Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Stickstoffmangel bei der Produktion von Einzellerölen und der Biodieselqualität in heterotrophen Kulturen von Cyanobakterien Phormidium autumnale

Erika Cristina Francisco1*, Eduardo Jacob-Lopes2, Karem Rodrigues Vieira2 und Telma Teixeira Franco3

Cyanobakterien besitzen ein großes Potenzial für die Aquakulturindustrie, für Bioprodukte, Bioenergie und Bioremediation, etwa bei der Reduzierung von Ammoniak, Phosphor und organischen Verbindungen. Die Manipulation des Mediums und die Betriebsarten der Kulturen sind notwendig, um die Produktion von Biomasse und Bioprodukten wie Lipiden anzuregen. Ziel der Studie war die Bewertung verschiedener Stickstoffquellen und deren Abbau in heterotrophen Kulturen des Cyanobakteriums Phormidium autumnale mit dem Ziel, hohe Lipidausbeuten zu erzielen. Die heterotrophen Kulturen wurden in einem Blasensäulen-Bioreaktor durchgeführt, der Maniokstärke als organische Kohlenstoffquelle verwendete. Im ersten Schritt wurden unterschiedliche Stickstoffquellen in Kulturmedium mit C/N-Verhältnissen (Kohlenstoff/Stickstoff) von 20, 40 und 60 untersucht. Im zweiten Schritt wurde die Stickstoffquelle mit dem größten Potenzial für die Lipidproduktion ausgewählt und deren Abbau untersucht, um eine Zellstressinduktion zu erreichen. Das Fettsäureprofil am Ende der Kulturen wurde zur Einschätzung der Biodieselqualität verwendet. Im ersten Schritt führten die Kulturen mit Natriumnitrat und einem CN-Verhältnis von 60 zu einem Lipidgehalt von 13,22 % und einer Lipidproduktivität von 7,62 mg/lh. Durch den Mangel an Natriumnitrat wurden im zweiten Schritt eine Lipidproduktivität und ein Lipidgehalt von 10,43 mg/lh bzw. 25,07 % erreicht. Das Fettsäureprofil zeigte in Gegenwart von Stickstoff einen Anteil gesättigter und einfach ungesättigter Fettsäuren von 76,72 % bzw. 23,88 %. Der Mangel an Natriumnitrat bewirkte eine Veränderung des Lipidprofils und führte zu einer Konzentration gesättigter Fettsäuren von 98,97 %. Die erhaltenen Biodieseleigenschaften erfüllen die durch die Standardisierung der Biodieselqualität festgelegten Standards.