Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Zilouei,Omidvar Farhadian
حمید زیلوئی (استاد راهنما) امیدوار فرهادیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Amir Danesh
امیر دانش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Enhancement lipid content of marine microalgae Isochrysis galbana to produce biodiesel
Energy crisis as a result of population growth and industrial development is a global challenge which the limited sources of fossil fuels is not able to respond the rising demand for energy. Moreover, environmental pollution and greenhouse gas emission together with fluctuation and instability of fossil fuels prices encouraged the researchers for finding an alternative source of renewable, safe and environmental-friendly energy. In recent years, Lipid constituent of microalgae has been attracted as the most promising source of alternative fuels to replace the fossil fuels. Many factors affect the growth behavior of algae but the concentration of carbon and nitrogen sources in the medium is the most important factors in algal cultivation. In this study, a marine microalgae species Isochrysis galbana was used. The impact of culture condition, type and concentration of carbon source and concentration of nitrogen source on the biomass production and lipid content of biomass were investigated. Then in another experiment, I. galbana was cultured in sequence two phase process under different amount of nitrogen in order to increase both biomass and lipid productivity. In the phototrophic culture, in the presence of nitrogen concentration of 0.4 g.L -1 , the maximum cell concentration and the specific growth rate were obtained 5.12×10 6 cell.ml -1 and 0.25 d -1 , respectively. In the mixotrophic culture in the presence of 50 mM glycerol concentration as organic carbon source the maximum cell concentration and lipid production were obtained 4.68×10 6 cell.ml -1 and 0.061 g, respectively. In the heterotrophic culture using 25mM glycerol as organic carbon source the maximum cell concentration and lipid production were obtained 29.3×10 6 cell.ml -1 and 0.049 g, respectively. In another experiment, when glycerol replace with carbonate the maximum cell concentration and the specific growth rate were obtained 5.88×10 6 cell.ml -1 and 0.22 d -1 , respectively, in the presence of the carbonate concentration of 1 g.L -1 . After estimation of the optimum carbonate concentration, in the next step, I. galbana was cultured using different amounts of nitrogen. In the first phase to achieve high biomass productivity the microalgae was cultured in a nitrogen replete medium before the end of lag phase period and after that in second phase the culture was performed under 0.5 and 0.05 dilution in nitrogen concentration for three days. The maximum cell concentration and specific growth rate were obtained 0.525.88×10 6 cell.ml -1 and 0.35 d -1 respectively using the nitrate concentration of 0.4 g/l. In two phase culture, 46.71% enhancement in the lipid content was observed when the nitrogen concentration in the first phase and the dilution rate were 0.1 g/l and 0.05, respectively. Keywords: biodiesel, lipid, Isochrysis galbana , carbonate
امروزه جهان با بحران منابع انرژی مواجه بوده و منابع محدود سوخت فسیلی قادر به پاسخگویی به تقاضای رو به افزایش انرژی نمی باشد. این مسأله به همراه افرایش قیمت سوخت فسیلی و آلودگیهای محیط زیستی محققان را به جستجوی منابع تجدیدپذیر، ایمن و دوستدار محیط زیست برای انرژی ترغیب کرده است. در حال حاضر امید بخش ترین منبع تامین سوخت جایگزین برای سوخت های فسیلی استفاده از چربی تولیدی توسط ریزجلبک ها میباشد. در سالهای اخیر جلبک ها که جزو مواد اولیه سوختهای زیستی نسل سوم به شمار میروند توجه محققان زیادی را به خود معطوف کرده است. عوامل زیادی در رشد و تولید زیستی سلول های جلبک تاثیر گذارند که نوع و میزان کربن و نیتروژن موجود در محیط کشت از مهمترین آنها به شمار می رود. در این تحقیق، تاثیر انواع شرایط کشت، نوع منبع کربن و غلظت موثر آن، و میزان نیتروژن موجود در محیط کشت بر تولید زیست توده و لیپید توسط ریزجلبک Isochrysis galbana مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور بالا بردن همزمان زیست توده و لیپید تولیدی این گونه از فرایند دو مرحله ای تحت مقادیر مختلف نیتروژن استفاده شد به صورتی که در مرحله اول به منظور افزایش زیست توده تولیدی و تا پیش از رسیدن به انتهای فاز نمایی در مقادیر بالای نیتروژن و در مرحله بعدی به منظور افزایش لیپید تولیدی در محیطی عاری از نیتروژن پرورش داده شد. پس از بررسی غلظت های مختلف نیتروژن در شرایط کشت فتوتروف بیشترین تراکم در غلظت 4/0گرم بر لیتر نیترات برابر با cell.ml -1 10 6 ×12/5 در مدت 13 روز حاصل شد. در آزمایش بعدی کشت فتوتروف با کشت میکسوتروف و هتروتروف با منبع کربن آلی گلیسیرول مقایسه گردید که در نهایت تراکم سلولی و لیپید تولیدی در کشت های میکسوتروف (cell.ml -1 10 6 ×68/4، 061/0 گرم برابر با 95/28 درصد زیست توده تولیدی در غلظت 50 میلی مولار گلیسرول) و هتروتروف ( cell.ml -1 10 6 ×3/29، 049/0 گرم برابر با 56/19 درصد زیست توده تولیدی در غلظت 25 میلی مولار گلیسرول) محاسبه گردید. در آزمایشی دیگر منبع کربن آلی در کشت میکسوتروف با کربنات به عنوان منبع کربن غیر آلی جایگزین شد و تاثیر غلظت های مختلف آن بررسی شد که در نهایت بیشترین تراکم سلولی(cell.ml -1 10 6 ×88/5) و لیپید تولیدی(12/0 گرم بر لیتر، برابر با 3/28 درصد زیست توده تولیدی) مربوط به غلظت 1 گرم بر لیتر از کربنات بدست آمد. پس از آن، تاثیر مقادیر مختلف نیتروژن در حضور مقدار بهینه کربن موجود در محیط کشت حاصل از آزمایش قبل، بررسی شد. بیشترین تراکم سلولی (cell.ml -1 10 6 ×515/0) و لیپید تولیدی(091/0 گرم در لیتر) در غلظت نیترات برابر با 4/0 گرم بر لیتر حاصل شد. همچنین بیشترین درصد لیپید محتوی زیست توده (83/29 درصد) در غلظت 06/0 گرم بر لیتر نیترات حاصل شد. در نهایت در آزمایش پایانی ریزجلبک I. galbana با پنج غلظت بالای نیتروژن به منظور بالا بردن زیست توده تولیدی کشت داده شد و پس از پایان فاز نمایی محیط کشت در دو مرحله به منظور بالا بردن لیپید تولیدی رقیق گردید که پس از تحلیل داده های مربوط به رشد و لیپید تولیدی دریافت شد که بیشترین درصد تولید لیپید (71/46 درصد از زیست توده) مرتبط با زمانی می باشد که غلظت نیتروژن در فاز اول 1/0 گرم بر لیتر می باشد که با نسبت 05/0 رقیق شده است. کلمات کلیدی: Isochrysis galbana ، کربنات، زیست توده، لیپید، بیودیزل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی