השוואת סולם ב כור מערכת פוטוסינתזה משיקום אצות של שפכים

תרגום של נתוני ספסל בקנה מידה ליישומים בקנה מידה גדולים יותר הוא צעד מפתח המסחור של bioprocesses. יעילות הייצור במערכות הכור בקנה מידה קטן, במיוחד אלה התמקדות השימוש של מיקרואורגניזמים, הוכחו מעל בעקביות לנבא יעילות המתרחשים במערכות בקנה מידה מסחרי ^{1, 2, 3, 4.} אתגרים קיימים גם בגמלון פוטוסינתטיים הטיפוח של אצות כחוליות מסולם במעבדה למערכות גדולות לצורך ייצור מוצרים בעלי ערך גבוה, כגון מוצרי קוסמטיקה ותרופות, לייצור דלק ביולוגי, וכן לטיפול בשפכים. הביקוש לייצור ביומסה אצות בקנה מידה גדול גדל עם תעשיית המתעוררים עבור אצות דלק ביולוגי, תרופות / נוטרה, ובעלי חיים להאכיל ^5. המתודולוגיה המתוארתכתב היד הזה נועד להעריך את ההשפעה של הגדלת היקף של כור מערכת פוטוסינתזה על קצב הצמיחה ביומסה והסרה מזינה. המערכת המוצגת כאן משתמשת אץ שמטרתן לתקן התשטיפים שפכים הטמנה אבל יכול להיות מותאם עבור מגוון רחב של יישומים.

יעילות הייצור של מערכות בקנה מידה גדול הם חזו לעתים קרובות באמצעות ניסויים בקנה מידה קטן יותר; עם זאת, מספר גורמים יש לקחת בחשבון כדי לקבוע את רמת הדיוק של תחזיות אלו, כמו סולם הוכח להשפיע על הביצועים של bioprocesses. לדוגמה, יונקר (2004) הציגו תוצאות מהשוואה בין שמונה כורים תסיסה בגדלים שונים, הנעים בין 30 L 19,000 L, אשר הראו כי התפוקה בפועל-מאזני מסחר pilot- או היה כמעט תמיד נמוך יותר הערכים החזויים באמצעות קטנים מחקרים -scale ^4. אי שוויון בממד כלי, ערבוב הספקת כוח, סוג התסיסה, איכות מזין, והעברת גז נחזה להיותגורמים עיקריים הפרודוקטיביות ⁴ הירד. בדומה לכך, הוכח בכורי גידול אצים כי צמיחה ביומסה ומוצרים נלווים ביומסה מופחתים כמעט תמיד כאשר קנו מידה היא גדלה ^6.

גורמים ביולוגיים, פיזיים, כימיים לשנות עם בגודל של הכור, עם רבים של גורמים אלה משפיעים פעילות חיידקית בקני מידה קטנים באופן שונה מאשר בקני מידה גדול ^{2, 7.} מאחר שמערכות בהיקף המלא ביותר עבור אצות, כגון ברכות מסילה, קיימים בחוץ, גורם ביולוגי אחד שיש לקחת בחשבון הוא כי מינים ופאג'ים חיידקים ניתן הציגו מהסביבה, אשר עשויים לשנות את המינים של החיידקים נוכחיים ובכך הפונקציה מיקרוביאלי של מערכת. הפעילות של קהילת החיידקים גם תהיה רגישה לגורמים סביבתיים, כגון אור וטמפרטורה. העברות המוניות של גזים ותנועה זורמת הםדוגמאות של גורמים פיזיים כי מושפעים למעלה בסולם של תהליכים מיקרוביאליים. השיג ערבוב אידיאלי בכורים קטנים הוא קל; עם זאת, עם היקף הולך וגדל, הוא הופך להיות אתגר להנדס תנאים אידיאליים ללישה. בקני מידה גדולים, כורים נוטים יותר יש אזורים מתים, ערבוב הלא אידיאלי, יעילות מופחתת ומסה ^2. מאז אצות הן אורגניזמים פוטוסינתטיים, צמיחה מסחרית חייבת להביא בחשבון את שינויי חשיפה לאור עקב שינויים בעומק מים ושטח פנים כאשר הם מגבירים את עוצמת קול. צפיפות ביומסה גבוהה ו / או העברת שיעורי מסה נמוכה יכול לגרום לירידה CO ₂ ריכוזים וריכוזי O ₂ גדל, אשר שניהם עלולה לגרום לעיכוב הצמיחה ביומסה ^8. גורמים כימיים במערכת גידול אצות מונעים על ידי הדינמיקה pH של הסביבה המימית ^2, המושפע מכך משינויים תרכובות חציצה pH כגון CO מומס <sub> מינים 2 ו קרבונט. גורמים אלה הולכים ומתרבים בגלל יחסי גומלין מורכבים בין הגורמים ביולוגיים, פיסיים, כימיים, לעתים קרובות בדרכים בלתי צפויות ^9.

מחקר זה מציג כור מערכת לזווג שנועדה להסדיר ולהשוות תנאי גידול כלי השיט של שני סולמות שונים. פרוטוקול הניסוי מתמקד לכימות טיפול תשטיפים גידול אץ; עם זאת, יכולים להיות מותאם אותו לעקוב אחר מדדים אחרים כגון שינויי קהילת החיידקים לאורך זמן או פוטנציאל קיבוע CO ₂ של אצות. הפרוטוקול המובא כאן נועד להעריך את ההשפעה של סולם על צמיחת אצות סילוק חנקן במערכת טיפול תשטיפים.