 l/haV 5 non- stressed water, treated with product cf., 2x 0.5% equiv. 0.5 kg in 100 l / ha 63,25±1,49a 63.25 ± 1.49 57,25±1,22a 57.25 ± 1.22 43,50±4,4a 43.50 ± 4,4a 709,21 ±4,59a 709.21 ± 4.59a 364±22,4a 364 ± 22.4 V6 stresat hidric, tratat cu produs cf. ex., 2 x 0,5% echiv. 0,5 kg în 100 l/ha;V 6 water stressed, treated with product cf., 2 x 0.5% equiv. 0.5 kg in 100 l / ha; 52,50±4,64b 52.50 ± 4,64b 52,20±1,82b 52.20 ± 1,82b 33,01±2,6b 33.01 ± 2,6b 662,16±8,24b 662.16 ± 8,24b 319±35,6b 319 ± 35,6b

‘Valorile urmate de aceeași literă nu diferă semnificativ pentru P > 0,05; Producția pe 30 zile ciclu de înflorire - fructificare.'The values followed by the same letter do not differ significantly for P> 0.05; Production for 30 days flowering cycle - fruiting.

Materialul recalcitrant M2 rezistent la hidroliză se convertește în bio-cărbune și bioulei. 500 g de material lignocelulozic recalcitrant M2 se introduc într-un reactor de sticlă pirex de 3 L. Se expune materialul vegetal la o putere incidență constantă de 1200 W și o frecvență de 2450 MHz, timp de 20 min, sub vacuum, care inițial este de 30 mbari, și care crește până la 0,3 bari la punctul maxim de încălzire. Se obține o cantitate de 173,6 g biocărbune, corespunzând unei conversii de 34,2% în bio-cărbune și de 132,3 g bio-ulei, corespunzând unei conversii de 27,6% a materialului vegetal inițial în bio-ulei.The recalcitrant material M2 resistant to hydrolysis is converted to bio-coal and bio-coal. 500 g of recalcitrant lignocellulosic material M2 is introduced into a 3 L pyrex glass reactor. The plant material is exposed at a constant incidence power of 1200 W and a frequency of 2450 MHz, for 20 min, under vacuum, which is initially of 30 mbar, which increases to 0.3 bar at the maximum heating point. An amount of 173.6 g of biofuel is obtained, corresponding to a conversion of 34.2% in bio-coal and 132.3 g of bio-oil, corresponding to a conversion of 27.6% of the initial plant material into bio-oil.

Bio-cărbunele rezultat din material M1 și M2 se reunește și se trece într-o coloană. Se utilizează, în raport de 3 g bio-cărbune la 1 L de mediu, pentru purificarea suplimentară a mediului lichid recuperat F2. Cele 366 g de bio-cărbune format din materialul algal recalcitrant la hidroliză algală sunt utilizabile pentru a purifica peste 120 L de mediu lichid recuperat F2.The bio-coal resulting from material M1 and M2 meets and passes into a column. It is used, in the ratio of 3 g bio-carbon to 1 L of medium, for the further purification of the recovered liquid medium F2. The 366 g of bio-carbon formed from the recalcitrant algal material upon algal hydrolysis are usable to purify over 120 L of recovered F2 liquid medium.

în mediul de cultură mixotrof și în mediul lichid F2 purificat (recuperat după electrofloculare și flotație și trecut pe coloană de bio-cărbune) s-au determinat conținuturile de TEPs (utilizând metoda spectrofotometrică descrisă de Arruda et al., 2004, Talanta, 62: 81-85) și de peroxizi lipidici (Hodges et al. 1999, Planta 207: 604-611).In the mixotrophic culture medium and in the purified F2 liquid medium (recovered after electroflocculation and flotation and passed on the bio-carbon column), the contents of TEPs (using the spectrophotometric method described by Arruda et al., 2004, Talanta, 62) were determined: 81-85) and lipid peroxides (Hodges et al. 1999, Plant 207: 604-611).

Conținutul de TEPs se reduce de la 7,4 mg/L în mediul de cultură inițial mixotrof la 0,2 mg/L, după procesul de electrofloculare și de purificare pe bio-cărbune. Așa cum s-a arătat, valorile de sub 1,5 mg/L reduc semnificativ riscul formării fotobiofilmelor (Discart et al. 2014, Bioresource Technology 152:321-328). Nivelul de peroxizi lipidici, estimat ca malondialdehidă, se reduce de la 4,6 pmoli/ml în mediul de cultură inițial la 0,4 pmoli/ml, după procesul de electrofloculare și de purificare pe bio-cărbune, cu mult sub valorile care pot determina fenomene inhibitorii în culturile de microalge (Bos ma et al., 2008, Biotechnology and Bioengineering, 101: 1108-1114).The content of TEPs is reduced from 7.4 mg / L in the initial mixotrophic culture medium to 0.2 mg / L, after the process of electroflocculation and purification on bio-coal. As shown, values below 1.5 mg / L significantly reduce the risk of photobiofilm formation (Discart et al. 2014, Bioresource Technology 152: 321-328). The level of lipid peroxides, estimated as malondialdehyde, is reduced from 4.6 pmol / ml in the initial culture medium to 0.4 pmol / ml, after the process of electroflocculation and purification on bio-coal, well below the values that can determine inhibitory phenomena in microalgae cultures (Bos ma et al., 2008, Biotechnology and Bioengineering, 101: 1108-1114).

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Bio-cărbunele utilizat pentru purificarea mediului lichid de cultură a fost recuperat, 1 fiind utilizabil ca ameliorator de sol. Bio-cărbunele recuperat a fost analizat conform EBC (2012), „European Biochar Certificate - Guidelines for a Sustainable Production of 3 Biochar., European Biochar Foundation (EBC), Arbaz, Switzerland. Probele au fost analizate din punctai vedere al conținutului de apă, conform DIN 51718, cu un aparat HR 73 5The bio-coal used to purify the liquid culture medium was recovered, 1 being usable as a soil improver. The recovered bio-coal was analyzed according to EBC (2012), "European Biochar Certificate - Guidelines for a Sustainable Production of 3 Biochar., European Biochar Foundation (EBC), Arbaz, Switzerland. The samples were analyzed from the point of view of the water content, according to DIN 51718, with a device HR 73 5

Halogen Moisture 02 Analyzer (MetlerToledo, Columbus, OH, SUA), conținutul de cenușă după carbonizare la 550°C, prin analogie cu prevederile standardului de analiză DIN 7 51719/EN 14775, conținutul de carbon, hidrogen, azot, sulf și oxigen (calculat), conform metodelor standard de analiză DIN 51732, DIN 51732, DIN 51724-3, respectiv, DIN 51733, 9 prin folosirea unui aparat de analiză elementală 2400 series II CHNS/O Analyzer (Perkin Elmer, Waltham, MA, SUA), elementele potențial toxice și microelementele, respectiv, Pb, 11 Cd, Cu, Ni, Hg, Zn, Cr, B, Mn, după digestie cu microunde, conform EN ISO 17294-2/EN 1483, utilizând un digestor cu microunde Speed Vave (Bergoff, Eningen, Germania) și un 13 spectrometru ICP-OESOptima2100 (Perkin Elmer), elementele principale, P, Mg, Ca, K, Na, Fe, S, conform EN IS011885/EN IS0 17294-2, hidrocarburile policiclice aromatice, conform 15 EN 15527, după extracție cu toluen, prin gaz-cromatografie cuplată cu spectrometrie de masă, folosind sistem Agilent 7890 A/B GC 7000 C triplu quad MS/MS Bundle 11-134 17 (Agilent Technologies), valoarea pH conform metodei standard DIN ISO 10390 (CaCI2), folosind un aparat multiparametric C932 T (Consort, Turnhout, Belgia), suprafața specifică, 19 conform metodei BET (Brunauer, Emmett and Teller), conform ISO 9277, folosind un analizor Gemini 2375 (Micromeritics, Norcross, GA, SUA). 21Halogen Moisture 02 Analyzer (MetlerToledo, Columbus, OH, USA), ash content after carbonization at 550 ° C, by analogy with the provisions of analysis standard DIN 7 51719 / EN 14775, carbon, hydrogen, nitrogen, sulfur and oxygen content ( calculated), according to standard analysis methods DIN 51732, DIN 51732, DIN 51724-3, respectively, DIN 51733, 9 using a 2400 series II elemental analysis apparatus CHNS / O Analyzer (Perkin Elmer, Waltham, MA, USA), potentially toxic elements and microelements, respectively, Pb, 11 Cd, Cu, Ni, Hg, Zn, Cr, B, Mn, after microwave digestion, according to EN ISO 17294-2 / EN 1483, using a Speed Vave microwave digester ( Bergoff, Eningen, Germany) and a 13 ICP-OESOptima2100 (Perkin Elmer) spectrometer, the main elements, P, Mg, Ca, K, Na, Fe, S, according to EN IS011885 / EN IS0 17294-2, polycyclic aromatic hydrocarbons, according to 15 EN 15527, after toluene extraction, by gas chromatography coupled with mass spectrometry, fo Osil system Agilent 7890 A / B GC 7000 C triple quad MS / MS Bundle 11-134 17 (Agilent Technologies), pH value according to standard method DIN ISO 10390 (CaCI 2 ), using a C932 T multiparametric device (Consort, Turnhout, Belgium ), the specific surface area, 19 according to the BET method (Brunauer, Emmett and Teller), according to ISO 9277, using a Gemini 2375 analyzer (Micromeritics, Norcross, GA, USA). 21

Rezultatele obținute sunt prezentate în tabelul 2, comparativ cu valorile stabilite de European Biochar Foundation (EBC) pentru bio-cărbunele din categoria premium. Aceste 23 rezultate demonstrează că bio-cărbunele obținut prin aplicarea procedeului conform invenției, prin piroliza asistată de microunde a materialului recalcitrant din alge, se încadrează în 25 categoria premium EBC.The results obtained are presented in table 2, compared with the values established by the European Biochar Foundation (EBC) for bio-coal in the premium category. These 23 results demonstrate that the bio-coal obtained by applying the process according to the invention, by microwave-assisted pyrolysis of the recalcitrant material from algae, falls into the 25 EBC premium category.

Bio-cărbunele astfel obținut reprezintă un ameliorator de sol. Bio-cărbunele aplicat 27 ca ameliorator de sol reprezintă o formă durabilă de stocare a carbonului în sol, care determină o serie de efecte benefice din punct de vedere al mediului (de exemplu: reducerea 29 spălării și levigării produselor agrochimice din sol) și al producțiilor agricole (Xu et al., 2012. CLEAN-Soil, Air, Water, 40(10), 1093-1098). 31The bio-coal thus obtained represents a soil improver. Bio-charcoal applied 27 as a soil improver is a sustainable form of carbon storage in the soil, which causes a number of environmentally beneficial effects (for example, reducing the 29 washing and smoothing of soil agrochemicals) and yields. agricultural (Xu et al., 2012. CLEAN-Soil, Air, Water, 40 (10), 1093-1098). 31

Tabelul 3Table 3

Parametrii de calitate ai bio-cărbunelui obținut prin aplicarea procedeului 33 conform invenției, prin piroliza asistată de microunde a materialului lignocelulozic recalcitrant provenit din E. arvense 35The quality parameters of the bio-coal obtained by applying process 33 according to the invention, by microwave assisted pyrolysis of recalcitrant lignocellulosic material from E. arvense 35

Caracteristică calitate Feature quality Limite Euro-Charpremium Euro-Charpremium limit Bio-cărbune conform procedeu Bio-coal according to the process Umiditate Humidity <5% <5% 4,57% 4.57% Carbon total Total carbon > 50% > 50% 57,4% 57.4% Carbon organic Organic carbon 10-40% 10-40% 35,5% 35.5% Raport molar H/C H / C molar ratio < 0,6 <0.6 0,47 0.47 Raport molar H/O H / O molar ratio < 0,4 <0.4 0,34 0.34 Elemente nutritive Nutrients 1-40% 1-40% 5,53% 5.53%

RO 130238 Β1RO 130238 Β1

Tabelul 3 (continuare)Table 3 (continued)

Caracteristică calitate Feature quality Limite Euro-Charpremium Euro-Charpremium limit Bio-cărbune conform procedeu Bio-coal according to the process P P 2,16% 2.16% Mg mg 0,46% 0.46% Ca That 0,89% 0.89% K K 1,53% 1.53% Fe Fe 0,03% 0.03% S S 0,48% 0.48% Metale grele/microelemente metals heavy / trace Pb Pb Pb < 120 g/tSU; Pb <120 g / tSU; 12,3±1,9 12.3 ± 1.9 Cd CD Cd < 1 g/t SU; Cd <1 g / t SU; 0,41 ±0,08 0.41 ± 0.08 Cu With Cu < 100 g/tSU; Cu <100 g / tSU; 10,6±1,5 10.6 ± 1.5 Ni us Ni < 30 g/t SU; Ni <30 g / t SU; 6,0±0,8 6.0 ± 0.8 Hg Hg Hg < 1 g/t SU; Hg <1 g / t SU; 0,05±0,01 0.05 ± 0.01 Zn Zn Zn < 400 g/t SU; Zn <400 g / t SU; 273,2±16,3 273.2 ± 16.3 Cr Cr Cr < 80 g/t SU Cr <80 g / t SU 36,7±4,12 36.7 ± 4.12 Suprafață specifică Specific surface >150 m2/g> 150 m 2 / g 294 m2/g294 m 2 / g PH PH <10 <10 8,3 8.3

în mediul lichid recuperat F2 și purificat prin trecere pe bio-cărbunele obținut din material M1 și M2 se determină conținutul de azotat, fosfat și sulfat, și se completează acestea până la nivelul din mediul de cultură lichid Zarrouk inițial. Mediul lichid recuperat F2 completat se folosește pentru cultivarea autotrofă a microalgelor, reluându-se ciclul de cultivare continuă.In the liquid medium recovered F2 and purified by passage on the bio-coal obtained from material M1 and M2, the content of nitrogen, phosphate and sulfate is determined, and these are completed up to the level of the culture medium Zarrouk liquid initially. The recovered liquid medium F2 completed is used for autotrophic cultivation of microalgae, resuming the continuous cultivation cycle.

Claims (11)

Revendicări 1Claims 1 1. Procedeu conform invenției, caracterizat prin aceea că include următoarele 3 etape: cultivarea autotrofă a microalgelorîntr-un fotobioreactortubular, pe un mediu mineral, care include, după primul ciclu, mediu lichid recirculat F2; recoltarea biomasei de alge 5 cultivate pe mediu autotrof prin electrofloculare și flotație, cu recuperarea mediului lichid F1, și utilizarea acestuia pentru mediul lichid mixotrof de cultivare a microalgelor; ruperea 7 celulelor de microalge separate prin flotație prin omogenizare la înaltă presiune; extragerea lipidelor din omogenizatul de microalge, prin folosire de solvenți organici, urmată de 9 recuperarea prin distilare a solvenților, și separarea lipidelor; transesterificarea lipidelor, cu recuperarea glicerinei brute, care este utilizată, după aducere la pH neutru cu acid fosforic, 11 drept sursă de carbon pentru suplimentarea mediului mixotrof de cultivare a algelor, în concentrație de 2 g/L; hidroliza enzimatică a biomasei delipidizate cu un amestec de 13 hidrolaze, fosfataze, nucleaze, proteaze și amidopeptidaze; separarea prin centrifugare la 8000 x g a materialului microalgal rezistent la hidroliza enzimatică M1, constituit predominant 15 din (ligno)celuloză recalcitrantă, și prelucrarea ulterioară a acestui material la bio-cărbune; normalizarea hidrolizatului de proteine și acizi nucleici prin uItrafiItrare tangențială; cultivarea 17 algelor unicelulare pe mediu mixotrof, obținut prin suplimentarea mediului mineral F1 recuperat, cu glicerină brută, și hidrolizate de proteină și acizi nucleici microalgali; recoltarea 19 biomasei de alge cultivate pe mediu mixotrof prin electrofloculare și flotare, cu separarea mediului lichid F2 și a biomasei de microalge cultivate mixotrof; omogenizarea la înaltă 21 presiune a biomasei de alge, și extragerea lipidelor din omogenizatul de microalge, prin folosire de solvenți organici, urmată de recuperarea prin distilare a solvenților, și separarea 23 lipidelor; transesterificarea lipidelor extrase, cu recuperarea glicerinei brute, care este utilizată, după aducere la pH neutru cu acid fosforic, drept sursă de carbon pentru 25 suplimentarea adițională a mediului mixotrof de cultivare a algelor, în concentrație adițională de 3 g/L; hidroliza enzimatică a biomasei delipidizate cu un amestec de hidrolaze, proteaze, 27 amidopeptidaze și β-glucanaze; separarea prin centrifugare a materialului microalgal rezistent la hidroliza enzimatică M2, constituit predominant din (ligno)celuloză recalcitrantă, 29 și prelucrarea ulterioară a acestui material la bio-cărbune; concentrarea hidrolizatului de proteine, oligozaharide și fitohormoni prin evaporare în vid, uscarea concentratului de extract 31 enzimatic microalgal prin pulverizare, și granularea pulberii rezultate în pat fluidizat; purificarea mediului lichid filtrat F2 prin trecere pe bio-cărbunele obținut din material M1 și 33 M2, în raport de 3 g bio-cărbune la 1 L de mediu, determinarea conținutului de azotat, fosfat și sulfat în mediu lichid recuperat F2, purificat prin trecere pe bio-cărbune, și completarea 35 acestora până la nivelul din mediul de cultură lichid inițial, și utilizarea mediului lichid filtrat F2 pentru cultivarea autotrofă a microalgelor. 371. Process according to the invention, characterized in that it includes the following 3 steps: autotrophic cultivation of microalgae in a photobioreactortubular, on a mineral medium, which includes, after the first cycle, recycled liquid medium F2; harvesting algae biomass 5 grown on autotrophic medium by electroflocculation and flotation, with the recovery of the liquid medium F1, and its use for the mixotrophic liquid medium for microalgae cultivation; breaking 7 microalgae cells separated by flotation by high pressure homogenization; lipid extraction from the microalgae homogenate, using organic solvents, followed by solvent solvent recovery, and lipid separation; transesterification of lipids, with the recovery of crude glycerine, which is used, after being brought to neutral pH with phosphoric acid, as a carbon source to supplement the mixotrophic medium of algae cultivation, at a concentration of 2 g / L; enzymatic hydrolysis of the biomass delipidized with a mixture of 13 hydrolases, phosphatases, nucleases, proteases and amidopeptidases; separation by centrifugation at 8000 x g of the microalgal material resistant to enzymatic hydrolysis M1, consisting predominantly 15 of recalcitrant (ligno) cellulose, and subsequent processing of this material to bio-coal; normalization of the hydrolysate of proteins and nucleic acids by tangential lithography; cultivation of 17 unicellular algae on mixotrophic medium, obtained by supplementing the recovered F1 mineral medium, with crude glycerin, and hydrolyzing protein and microalgal nucleic acids; harvesting 19 algae biomass grown on mixotroph medium by electroflocculation and flotation, with separation of liquid medium F2 and microalgae biomass grown on mixotroph; high-pressure homogenization of algae biomass, and lipid extraction from microalgae homogenate, using organic solvents, followed by solvent distillation recovery, and lipid separation 23; transesterification of the extracted lipids, with the recovery of the crude glycerin, which is used, after being brought to neutral pH with phosphoric acid, as a carbon source for the additional supplementation of the mixotrophic medium of algal cultivation, at an additional concentration of 3 g / L; enzymatic hydrolysis of the biomass delipidized with a mixture of hydrolases, proteases, 27 amidopeptidases and β-glucanases; separation by centrifugation of the microalgal material resistant to enzyme hydrolysis M2, consisting predominantly of recalcitrant (ligno) cellulose, 29 and subsequent processing of this material to bio-coal; concentrating the hydrolyzate of proteins, oligosaccharides and phytohormones by evaporation in vacuo, drying the concentrate of enzymatic microalgal extract 31 by spraying, and granulating the resulting powder in fluidized bed; purification of the filtered liquid medium F2 by passing on the bio-coal obtained from material M1 and 33 M2, in a ratio of 3 g bio-coal to 1 L of the medium, determining the content of nitrate, phosphate and sulfate in recovered liquid medium F2, purified by passage on bio-coal, and filling 35 of them up to the level of the initial liquid culture medium, and using the filtered liquid medium F2 for autotrophic cultivation of microalgae. 37 2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de cultivare autotrofă a microalgelor pe un mediu mineral se realizează până la o densitate de minimum 39 7,5 g/l biomasă, cu cel puțin 20% lipide, inițial pe mediu Zarrouk și apoi pe mediu mineral, care include, după primul ciclu, mediu lichid recirculat F2 purificat și completat cu nutrienți 41 minerali la nivelul mediului Zarrouk, într-un fotobioreactor tubular, amplasat parțial sub fotobioreactorul operat mixotrof, și parțial umbrit de acesta, menținut în condiții de seră, la 43 22 ± 2°C în timpul zilei și 17 ± 2°C în timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, iluminat cu lumina solară, cu intensități care ating 800 μΕ m'2s'1în timpul amiezii, suplimentată cu lumină 45 cu intensitatea de 160 μΕ m'2s'1, provenită din lămpi cu halogen, atunci când intensitatea luminoasă scade sub 500 μΕ m'2s'1, și aerat cu 10 L de amestec gazos cu 5% CO2 pe min 47 pe 100 L de mediu.2. Process according to claim 1, characterized in that the autotrophic cultivation step of microalgae on a mineral medium is performed up to a minimum density of 39 7.5 g / l biomass, with at least 20% lipids, initially on Zarrouk medium and then on mineral medium, which includes, after the first cycle, recycled liquid medium F2 purified and supplemented with 41 mineral nutrients in the Zarrouk environment, in a tubular photobioreactor, partially located under the mixotroph-operated photobioreactor, and partially shaded by it, maintained under conditions in the greenhouse, at 43 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C during the night, with a photoperiod of 12 h, illuminated with sunlight, with intensities reaching 800 μΕ m ' 2 s' 1 during the afternoon , supplemented with light 45 with an intensity of 160 μΕ m ' 2 s' 1 , derived from halogen lamps, when the light intensity falls below 500 μΕ m ' 2 s' 1 , and aerated with 10 L of gas mixture with 5% CO 2 per min 47 per 100 L d it's average. RO 130238 Β1RO 130238 Β1 3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de recoltare a biomasei de alge, cultivate pe mediu autotrof sau mixotrof, se realizează prin electrofloculare și flotare, folosind o celulă electrolitică de flotare cu electrozi plăți și perforați, din oțel carbon OLC 10, cu maximum 0,1% C, situați la o distanță de 5 cm unul de altul, aplicându-se tensiunea necesară pentru a avea o intensitate a curentului transmis de 1,33 A, la o energie specifică consumată de 0,359 kWhrrr3.3. Process according to claim 1, characterized in that the stage of harvesting the algae biomass, cultivated on autotrophic or mixotropic medium, is performed by electroflocculation and flotation, using an electrolytic flotation cell with flat and perforated electrodes, of carbon steel OLC 10. , with maximum 0,1% C, located at a distance of 5 cm from each other, applying the necessary voltage to have an intensity of the transmitted current of 1,33 A, at a specific energy consumed of 0,359 kWhrrr 3 . 4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de rupere a celulelor de alge unicelulare, cultivate autotrof sau mixotrof, se realizează prin trecere pe un omogenizator cu piston prevăzut cu valvă acoperită cu nailon funcționalizat cu polimeri conținând amine terțiare, poli-dimetilaminometilstiren, 3 cicluri la 150 MPa.4. Process according to claim 1, characterized in that the step of breaking the cells of unicellular algae, cultivated autotroph or mixotroph, is carried out by passing on a piston homogenizer provided with a nylon-coated valve functionalized with polymers containing tertiary amines, poly-dimethylaminomethylene. , 3 cycles at 150 MPa. 5. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de extragere a lipidelor din omogenatul de alge unicelulare, cultivate autotrof sau mixotrof, se face cu hexan, în raport de 1 parte solvent organic la 1 parte omogenat.Process according to claim 1, characterized in that the step of extracting the lipids from the homogenate of unicellular algae, grown autotroph or mixotroph, is made with hexane, in ratio of 1 part organic solvent to 1 part homogenate. 6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de hidroliză a proteinelor și a acizilor nucleici din biomasa algală cultivată autotrof, delipidizată, se realizează cu un amestec de hidrolaze, inițial cu un amestec format din 0,25 părți proteină, activitate specifică endo-nucleazică de 1 x 106 unități endo-nuclează/mg proteină, și 0,25 părți proteină cu activitate specifică de 300 unități fosfatază/mg proteină, la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată, timp de 12 h la 45°C și pH de 6,5, urmată de tratamentul cu 0,1 părți proteine având activitatea specifică proteazică de 2,4 unități Anson (AU) per gram, și 0,1 g părți proteine cu o activitate specifică aminopeptidazică de 500 LAPU/g la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată, la pH de 6,5 și temperatura de 60°C, timp de 16 h.6. Process according to claim 1, characterized in that the hydrolysis step of the proteins and nucleic acids from the autotrophic, delipidized cultivated algal biomass is performed with a hydrolase mixture, initially with a mixture of 0.25 parts protein, specific activity. endo-nuclease of 1 x 10 6 units endo-nuclease / mg protein, and 0.25 parts protein with specific activity of 300 units phosphatase / mg protein, per 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as dry matter, for 12 h at 45 ° C and a pH of 6.5, followed by treatment with 0.1 parts protein having the specific protease activity of 2.4 units Anson (AU) per gram, and 0.1 g parts proteins with a specific aminopeptidase activity of 500 LAPU / g per 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as a dry substance, at a pH of 6.5 and a temperature of 60 ° C, for 16 hours. 7. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de normalizare a hidrolizatului de proteine și acizi nucleici se face prin ultrafiltrare tangențială pe o membrană cu limita de excludere de 5 kDa, până la 5% azot total și 1,5% fosfor total, cu utilizarea acestor hidrolizate ca sursă de azot și fosfor pentru suplimentarea mediului de cultivare a algelor, în concentrație de 12,5 g/L.7. Process according to claim 1, characterized in that the step of normalizing the hydrolysate of proteins and nucleic acids is by tangential ultrafiltration on a membrane with the exclusion limit of 5 kDa, up to 5% total nitrogen and 1.5% total phosphorus. , with the use of these hydrolysates as a source of nitrogen and phosphorus to supplement the algae cultivation medium, in a concentration of 12.5 g / L. 8. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de conversie în bio-cărbune și bio-ulei a materialului lignocelulozic microalgal rezistent la hidroliză enzimatică M1 și, respectiv, M2 se face prin piroliză asistată de microunde, la o putere incidență de 1200 W și o frecvență de 2450 MHz, timp de 20 min, sub vacuum, care inițial este de 30 mbari, și care crește până la 0,3 bari la punctul maxim de încălzire.8. Process according to claim 1, characterized in that the conversion step in bio-coal and bio-oil of lignocellulosic microalgal material resistant to enzymatic hydrolysis M1 and M2, respectively, is done by microwave assisted pyrolysis, at an incidence power of 1200 W and a frequency of 2450 MHz, for 20 minutes, under vacuum, which is initially 30 mbar, and which increases to 0.3 bar at the maximum heating point. 9. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de cultivare mixotrofă a microalgelor pe mediu recuperat F1, suplimentat cu glicerină în concentrație inițială de 2 g/L și apoi de 5 g/L, și cu 12,5 g/L hidrolizat de proteine și acizi nucleici, cu 5% N și 1,5% P, până la atingerea unei densități de biomasă de minimum 7,5 g/l, cu un conținut de lipide de cel puțin 30%, într-un fotobioreactor tubular, amplasat parțial deasupra fotobioreactorului operat autotrof, menținut în condiții de seră, la 22 ± 2°C în timpul zilei și 17 ± 2°C în timpul nopții, cu o fotoperioadă de 12 h, iluminat cu lumina solară, cu intensități care ating 1000 μΕ m'2s'1 în timpul amiezii, suplimentată cu lumină cu intensitatea de 160 μΕ m'2s'1, provenită din lămpi cu halogen, atunci când intensitatea luminoasă scade sub 500 μΕ m'2s'1, și aerat cu 20 L de amestec gazos cu 7,5% CO2 pe min pe 100 L de mediu.9. Process according to claim 1, characterized in that the mixotrophic cultivation step of the microalgae on recovered medium F1, supplemented with glycerin at an initial concentration of 2 g / L and then of 5 g / L, and with 12.5 g / L hydrolyzed. of proteins and nucleic acids, by 5% N and 1.5% P, up to a biomass density of at least 7.5 g / l, with a lipid content of at least 30%, in a tubular photobioreactor, partially located above the autotrophic operated photobioreactor, maintained in greenhouse conditions, at 22 ± 2 ° C during the day and 17 ± 2 ° C during the night, with a photoperiod of 12 h, illuminated with sunlight, with intensities reaching 1000 μΕ m ' 2 s' 1 during midday, supplemented by light with intensity 160 μΕ m ' 2 s' 1 , derived from halogen lamps, when the light intensity falls below 500 μΕ m ' 2 s' 1 , and aerated by 20 L of gas mixture with 7.5% CO 2 per min per 100 L of medium. 10. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de hidroliză a proteinelor și a pereților celulari din biomasă algală cultivată mixotrof, delipidizată, se realizează cu un amestec de hidrolaze, inițial cu un amestec format din 0,25 părți complex de hidrolaze produs de Trichoderma vinde, cu 200 unități β-glucan Botrytis per g, la pH de 5,10. The process according to claim 1, characterized in that the step of hydrolysis of the proteins and cell walls of the mixotroph cultivated algal biomass, delipidized, is performed with a mixture of hydrolases, initially with a mixture consisting of 0.25 parts hydrolase complex produced. de Trichoderma sells, with 200 units Botrytis β-glucan per g, at a pH of 5, RO 130238 Β1 temperatura de 50°C, la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță 1 uscată, timp de 12 h la 50°C și pH de 5, urmată de tratamentul cu 0,1 părți proteine având activitatea specifică proteazică de 2,4 unități Anson (AU) per gram și 0,1 g părți proteine cu 3 o activitate specifică aminopeptidazică de 500 LAPU/g la 1000 părți biomasă algală delipidizată, exprimată ca substanță uscată, la pH de 6,5 și temperatura de 60°C, timp de 5RO 130238 temperatura1 temperature of 50 ° C, per 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as dry substance 1, for 12 h at 50 ° C and pH 5, followed by treatment with 0.1 parts protein having specific protease activity of 2 , 4 units Anson (AU) per gram and 0.1 g protein parts with 3 specific aminopeptidase activity of 500 LAPU / g per 1000 parts delipidised algal biomass, expressed as dry matter, at pH 6.5 and temperature 60 ° C, for 5 16 h.4pm. 11. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că etapa de 7 concentrare a hidrolizatului de proteine, oligozaharide și fitohormoni se realizează prin evaporare în vid până la 10% substanță uscată, determinată refractometric, a extractului 9 enzimatic, uscarea concentratului de extract enzimatic microalgal prin pulverizare, la o temperatură de intrare de 150... 165°C și la o temperatură de ieșire de 75.,80°C, și granularea 11 pulberii rezultate în pat fluidizat, format prin injectarea de aer la o presiune de 2,5 bari și cu un debit de 65 ...85 m3/h, și operat la o temperatură de 55°Cîn timpul umectării prin stropire 13 cu soluție de alcool etilic 15%, pentru aglomerare, și de 75°C în timpul uscării granulelor poroase formate. 1511. Process according to claim 1, characterized in that the step of concentrating the hydrolysate of proteins, oligosaccharides and phytohormones is accomplished by evaporating in vacuo up to 10% dry, refractometrically determined, enzyme extract 9, drying the microalgal enzyme extract concentrate. by spraying, at an inlet temperature of 150 ... 165 ° C and at an outlet temperature of 75., 80 ° C, and granulation of 11 powders resulting in fluidized bed, formed by injecting air at a pressure of 2, 5 bars and with a flow rate of 65 ... 85 m 3 / h, and operated at a temperature of 55 ° C during spray wetting 13 with 15% ethyl alcohol solution for agglomeration, and 75 ° C during drying of porous granules formed. 15
ROA201400330A 2014-04-30 2014-04-30 Process for continuously growing microalgae in autotrophic - mixotrophic cycle, with water and nutrient recycling RO130238B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201400330A RO130238B1 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Process for continuously growing microalgae in autotrophic - mixotrophic cycle, with water and nutrient recycling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201400330A RO130238B1 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Process for continuously growing microalgae in autotrophic - mixotrophic cycle, with water and nutrient recycling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO130238A0 RO130238A0 (en) 2015-05-29
RO130238B1 true RO130238B1 (en) 2020-01-30

Family

ID=53188732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201400330A RO130238B1 (en) 2014-04-30 2014-04-30 Process for continuously growing microalgae in autotrophic - mixotrophic cycle, with water and nutrient recycling

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO130238B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112811597A (en) * 2021-01-15 2021-05-18 南昌航空大学 Microalgae culture and wastewater domestication integrated photobioreactor and use method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RO130238A0 (en) 2015-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lowrey et al. Heterotrophic and mixotrophic cultivation of microalgae for biodiesel production in agricultural wastewaters and associated challenges—a critical review
Oancea et al. Micro-algae based plant biostimulant and its effect on water stressed tomato plants
ES2700936T3 (en) Procedures and compositions of microbial fermentation
FR2605185A1 (en) PROCESS FOR CULTIVATION OF PLANTS
CN106635811B (en) Culture method of concentrated oocystis
RO128888A0 (en) Composition for treating agricultural crops and process for preparing the same
CN103570445A (en) Preparation method of phosphorylation enteromorpha oligosaccharide powder fertilizer
Zin et al. Purification and characterization of a carboxymethyl cellulase from Artemia salina
CN108949617B (en) Bacillus subtilis, application thereof and enzyme preparation
CN108203729B (en) Preparation method of kelp antioxidant peptide
RO130238B1 (en) Process for continuously growing microalgae in autotrophic - mixotrophic cycle, with water and nutrient recycling
Padri et al. Application of Aspergillus niger F5 as an alternative technique to harvest microalgae and as a phosphorous removal treatment for cassava biogas effluent wastewater
CN104498372A (en) Fusarium oxysporum BM201, compound pectinase produced by fusarium oxysporum BM201 and preparation method and application of compound pectinase
CN105255807A (en) Eurotium cristatum conidium preparation method
CN105695355B (en) A method of it is co-cultured using two-wheeled and flocculence prepares bacterium algae cell
Simonic et al. Optimization of submerged cultivation conditions for extra-and intracellular polysaccharide production by medicinal Ling Zhi or Reishi mushroom Ganoderma lucidum (W. Curt.: Fr.) P. Karst.(Aphyllophoromycetideae)
Al-Gheethi et al. Recycle of greywater for microalgae biomass production
CN106754399B (en) Method for separating dark ring-shaped Xylaria
CN105087427A (en) Vibrio natriegens for producing agarase and application of vibrio natriegens
CN104611234A (en) Separation method of epixylous medicinal fungus
KR102628021B1 (en) Decomposer for organic compounds and Manufacturing method thereof
KR102603612B1 (en) Chlamydomonas sp. KIOST-2 having the ability to produce astaxanthin and lutein, and its cultivation method
CN113151002B (en) Trichoderma oyster mushroom and application thereof
Farouk et al. Inducible secretion of phytate-degrading enzymes from bacteria associated with the medical plant Rosa damascena cv. Taifi using rice bran
CN116769840A (en) Method for producing chlorella growth factor by using white spirit brewing bottom boiler water