Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Biosurfactants’ production from renewable natural resources: example of innovativeand smart technology in circular bioeconomy

Satpute S. K., Płaza G. A., Banpurka A. G.

Management Systems in Production Engineering

|

2017

|

nr 1 (25)

46--54

EN

A strong developed bio-based industrial sector will significantly reduce dependency on fossil resources, help the countries meet climate change targets, and lead to greener and more environmental friendly growth. The key is to develop new technologies to sustainably transform renewable natural resources into bio-based products and biofuels. Biomass is a valuable resource and many parameters need to be taken in to account when assessing its use and the products made from its. The bioeconomy encompass the production of renewable biological resources and their conversion into food, feed and bio-based products (chemicals, materials and fuels) via innovative and efficient technologies provided by industrial biotechnology. The paper presents the smart and efficient way to use the agro-industrial, dairy and food processing wastes for biosurfactant’s production. Clarification processes are mandatory to use the raw substrates for microbial growth as well as biosurfactant production for commercial purposes. At the same time it is very essential to retain the nutritional values of those cheap substrates. Broad industrial perspectives can be achieved when quality as well as the quantity of the biosurfactant is considered in great depth. Since substrates resulting from food processing, dairy, animal fat industries are not explored in great details; and hence are potential areas which can be explored thoroughly.

PL

Intensywny rozwój bioprzemysłu istotnie przyczyni się do redukcji zużycia zasobów kopalnianych, pomóc krajom spełnić cele związane ze zmianami klimatu oraz przyczynić się do rozwoju gospodarki przyjaznej środowisku (zielony rozwój). Głównym założeniem jest rozwój nowych technologii umożliwiających przekształcenie naturalnych odnawialnych źródeł do wartościowych bioproduktów i biopaliw. Biomasa jest takim podstawowym źródłem, posiadającym odpowiednie parametry, żeby wykorzystywać ją do produkcji wielu substratów używanych w różnych gałęziach przemysłu. Biogospodarka obejmuje produkcję odnawialnych zasobów biologicznych i ich przetwarzanie do różnych finalnych produktów (żywność, pasza, chemikalia, materiały, paliwa) poprzez innowacyjne i efektywne technologie oparte na procesach biotechnologii przemysłowej. Artykuł przedstawia inteligentny i skuteczny sposób wykorzystania odpadów z różnych gałęzi przemysłu rolno-spożywczego do produkcji biosurfaktantów.

2

Biorefineries - new green strategy for development of smart and innovative industry

Płaza G. A., Wandzich W.

Management Systems in Production Engineering

|

2016

|

nr 3 (23)

150--155

EN

Ecological engineering or ecotechnology is defined as the design of sustainable production that integrate human society with the natural environment for the benefit of both. In order to reach the goal of sustainability therefore important that bioproduct production systems are converted from to natural cycle oriented. In natural cycles there are not waste, but products are generated at different stages of the cycle. The ecotechnology creates a sustainable bioeconomy using biomass in a smart and efficient way. The biorefining sector, which uses smart, innovative and efficient technologies to convert biomass feedstocks into a range of bio-based products including fuels, chemicals, power, food, and renewable oils, currently presents the innovative and efficient bio-based production can revitalize existing industries. The paper presents the concept of biorefinery as the ecotechnological approach for creating a sustainable bioeconomy using biomass in a smart and efficient way.

PL

Inżynieria ekologiczna (ekoinżynieria) jest definiowana jako połączenie zrównoważonych technologii procesów produkcyjnych z procesami zachodzącymi w naturze, aby poniesione koszty produkcyjne był minimalny, a korzyści obejmowałyby jednocześnie rozwój społeczny i środowisko naturalne. W wyniku takiego połączenia powstaje technologia dedykowana środowisku, bazującą na wiedzy i praktyce inżynierskiej. Celem równowagi jest takie opracowanie systemów produkcji, w których produkt powstaje w procesach opartych na cyklach naturalnych, a ilości powstających odpadów jest minimalizowana. Przy czym produkty mogą powstawać na różnych etapach produkcji. Ekotechnologia tworzy zrównoważoną biogospodarkę wykorzystującą biomasę w inteligentny i skuteczny sposób. Sektor biorafineryjny stanowi obecnie przykład innowacyjnej i efektywnej produkcji, która wykorzystuje inteligentne technologie przeróbki biomasy w szerokie spektrum bioproduktów obejmujących, m.in. paliwa, energię, materiały chemiczne, żywność. W artykule przedstawiono główne zagadnienia związane z koncepcją biorafinerii jako przykład inżynierii ekologicznej tworzącej zrównoważoną biogospodarkę, w której biomasa jest wykorzystywana w inteligentny i efektywny sposób.

3

Culture methods as indicators of the biological quality of phytostabilized heavy metal-contaminated soil

Krzyżak J., Wasilkowski D., Płaza G. A., Mrozik A., Brigmon R. L., Pogrzeba M.

Environmental Biotechnology

|

2013

|

Vol. 9, No. 1

6--13

EN

The short-term effect of aided phytostabilization of heavy metalcontaminated soil on microorganisms under outdoor field conditions was tested. Heavy metal contaminated soil from a mining site was amended with lignite, lime and two commercial fertilizers and vegetated with grass Festuca arundinacea. Results demonstrated that the amended phytostabilization approach of Pb-Cd contaminated soil gave a positive change on the native microbial populations evaluated by culturable techniques during the first 28 weeks of the experimental period. In the end of the experiment, the number of bacteria, actinomycetes and fungi increased in treated soil about 16-fold, 10-fold and 2-fold, respectively. Changes in the biodiversity of bacterial populations were evaluated by the Ecophysiological Index (EP) and the Colony Development Index (CD) for oligotrophs and copiotrophs. During the experimental period slower growing microorganisms (K-strategists) predominated. The application of amendments to the soil led to an increase of the CD index in both copiotroph and oligotroph populations after 28 weeks. EP, CD, bacteria, actinomycetes and fungi increased in the treated soil. Traditional microbiological methods based on culture techniques can be used to evaluate the biological quality of the phytostabilized heavy metal-contaminated soil.

4

Agroindustrial wastes as unconventional substrates for growing of bacillus strains and production of biosurfactant

Płaza G. A., Pacwa-Płociniczak M., Piotrowska-Seget Z., Jangid K., Wilk K. A.

Environment Protection Engineering

|

2011

|

Vol. 37, nr 3

63-71

EN

The study was aimed at the development of economical methods for biosurfactant production by the use of unconventional substrates. The research investigated the potential of utilising agroindustrial wastes to replace synthetic media for cultivation of Bacillus strains and biosurfactant production. In total, 21 of the waste products from dairy, sugar, fatty, and fruit and vegetable processing industries, breweries, distillery were examined. Three bacterial strains were identified by 16S rRNA gene sequencing: Bacillus subtilis (I'-1a), Bacillus sp. (T-1), Bacillus sp. (T'-1). Biosurfactant production was examined in an indirect way by measuring of surface tension (ST), blood agar lysis, oil spreading and drop collapsing tests. The best unconventional substrates for bacteria growing and biosurfactant production at 30 °C under aerobic conditions were molasses, brewery effluents, and fruit and vegetable decoction from the processing factory.

5

Bioremediacja gruntów zanieczyszczonych związkami ropopochodnymi z terenu rafinerii metodą biopryzmy

Płaza G.A.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej. Monografie

|

2006

|

Vol. 80, nr 47

141-141

PL

Przedstawiono oczyszczanie gruntów zanieczyszczonych związkami ropopochodnymi metodą biopryzmy, ze szczególnym uwzględnieniem mikrobiologicznych i toksykologicznych aspektów procesu. Zastosowanie niektórych parametrów technologicznych sposób napowietrzania, wprowadzenie substancji biogennych (NPK) oraz substancji powierzchniowo czynnych, jak również aplikacja szczepionki mikrobiologicznej wpłynęło na szybkość i efektywność procesu oczyszczania. Zaadaptowanie i wykorzystanie metod mikrobiologicznych tradycyjnych i badań molekularnych, w tym analizy PCR w skali technicznej umożliwiło właściwą charakterystykę mikroorganizmów uczestniczących w biodegradacji związków ropopochodnych, z uwzględnieniem zwłaszcza bakterii produkujących biologiczne SPC. Zastosowany w pracy schemat oparty na parametrach fizyczno-chemicznych, mikrobiologicznych (aktywność dehydrogenaz, pomiary respirometryczne aparatem MicroOxymax oraz oznaczenie ogólnej liczby mikroorganizmów metodami fluorescencyjnymi) i ekoloksykoiogicznych, obejmujących zestaw testów genotoksyczności i fitotok-syczności, okazał się przydanym narzędziem do oceny efektywności i skuteczności procesu oczyszczania, zarówno w gruntach, jak i odciekach. Po dwóch lalach procesu bioremediacji gruntu stężenie węglowodorów ropopochodnych spadło o 81%. Kombinacja aktywnego napowietrzania, biostymulacji i bioaugmentacji zapewniła zwiększenie szybkości i wydajności procesu. Pasywne napowietrzanie pozwoliło zredukować koszty, ale wydłużało czas bioremediacji z 3 do 5 miesięcy. Z oczyszczanych gruntów wyizolowano około 200 szczepów bakterii, drożdży i grzybów strzępkowych. Do ich identyfikacji i określenia zależności filo-genetycznych zastosowano analizę sekwencyjną fragmentu DNA kodującegol6S rRNA. Szczególną uwagę zwrócono na bakterie, które miały dwie istotne cechy, tj. produkowały biosurfaktanty oraz charakteryzowały się dużą zdolnością do biodegradacji węglowodorów ropopochodnych, zarówno alifatycznych, jak i aromatycznych, ze względu na ich przyszłe aplikacje w innych technologiach biorę mediacyjnych, zarówno gruntów, jak i ścieków zanieczyszczonych produktami ropopochodnymi.

EN

More than a century of continuous use of a sulphuric acid-based oil refming method by the Czechowice Oil Refinery in Poland produced an estimated 120,000 tons of acidic, highly weathered, petroleum sludge. This waste was deposited into three open waste lagoons of 3 meters in depth and of a total area of 3.8 hectares. One of the waste lagoons was chosen for a demonstration study on an aerobic biopile, based on physicochemical, microbiological and ecoloxicological characlerization. The biopile with actively and passively aerated sections was constructed in 1997 in the smallest lagoon (0.3 hectares) at the Czechowice Oil Refinery. The waste from the lagoon was removed, and 5000 tons of petroleum-contaminated soils were treated in tne bioremediation process. Numerous COCs (contaminants of concern) werc present at this site, but the petroleum hydrocarbons were the main concern. A simple and cost-effective ex situlon-site bioremediation technotogy was designed. The purpose of this study was to clean up petroleum contaminated soils. The project focused on the application of cost-effective amendments for biostimuiation, including NPK fertilizers, the surfactant Rokafenol N8, and employing an indigenous microbial consortium for an enhanced hydrocarbon biodegradation. Over the 20 month project, morę than 81% (120 metric tones) of petroleum hydrocarbons were biodegraded. The highest decrease of TPH (58%) and TPOC (49%) concentrations was ob-served in the first stage of bioremediation process in the biopile. The concentrations of TPH and all PAHs were below the Polish risk guidelines. This fuli scalę demonstration simultaneously remediated contaminated soil to acceptable harmfulness levels and created a permanent green zone that has great public acceptance and greatly reduces the overall risk of the refinery to the city. A restored green area with lush vegetation including grass and trees now covers the surface of the biopile. The costs of bioremediation processes were significantly lower when compared with other bioremediation treatment processes. Degradation of organie polkitants would be enhanced by improving the intrinsic limiling factors or by changing the environmental extrinsic conditions to promote the enzymatic capacity of the indigenous microbial community. Based on the results obtained, biodegradation rates mainly depended on the activity of degrading microorganisms, bioremediation time period, and concentration and type of contaminants. In the present study, the battery of the following bioassays: Spirotox, MicrotoxŽ, Toxkits, umu-test and SOS-chromotest and plant assays were applied to evaluate efficiency of bioremediation process in petroleum contaminated soils. Six higher plant species (Secale cereale, L., Lactuca sativa L., Zea mays L., Lepidium sativum L., Triticum vulgare L., Brassica olera-cea L.) were used for bioassay tests based on seed germination and rool elongation. The bioassays were presented to be sensitive indicators of soil qua!ity and can be used to evaluate the ąuality of bioremediated soil. The ecotoxicological research revealed that there were no toxic and genotoxic substances in the soil from biopile after 4 years of treatment. However, the umu test was morę sensitive than the SOS chromotest in the analysis of petroleum hydrocarbon-bioremediated soil. Analytical results of soil used in the bioassyas confirmed that the bioreme diation process reduced 81% of the petroleum hydrocarbons. The study encourages the need to combine the bioassays with chemical and microbiological parameters for evaluation of the bioremediation effectiveness and assessing the contaminated/remediated soils. Microbial diversity in hydrocarbon-contaminated soils was characterized during a Polish refinery bioremediation project. A total of 200 bacteria, fungi, and yeast were isolated from contaminated soils utilizing a combination of culturedependeni and independent approaches. Among isolated strains, Pseudomonas, Chryseomonas, Sphingomonas and Stenotrophomonas genera prcdominated in the bacterial population, while Candida, Exophiata and Fusańum dominated in fungal population. The isolates were then screened to determine hydrocarbon biodegradation potcntial for use as biomarkers in future monitoring of natural attenuation. Molecular approaches including 16S rDNA gene analysis were used to identify the bacterial strains. They were mainly found to be within Proteobacteria. Isolates were found to be most closely related to Ralstonia, Pseudomonas, Stenotrophomonas, and Achromobacier, Alcaligenes and Microbacteńum species. Selected bacterial strains had the abilily of producing biosurfactants in the presence of petroleum compound and biodegrading a variety of petroleum hydrocarbons including aromatic hydrocarbons. Among them, Alcaligenes piechaudii SRS, Ralstonia pickettii SRS, and Pseudomonas pulida biotype B SRS demonstrated the ability to produce biosurfactants as well as degrade a wide range of the petroleum compounds. The microbial diversity of the soils at this site contributed to the successful bioremediation of the hydrocarbons. The combination of molecular and traditional microbiological culture tecbniques are useful tools for evaluating microbial diversity in the petroleum contaminated soils.