腐食性煙道ガスを用いたベンチスケール光バイオリアクターにおける微細藻類栽培とバイオマス定量

光バイオリアクターは、開放池では達成できないよりも純粋なマイクロアルガル製品の制御実験や栽培に役立ちます。ベンチスケールフォトバイオリアクターにおける微細藻類栽培は、プロセススケールアップに使用できる基礎知識の開発をサポートします。環境条件のわずかな変化は、微生物学的実験を著しく変化させ、結果¹を混同する可能性がある。温度、pH、ガススパージング制御を備えた滅菌プロセスは、様々な条件下で微小藻特性と性能を研究する場合に有利です。さらに、入力ガス濃度、温度、混合によるせん断力、および中型pHの制御は、それ以外の方法で栽培が困難な多様な種をサポートすることができます。光バイオリアクターは、連続ガス供給とスパージングを備えたバッチプロセスとして、または連続ガス供給とスパージングプラス排水および排水排水栄養素入力を備えたケモスタットフロースルーシステムとして実行できます。ここでは、連続ガス供給とスパージングによるバッチ処理をデモンストレーションします。

光バイオリアクターの使用は、いくつかの微細藻類の栽培と生産上の課題に対処します。この分野は、一般に、他の微生物による汚染の懸念、効率的な基板利用_(CO2緩和又は廃水処理の場合に特に重要である^)2、pH制御、照明変動、及びバイオマス生産性³に苦しむ。光バイオリアクターは、研究者が密接に制御されたバッチシステムで広範囲の光栄養を研究することを可能にし、そこでは、成長の遅い種でさえ捕食者や競合する微生物⁴から保護されています。これらのバッチシステムは、供給されたガスと均衡する可能性が高い閉鎖システムであるため_、CO2使用率とバイオマス生産性の向上にも優れています。光バイオリアクター技術はまた、pH制御を提供し、その欠如は、過去の研究で高いバイオマス生産性を妨げている^5.ベンチスケールでは、光バイオリアクターが提供する制御レベルは研究者に有利です。より大きな産業規模では、光バイオリアクターは、商業的な生体製品の純度を維持し、栄養補助的、化粧品、食品、または飼料用途^のための生産効率を向上させるために使用することができる 6.

微細藻類は_、CO2をバイオマス炭素として迅速に固定できるため_、CO2の生体術に大きな関心を寄せる。しかし_、CO2のほとんどの人類起源源は、燃焼プロセス燃料源に応じて、他の腐食性および有毒ガスまたは汚染物質(NO_x、SOx、CO、Hg)で汚染されています。持続可能な_CO2隔離への関心の高まりは、石炭火力発電所などの_CO2-リッチな排出量を処理する光バイオリアクター技術の開発を促している(表1)。残念ながら、研究およびスケールアッププロセス中に腐食性および有毒な汚染物質に人的および環境的暴露の固有のリスクがあります。そのため、腐食性ガスを用いたバイオリアクターの安全な組み立てと操作を記述することは必要であり、有益である。

この方法は、慎重に制御された実験条件下で微細藻類の成長のための2Lベンチスケールの光バイオリアクターを使用するためのものである。このプロトコルは、マイクロアルガル貯蔵、接種体調製、および光バイオリアクターのセットアップと滅菌を記述します。本作業では、基本的な運用にとどまって、マイクロアルガルバイオマスの測定やバイオマス生産性の計算、腐食性ガスによる微細藻類栽培装置の適応について説明します。以下に説明するプロトコルは、より大きな実験制御を行い、微小藻の増殖条件を最適化し、または光栄養性微生物の範囲を異性培養しようとする研究者に適しています。この方法は、可燃性ガスを生成または消費する微生物(例えばCH 4、H2など)の栽培に適した材料を記載していない。⁷.