Monitoring of Chlorella sp. growth based on the optical density measurement

• Autorzy: Dziosa K. , Makowska M.

Warianty tytułu

PL

Monitorowanie przyrostu biomasy mikroalg Chlorella sp. na podstawie pomiaru gęstości optycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A study on the possibility of using optical density measurement by UV-Vis spectrophotometry to control the intensity of multiplication of freshwater microalgae Chlorella sp. cells under phosphorus deficiency conditions. A properly equipped laboratory included a reactor filled with an aqueous solution of synthetic culture medium containing nitrogen and phosphorus compounds as well as other macro- and microelements necessary for the growth of algae. The growth of algae biomass under the experimental conditions also required to provide appropriate parameters, such as elevated temperature, availability of light, water, and carbon dioxide. The efficiency of algae biomass growth was measured due to optical density, defined as the absorption of visible radiation at 686 nm. At the same time, changes were measured in the content of nutrients in the culture medium, which were the result of metabolic processes. Based on the results of the experiments, it was found that the factor limiting the growth of microalgae is phosphorus. Once it is depleted, nitrogen is no longer assimilated by algae cells. Additionally, optical density is also decreased.

PL

Zbadano możliwość zastosowania spektrofotometrycznego pomiaru gęstości optycznej do kontroli intensywności namnażania komórek mikroalg słodkowodnych Chlorella sp. w warunkach niedoboru fosforu. Przygotowano odpowiednie stanowisko laboratoryjne zasilone w roztwór wodny pożywki syntetycznej zawierającej związki azotu i fosforu oraz inne makro- i mikroelementy niezbędne do wzrostu alg. Przyrost biomasy alg w warunkach prowadzenia eksperymentu wymagał także zapewnienia odpowiednich parametrów, w tym podwyższonej temperatury, oświetlenia oraz dostępu wody i dwutlenku węgla. Efektywność przyrostu biomasy w trakcie hodowli oceniano na podstawie pomiaru gęstości optycznej, definiowanej jako absorpcja promieniowania w zakresie widzialnym (686 nm). Równocześnie kontrolowano zmiany zawartości substancji biogennych w podłożu hodowlanym, będące wynikiem zachodzących procesów metabolicznych. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań stwierdzono, że składnikiem limitującym wzrost mikroalg był fosfor, po wyczerpaniu którego nastąpiło zahamowanie przyswajania azotu przez komórki oraz spadek gęstości optycznej.

Słowa kluczowe

EN

Chlorella sp.; microalgae; optical density; biomass; nutrients; phosphorus deficiency

PL

Chlorella sp.; mikroalgi; gęstość optyczna; biomasa; substancje biogenne; niedobór fosforu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2016
• Tom: no. 2
• Strony: 197--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziosa K.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, Radom

autor

Makowska M.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, Radom

Bibliografia

• 1. Bharathiraja B. et al.: Aquatic biomass (algae) as a future feed stock for bio-refineries: A review on cultivation, processing and products. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 47, 634–653.
• 2. Ajanovic A.: Renewable fuels – A comparative assessment from economic, energetic and ecological point-of-view up to 2050 in EU-countries. Renewable Energy, 2013, 60, 733–738.
• 3. Schlarb-Ridley B., Parker B.: A UK road map of algal technologies. NERC-TSB Algal Bioenergy-SIG, 2013.
• 4. Kumar A. et al.: Enhanced CO2 fixation and biofuel production via microalgae: recent developments and future directions. Trends in Biotechnology, 2010, 28, 371–380.
• 5. Lu Q. et al.: Mitigating ammonia nitrogen deficiency in dairy wastewater for algae cultivation. Bioresource Technology, 2016, 201, 33-40.
• 6. Lu Q. et al.: Growing Chlorella sp. on meat wastewater for nutrient removal and biomass production. Bioresource Technology, 2015, 198, 189–197.
• 7. Lu W., Wang Z., Wang X., Yuan Z.: Cultivation of Chlorella sp. using raw dairy wastewater for nutrient removal and biodiesel production: Characteristics comparison of indoor bench-scale and outdoor pilot-scale cultures. Bioresource Technology, 2015, 192, 382–388.
• 8. Rowley W.M.: Nitrogen and phosphorous biomass-kinetic model for Chlorella vulgaris in a biofuel production scheme. Airforce Institue of Technology, 2010.
• 9. Bednarz T., Starzecka A., Mazurkiewicz-Boroń G.: Microbiological processes accompanied by algal and blue-greens water blooms. Wiadomości Botaniczne, 2002, 16, 45–55 (in Polish).
• 10. Urbańska M., Kłosowski G.: Algae as biosorption material – removing and recycling of heavy metals from industrial wastewater. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 2012, 51, 62–77 (in Polish).
• 11. Hill C.L.: Examination of nitrogen to phosphorous ratio in nutrient removal from wastewater through Chlorella vulgaris. University of Arkansas, 2014.
• 12. Ahn Ch.H., Park J.K.: Critical factors affecting biological phosphorous removal in dairy wastewater treatment plants. Journal of Civil Engineering, 2008, 12 (2), 99–107.
• 13. Barsanti L., Gualtieri P.: Algae. Anatomy, Biochemistry, and Biotechnology. Taylor&Francis, 2006.
• 14. Kozieł W., Włodarczyk T.: Algae – biomass production. Acta Agrophysica, 2011, 17(1), 105–116 (in Polish).
• 15. Sivakumar R., Rejendran S.: Growth measurement technique of microalgae. International Journal of Current Science, 2013, 7, 52–54.
• 16. Rodrigues L. et al.: Algal density assessed by spectrophotometry: A calibration curve for the unicellular algae Pseudokirchneriella subcapitata. Journal of Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 2011, 3(8), 225–228.
• 17. Nowak B., Bojarska M., Skowroński J., Piątkiewicz W.: Antibacterial and antifouling properties of polypropylene membranes modified with zinc oxide nanowires. Membranes and Membrane Processing in Environmental Protection. Polish Academy of Science 2014, 118, 209–220.
• 18. Belotti G. et al.: Effect of Chlorella vulgaris growing conditions on bio-oil production via fast pyrolysis. Biomass and Bioenergy, 2014, 61, 187–195.
• 19. Wang C.: Nitrogen and phosphorus removal from municipal wastewater by the green algae Chlorella sp. Journal of Environmental Biology, 2013, 34(2), 421–425.
• 20. Beuckels A., Smolders E., Muylaert K.: Nitrogen avalability influences phosphorus removalin microalgae-based wastewater treatment. Water research, 2015, 77, 98–106.
• 21. Sławik-Dembiczak L., Kwarciak-Kozłowska A.: The application of algal growth potential test to the outflow canal of wastewater treatment plant. Mat. konf. Eko-Dok, 2014. (in Polish).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.