Name: experimental protocol for biodiesel production with isolation of alkenones as coproducts from commercial isochrysis algal biomass
Uploaded: 2016-06-24T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 10 s
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이 작품은 국립 과학 재단 (National Science Foundation) (CHE-1151492)에 의해 지원되었다, 노스 웨스트 고급 재생 에너지 얼라이언스 (J. 윌슨 - 펠티어에 교제), 및 WHOI의 친구의 개인 기부를 통해. 우리는 우수한 기술 지원에 대해 케빈 R. Steidley 김 Ascherl (USDA / ARS / NCAUR를) 감사합니다.

1. 미세 조류 바이오 매스 준비 참고 : 해양 미세 조류의 이소 크리 시스 속 특검팀합니다. 본 연구에 사용 된 &quot;T-이소는&quot;(재료의 목록 참조) 구입할 수 있습니다. 이소 크리 시스 속의 멀티 kg 수량은 바다의 자극적 인 냄새의 냄새와 색으로 짙은 녹색 / 근처에 검은 색을 약 80 %의 물과 20 %의 바이오 매스를 포함하는 냉동 젖은 붙여 넣기 (ISO의 -paste)로 구입하고있다 할 수있다. 이소 크리 시스 속도 수 비슷한 냄새 건조 (95 % 건조) 노란색 - 갈색 분말 (이소 - 분말)으로 구입할 수. <ol><li> 가위를 사용하여 플라스틱 포장의 구석에 2 인치 홀 - 이소 크리 시스 속 페이스트를 건조하기 위하여, (1)의 절단에 의해 1kg 패키지를 연다. </li><li> 이 이소 크리 시스 속 얇은 층 (~ 20mm)를 만들 수있는 요리를 결정화 150mm X 75mm로 구멍을 통해 붙여 넣기의 약 300g을 짜내. </li><li> 그것은 (일반적으로 48 건조하고 각질이 될 때까지 실온에서 자연 건조시킨 페이스트를 남겨주세요 -96 시간). 실제 건조 시간이 다를 수 및 온도에 따라 달라집니다 : 있습니다. 그러나 차이가 (최대 2 주) 더 긴 건조 시간과 수율 또는 제품의 품질에 발견되지 않았다. 건조 공정은 또한보다 균일하게 및 / 또는 따뜻한 플레이트 결정화 접시를 배치함으로써 가속화 될 수있다 (30-40 ° C). </li><li> 주걱을 사용하여 결정화 접시에서 건조 바이오 매스를 긁고 셀룰로오스 추출 골무 (길이 : 123mm, 43mm의 ID)로 수집합니다. 건조 이소 크리 시스 속 바이오 매스의 무게를 기록한다. </li></ol> 드라이 이소 크리 시스 속 바이오 매스 2. 속 슬렛 추출 <ol><li> 속 슬렛 추출 장치에 - (60g 건조 바이오 매스 일반적으로 50)는 이소 크리 시스 속 함유 셀룰로오스 추출 골무를 넣습니다. </li><li> , 헥산 (400 ㎖)로 속 슬렛 플라스크를 채우 콘덴서 물 및 열 소스를 켜고 24주기에 속 슬렛을 허용 - 용매의 색이 진한 녹색에서 사라 때까지 (48 시간) 희미한 노란색. </li><li> 다음 속 슬렛 추출기에서 플라스크를 분리, 불을 끄고 장치는 실온으로 냉각 할 수 있습니다. </li><li> 회전 증발기를 이용하여 헥산을 제거하고, 헥산 - 추출 물질 ( &quot;헥산 조류 오일&quot;(H-AO))의 중량을 기록한다. </li></ol> 조류 석유 및 지방산과 중성 지질의 분리 3. 비누화 <ol><li> 메탄올은 상기 단계 2.4에서와 동일한 둥근 바닥 플라스크 내의 H-AO를 재용 : 디클로로 메탄 (2 : 1, 부피 조류 오일 = 10 × 질량). </li><li> 교반 막대를 추가하고 환류 냉각기를 부착 (코일 : 500mm 길이). </li><li> 추가 H 2 O (부피 = 조류 오일 2.67 질량 X) 및 KOH (50 % 조류 오일 w / w)로 3 시간 동안 60 ℃로 교반하면서 내용물을 가열한다. </li><li> 실온으로 냉각 한 후, 회전 증발기에서 유기 용매 (메탄올, 디클로로 메탄)을 제거한다. </li><li> 1에 부어 나머지 수성 혼합물로 이동-L 분별 깔때기. (수용액에 볼륨 상당) 헥산을 추가 분별 깔때기를 흔들하고, 층 분리 할 수​​ 있습니다. </li><li> 삼각 플라스크에 넣고, 하부 수성 층을 배출하고, 별도의 삼각으로 상단 유기 상을 붓는다. </li><li> 유기 층은 무색 (일반적으로 1 ~ 2 회 이상)가 될 때까지 반복 3.5 및 3.6 단계를 반복합니다. </li><li> 녹색을 띤 고체로서 중성 지질을 분리하기 위해 회전 증발기상에서 합한 유기 추출물을 농축시켜 (MP ≈ 60 -. 70 ℃). </li><li> (PH 종이로 나타낸 바와 같이 pH가 될 때까지 2 ~ 6 M) HCl로 수성 상을 산성화. </li><li> 단계 3.5 및 3.6에 기술 된 바와 같이, 1 L의 분별 깔때기를 이용하여 헥산과 산성화 된 수성 상으로부터 유리 지방산 (유리 지방산) (수성 상을 동량)을 추출한다. </li><li> (온도&gt; 30 ℃에서 액상) 진한 녹색에 가까운 흑색 유성 잔류 물로서 유리 지방산을 수득 회전 증발기에 헥산을 제거한다. </li></ol> 4.무료 지방산의 에스테르 화 산 촉매 및 녹색 바이오 디젤의 생산 <ol><li> 메탄올을 사용하여 유리 지방산을 전송 : 클로로포름 (1 : 1, 조류 오일 6 X 볼륨) 먼저 유리 지방산을 용해 후, 교반 막대가 장착 된 두꺼운 고압 반응 플라스크에 붓는 의해. </li><li> 1 시간 동안 교반하면서, SO 4 (20 % 조류 오일 W / W) 농축 된 H 2를 추가 플라스크를 밀봉하고, 90 ° C의 혼합물을 가열한다. </li><li> 실온까지 냉각 후, 분액 깔대기에 부어 혼합물을 옮긴다. </li><li> , H 2 O (조류 오일의 2 개 볼륨)를 추가 분액 깔때기를 흔들어과 위상이 분리 할 수 있습니다. </li><li> 미리 칭량 둥근 바닥 플라스크에 바닥층을 배출시키고 회전 증발기에서 농축시킨다. 그 결과 바이오 디젤의 질량을 기록한다. </li><li> 불꽃 이온화 검출기 (GC-FID)를 DB-88 (88 % cyanopropy 구비 28 (가스 크로마토 그래피로 가스 크로마토 그래피의 지방산 프로필을 분석리터) methylarylpolysiloxane] 칼럼 (0.25 mm의 ID X 0.20 μm의 막 두께를 30 MX). 주 : 일반 지방산 메틸 에스테르는 시판 정통 샘플 유지 시간 비교에 의해 확인된다. 또한, 가스 크로마토 그래피 - 질량 분석 (GC-MS, 질량 선택적 검출기에 연결된 가스 크로마토 그래프)는 예컨대 C18로 성분 분석 온도 프로그램과 열의 동일한 조건 하에서 수행된다 : (4)하는 더 확실한 기준을 사용할 수없는 결과가 적용된 정량 GC합니다. </li></ol> 5. 바이오 디젤 탈색 <ol><li> 교반 막대가 장착 된 둥근 바닥 플라스크에서 60 ° C로 어두운 녹색 컬러 바이오 가열한다. </li><li> 몬모릴로나이트 K (10) (MK10) 분말 1 시간 동안 교반과 (바이오 디젤의 w / w ~ 20 %)를 추가합니다. </li><li> 히트의 둥근 바닥을 제거하고 용액을 실온으로 냉각시킨다. </li><li> 둥근 바닥 플라스크 및 필터 재미 구성된 여과 장치를 준비Nel 보낸는 셀룰로오스 여과지 (애쉬 0.007 %)을 함유. </li><li> 둥근 바닥 플라스크를 씻어 헥산의 최소량을 사용하여 필터 깔때기를 통해 냉각 탈색 바이오 디젤을 붓는다. </li><li> 둥근 바닥 플라스크에서 필터 유입 경로를 분리합니다 (이 지금은 탈색 바이오 디젤의 헥산 용액을 포함)와 오렌지 / 레드 바이오 디젤을 수득 회전 증발기로 헥산을 제거합니다. </li><li> 4 ° C에서 보관 샘플은이 기간 동안 불용성 물질의 일부​​ 침전은 (~ w / w 10 %)이 발생합니다. </li><li> 분석을 위해 맑고 균질 바이오 디젤을 생산하는 단계 5.4 및 5.5에 기술 된 바와 같이 경사 분리 또는 여과에 의해 불용성 물질을 제거한다. </li></ol> 중립 지질 6. 분리 및 Alkenones의 정제 <ol><li> (O.을 (약 10g 중성 지질, 50 mL)을 디클로로 메탄의 최소량 (단계 3.8)에서 중성 지질을 용해시키고, 크로마토 그래피 칼럼의 상부에 피펫으로 용액을 추가D 60mm, ID 55mm, 길이 18 &quot;)을 함유하는 실리카 겔 (230-400 메쉬, 100g). </li><li> 용매로서 디클로로 메탄 (약 150 ㎖)를 이용하여 압력과 실리카를 통해 용액 (~ 5 PSI)를 용출하고, 250 mL의 용출액에서 둥근 바닥 플라스크를 수집한다. </li><li> 오렌지 색의 고체를 수득 회전 증발기로 디클로로 메탄을 제거합니다. </li><li> 용액이 균질 (전량 ~ 150 ml)을 끓는 헥산 때까지 점진적으로 추가 량이어서 끓는 헥산 약 100 ㎖를 첨가하여 고체를 재결정 화하여 헥산. 그 다음, 천천히 결정화를 촉진 실온 용액을 냉각. </li><li> 플라스크를 씻어 차가운 (0 ℃) 헥산, 소량을 사용하여 단계 5.4에 기재된 여과 장치를 이용하여 결정화 alkenones 수집. </li></ol>

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Technol. 86, 1059-1070 (2005).</li><li>Valenzuela-Espinoza, E., Mill&#225;n-N&#250;&#241;ez, R., Protein N&#250;&#241;ez-Cebrero, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein,+carbohydrate,+lipid+and+chlorophyll+a+content+in+Isochrysis+aff.+galbana+(clone+T-Iso)+cultured+with+a+low+cost+alternative+to+the+f/2+medium.">Protein, carbohydrate, lipid and chlorophyll a content in Isochrysis aff. galbana (clone T-Iso) cultured with a low cost alternative to the f/2 medium.</a> Aquacult. Eng. 25, 207-216 (2002).</li><li>Kulkarni, M. G., Dalai, A. K., Bakshi, N. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilization+of+green+seed+canola+oil+for+biodiesel+production.">Utilization of green seed canola oil for biodiesel production.</a> J. Chem. Technol. Biotechnol. 81, 1886-1893 (2006).</li></ol>

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이소 크리 시스 속는 기본 조개 공급의 구성 요소 및 바이오 연료 생산에 필요한 규모의 때문에 대표로 수확 산업 농장 조류 종의 만 선택 번호 중 ​​하나입니다. 이용 된 조류와 본 연구에 사용 된 표준 방법의 가용성은 프로토콜이 추가​​ 조사를위한 다른 그룹에 널리 액세스 제공합니다. 중요한 단계는 풍건 (33 동결 반대) 조류, 용매 추출, 비누화 및 에스테르를 포함한다. 이러한 작업을 통해 하나의 30 사용할 수있는 다양한 이소 크리 시스 속에서 지질 및 기타 로서도 수율을 검사 할 수 있습니다. 그러나, 이들 균주 및 배양 방법, (31) 서로 다른 결과로 다를 수 있으며 제품의 특성 및 추가 처리를 공급자에 의해 이용 (예컨대, 건조 또는 동결)에 의해 영향을받을 수 있다는 것을 예상한다. 우리는 여기에서 입증 된 바와 같이, 프로토콜이 개발ED 성공적 건식 분쇄 분말을 습식 페이스트 이르기 이소 크리 시스 속 제품의 종류에 적용될 수있다. 바이오 디젤의 수율은 가루 바이오 매스 그러나 낮았다 조류 오일의 낮은 금액에 해당, (7 % 건조 바이오 매스 대 w 12 % / w / 건조 붙여 넣기에서 w W) (H-AO) 추출 하였다. 이것은 속 슬렛 장치 이외의 다른 추출 프로토콜 (32)는 건조 분말 이소 크리 시스 속 제품에 대한 더 적합 할 수 있음을 제안 할 수 있습니다. 본 연구에 사용 된 이소 크리 시스 속 분말은 우리가 실험적으로 건조 이소 크리 시스 속 페이스트에서 얻은 것과 유사한하는 23~25% 지질을 포함하는 것으로 알려집니다. 33,34,26 시작 건조 바이오 매스의 다른 색상에도 불구하고, 아이소 페이스트 하오 및 ISO - 분말 - 하오는 본질적으로 구별, 모두 약 50 ° C의 녹는 점과 검은 색 고체에 가까운 / 짙은 녹색이었다. 흥미롭게도, 중성 입술에 유리 지방산의 비율두 헥산 추출물 내 ID는 달랐다. 중성 지질의 비누화 및 분리 후, 우리는 60 %를 얻은 이소 -paste - 하오에서 유리 지방산과 (w / w) 40 % 중성 지질 (/ w w). 아이소 분말 하오 평균 46 % (w / w) 유리 지방산 및 54 % (w / w) 중성 지질에서 생산. 그 결과 중 하나를 시작 분말 바이오 매스 가루 이소 크리 시스 속의 속 슬렛 추출 중성 지질에 대한 다소 선택적 인 이소 크리 시스 속 페이스트보다, 또는 FA 유도체에 비해 중성 지질의 높은 금액을 포함 할 수 있음을 시사한다. 두 상업적인 이소 크리 시스 속에서 얻어지는 생성물의 수율은 다양한 바이오 매스 있었지만, 또한 얻어진 디젤의 지방산 프로필 아닙니다. 바이오 디젤의 연료 특성이 상용화 될 수있는 자연과 개별 FAMES의 내용. (35)에 직접 의존 이것은 모든 바이오 디젤은 문서 ASTM에 설명 된 표준을 준수해야하며, 중요하다D6751 또는 각각 미국이나 유럽의 EN 14214. 사양 세탄가 및 산화 안정성에 대한 윤활성 및 동점도에 대한 범위 및 최소 값을 포함한다. 다른 중요한 권장 사항은 클라우드 포인트 (CP) 또는 저온 필터 막힘 점 (CFPP)의 형태로 차가운 유동 특성 관련이 있습니다. 우리는 이전에 아이소 페이스트로부터 제조 된 바이오 디젤의 포괄적 인 연료 테스트에서 결과를보고했다. (36) 본 연구에서의 ISO - 분말에서 생산되는 바이오 디젤의 FAME 프로필, 우리는 유사한 것으로 특정 연료의 특성을 예측할 수 이전 테스트와 유사하기 때문에 모두 바이오 디젤 연료. 예를 들어, 두 FAME 혼합물의 약 40 % (35.2 %, 39.9 %, 표 2)에 대한 불포화 지방산 (PuFAMEs 두 개 이상의 이중 결합) 계정. 이것은 가난한 산화 안정성과 유리한 차가운 흐름에서 발생합니다. 35 두 biodie의 FAME 프로필에 약간의 차이가 있지만,있다셀프 연료. 0 (19.4 mg / g 재생 대 16.4 밀리그램 / g) 18 : 분말 이소 크리 시스 속에서 제조 된 바이오 디젤 (14)보다 많은 양을 함유 3 (13.5 mg / g 재생 대 8.5 밀리그램 / g), 22 : 6 (11.0 밀리그램 / g 대 6.9 밀리그램 / g) FAMES, 아직 18의 낮은 금액 : 4 (10.4 mg / g 재생 대 19.8 밀리그램 / g). ASTM 표준에 포함되는 다양한 연료 특성에 대한 이러한 차이의 영향의 정도를 조사하기 위해 남아있다. 상업 이소 크리 시스 속 조류로부터 얻어지는 초기 바이오 디젤은 엽록소의 존재에 의해 설명 될 수 색 마찬가지로 짙은 녹색이었다. 36 엽록소와 그 유도체는 식물성 오일과 해당 바이오 디젤 연료의 안정성에 부정적인 효과를 갖는 것으로보고되었다. 1 시간 극적인 결과를 위해 36,29 바이오 디젤 제조와 관련 greenseed 카놀라유를 탈색 Issariyakul와 달라이의 방법에 따라, 29 ~ 60 ° C에서 MK10 (W / W)의 10 % 이상 친환경 바이오 교반육안 검사에 의한 색소 함량의 감소 (심판. 그림 2). 탈색 과정에서 질량 회수율은 평균 90 %에 있었다. 아이소 페이스트 하오 및 아이소 분말 하오 중성 지질에서 정제 alkenones의 수익률은 각각 w / (표 1) 승 40 %, 46 %로 비슷 하였다. 중성 지질은 아이소 분말 하오에 포함 된 물질의 높은 비율을 나타냅니다 때문에 (/ w 대 40 % w 54 %를 W / W)의 아이소 분말 하오에서 alkenone 수율은 아이소 페이스트 하오 alkenone 수익률을 초과 약 10 % (w / w / w 16 대 % w 25 %)에 의해. 그러나, 아이소 분말 하오 자체의 수율은 아이소 페이스트 하오 (15 % 대 w / w 20 %), 더 유사 (0.2 × 0.4 ×는 건조 이소 크리 시스 속에서 바이오 매스 모두에서 alkenones의 전체 수익률보다 낮았다 것을 고려 0.4 = 3.2 %) / 건조 이소 크리 시스 속 페이스트에서 w와 이소 크리 시스 속 분말에서 0.15 × 0.54 X 0.46 = 3.7 % w

최근에 특히 바이오 디젤 1 등 바이오 매스 유래 오일 등의 액체 연료의 생산을위한 조류에서 바이오 연료에 대한 관심의 위대한 부활이 있었다.이 제안 된 이점은 특정 음식의 회피 연료 논쟁 3 소문에 높은하여 생산성 대 전통적인 농업 작물보다 CO 2 저감 기능. 4이 에너지의 수생 종 프로그램 (ASP)의 거의 이십년 미국학과는 조류에서 운송 연료를 조사하기위한 목적으로 1978 년에 시작 따른다. 시핸의 보고서에 설명 된 바와 같이, 5 프로그램은 예상 비용은 그 시간 (배럴당 $ 18.46 (159 L))에서 원유와 경쟁하지 않았다 주로하기 때문에 1996 년에 끝났다. 석유의 비용은 조류 바이오 연료 연구의 르네상스에 연결되어있는 (2014 년 배럴당 $ 87.39) 6, 몇 시간 이후 크게 증가하고 있지만아베 그럼에도 불구하고 조류 바이오 연료가 너무 비싼 증명할 것이라고 주장했다. 7, 부가 가치 로서도 개념이에 대한 주요 이유 중 하나로 모두 비평가 7, 8과 지지자 9, 10 및 기능 사이에 등장했다 바이오 연료 생산 비용을 상쇄하기위한 하나의 전략으로 미국 에너지 부 (DOE) &quot;국가 해조 바이오 연료 기술 로드맵&quot;에 조류 바이오 연료를 추구. (11) 여기에서 우리는 상업 이소 크리 시스 속에서 미세 조류에서 두 개의 연료 스트림의 공동 제작하는 방법을 설명합니다. 이미 공업 적으로 생산되고 있기 때문에 우리는 해양 생물 양식 목적 수확 부분적 이소 크리 시스 속 집중 있고, 또한 이소 크리 시스 속 전통적인 지질 외에 (즉, 지방산)의 고유 클래스 생합성 조류 단지 몇 종의 하나이기 때문에 화합물 불포화 장쇄 alkenones라고도. 12 Alkenone 구조는 매우 L 특징<html> 옹 탄화수소 사슬 (36-40 carbons)이 아닌 메틸렌 네 트랜스 두 배 결합을 중단하고, 메틸 또는 에틸 케톤 (그림 1). Alkenone 불포화 조류 성장 온도에 민감 상기 diunsaturated C37 메틸 alkenone (소위 &quot;불포화 인덱스&quot;)의 비율은 과거 바다 표면 온도에 대한 프록시로서 이용 될 수있는 13, 14 15 -. 20 Alkenones은 세포질 지질 몸에 상주하고 중성 지방 (태그)보다 더 풍부 할 수있다 생각했다. 질소, 인 제한에서 21, 22, 최대 고정 단계에서 세포 탄소 10 ~ 20 %로 alkenones으로 축적된다. (23, 24)를에서 자신의 트랜스 두 배 결합 구조는 에너지 저장의보다 안정적인 양식을 제공하기 때문에 진화론 적 관점은 alkenones 태그를 통해 선호되었을 수 있습니다. (21) 189fig1.jpg &quot;/&gt; 도 불포화 장쇄 alkenones 1. 구조 일반 alkenone 메틸 37. 긴 탄화수소 사슬 길이 예시 이소 크리 시스 속에서 분리 된 3 (36-40 탄소수), 트랜스 아닌 메틸렌은 이중 결합을 차단하고, 메틸 에틸 케톤에 종료. # 탄소의 수를 나타냅니다 : 명명법은 # 지방산과 유사하다. 이중 결합의 수 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54189/54189fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 우리는 alkenones 산업 재배의 역사를 가진 일반적인 조류에서 유망한 신 재생 탄소 원료를 대표한다고 주장한다. (25) 바이오 디젤은 이소 크리 시스 속의 총 지질 추출물에서 직접 생산은 alkenones 오염 상당한 양의 (w / w 10~15%)로 포함되어 있습니다 이러한 높은 융점 화합물은 가난한 차가운 흐름 연료 특성을 초래한다. 그러나, 사용 t그는 여기서 설명 비누화 / 추출 기술은 alkenones 제거와 2 생성물 스트림을 생성시키면서 바이오 품질을 개선 회수 할 수있다. 최근에 우리는 2- 부텐 (butenolysis)와 교차 치환 반응에 의해 액체 연료에 alkenones의 전환을 보여 주었다. 26 butenolysis 반응, 상업 루테늄 복분해 - 개시제를 사용 저온에서 급속하게 발생하고 깨끗하게 제트 연료의 예측 혼합물을 제공합니다 등급 탄화수소. 이 반응은 상업적 이소 크리 시스 속 바이오 연료 생산을위한 &quot;바이오 리파이너리&quot;접근 (27)를 향한 첫 단계를 나타내는, 지방산에서 바이오 디젤 합성과 병렬로 수행된다.

<table><tbody><tr><td>&lt;em&gt;Isochrysis&lt;/em&gt;</td><td>Reed Mariculture</td><td>Iso, Raw, Unprocessed, 20%dw</td><td>Live culture paste, 20% w/w biomass</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;Isochrysis&lt;/em&gt;</td><td>Necton, S.A</td><td>AADISS004</td><td>PhytoBloom Prof Isochrysis (Freeze-dried)</td></tr><tr><td>Hexanes</td><td>Fisher Chemical</td><td>H291-4</td><td>ACS Certified</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Fisher Chemical</td><td>A452-4</td><td>HPLC Grade</td></tr><tr><td>Dichloromethane</td><td>Fisher Chemical</td><td>D37-4</td><td>Certified/Stabilized</td></tr><tr><td>Soxhlet Apparatus</td><td>Sigma Aldrich</td><td>64826</td><td></td></tr><tr><td>Extraction Thimble</td><td>Sigma Aldrich</td><td>64842</td><td></td></tr><tr><td>B&amp;uuml;chner Funnel</td><td>Chemglass</td><td>CG-1406-25</td><td></td></tr><tr><td>High Pressure Reaction Vessel</td><td>Chemglass</td><td>CG-1880-12</td><td></td></tr><tr><td>Whatman Filter Paper</td><td>GE Life Sciences</td><td>1442-042</td><td>Grade 42, Ash 0.007%, circle, 42.5 mm</td></tr><tr><td>Biodiesel (B100)</td><td>Bellingham Shell</td><td></td><td>The biodiesel (B100) in &lt;strong&gt;Figure 3&lt;/strong&gt; was purchased at a local filling station: Bellingham Shell, Bellingham, WA 98226</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;Isochrysis&lt;/em&gt;</td><td>Aquacave</td><td></td><td>In addition to Reed and Necton, &lt;em&gt;Isochrysis&lt;/em&gt; can also be purchased from Aquacave (Gurnee, IL) at: www.aquacave.com (accessed September 30, 2015).</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;Isochrysis&lt;/em&gt;</td><td>Brine Shrimp Direct</td><td></td><td>&lt;em&gt;Isochrysis&lt;/em&gt; can also be purchased from Brine Shrimp Direct (Ogden, UT) at: www.brineshrimpdirect.com (accessed September 30, 2015).</td></tr></tbody></table>

experimental protocol for biodiesel production with isolation of alkenones as coproducts from commercial isochrysis algal biomass

재생보다 환경 친화적 출처 대안 석유 연료를 대체 할 필요가 중요성이 커지고있다. 바이오 매스 유래 바이오 연료는이 점에서 상당한 관심을 얻고있다, 옥수수 에탄올 또는 대두 바이오 디젤과 같은 식용 작물에서 그러나 1 세대 바이오 연료는 일반적으로 호의에서 떨어졌다. 국내 및 우수한 비 식용 소스로부터의 액체 연료의 제조 방법의 개발에 관심을 따라서있다. 여기에서 우리는 해양 미세 조류의 이소 크리 시스 속에서 정제 된 바이오 디젤의 생산을위한 상세한 절차를 설명합니다. 잠재적 가치 로서도 바이오 디젤 제조 비용을 상쇄하도록 또한 불포화 장쇄 alkenones로 알려진 지질의 고유 한 세트를 병렬로 분리된다. 이소 크리 시스 속 멀티 킬로그램 수량 두 상업 제 처리 전에 건조 소스 습윤 페이스트 (80 % 물)와 같은 하나 및 OT로부터 구입그녀 건조 분쇄 분말 (건조 95 %). 지질은 조류 전통적인 지방이 모두 포함 된 오일 ( &quot;헥산 조류 오일&quot;) (즉, 중성 지방을, w / w 46~60%) 및 alkenones (w / w 16~25%)를 생산하는 속 슬렛 장치에서 헥산으로 추출한다. 조류 오일에서 중성 지방의 비누화는 alkenone 함유 중성 지질에서 생성 된 자유 지방산 (유리 지방산)의 분리 할 수​​ 있습니다. 유리 지방산은 alkenones 단리하고 결정화에 의해 중성 지질로부터 정제되는 동안 산 촉매에 의해 에스테르 화 반응 (즉, 지방산 메틸 에스테르, FAMES)를 바이오 디젤로 변환된다. 우리는 높은 고도 불포화 지방산 함량 (w / w 약 40 %)을 특징으로, 상업 이소 크리 시스 속에서 바이오 매스로부터 바이오 디젤은 유사하지만 동일하지 FAME 프로파일을 가지고 있음을 보여줍니다. , 헥산 조류 오이의 양을 낮출 추적 할 수있는 (12 % 대 승 7 %는 w / W / W)에 이소 크리 시스 속 젖은 페이스트 시작할 때 바이오 디젤의 수익률은 지속적으로 증가 하였다분말 이소 크리 시스 속 생성물로부터 수득 L.

<html> 처리 전에 상기 페이스트를 이소 크리 시스 속 (아이소 페이스트) 제 건조시켰다. 이 편리한 대형 결정화 접시로 이소 -paste을 첨가하고, 실온에서 자연 건조 재료를 허용함으로써 대규모로 수행 하였다. 건조시 일부 풀링 물 형태는 건조 공정을 가속화 경사 또는 피펫으로 제거 될 수있다 (일반적으로 붉은 착색). 후 약 48 - 지금 건조 이소 크리 시스 속 96 시간 결정화 접시에서 긁어와 해초와 같은 냄새 (그림 2)와 블랙 / 그린 색다른 소재로 얻을 수 있었다. 건조 바이오 매스의 수확량은 페이스트의 승 광고 일반적으로 20 % 승으로 / 있었다. 대조적으로, 이소 크리 시스 속 분말 제품 (아이소 분말)을 황색 - 갈색 미세 분쇄, 추가 처리없이 직접 사용 하였다 건조 분말 (95 % 건조) (도 2)이었다. gure 2 &quot;SRC =&quot;/ 파일 / ftp_upload / 54189 / 54189fig2.jpg &quot;/&gt; 그림 상업 이소 크리 시스 속. 이소 크리 시스 속 페이스트 (80 % 습식) 2. 비교 처리 전에 48-96 시간 동안 실온에서 자연 건조에 결정화 접시의 바닥을 따라 확산 남아 있습니다. 그 결과 건조 이소 크리 시스 속가 상업 건조 분말 이소 크리 시스 속 (왼쪽)보다 모양이 다른 어두운 색의 색다른 재료 (오른쪽)으로 얻을 수있다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54189/54189fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 헥산과 속 슬렛에 의해 건조 된 이소 -paste 또는 아이소 분말 중의 추출은 헥산의 제거 후, 준, 어두운 녹색 / 거의 검은 색 고체 (MP 모양이 비슷 조류 오일 (H-AO). ~ (50) -60 ° C). H-AO의 수익률은 페이스트 ( &quot;아이소 페이스트 하오에서 시작할 때/ w (15)이었다 아이소 분말 하오 &quot;) %&quot;) / 이전 결과, 상업 가루 이소 크리 시스 속의 속 슬렛 추출 (기준 시간-AO의 수율 반면 (26)과 일치 건조 이소 크리 시스 속 바이오 매스의 w w 일반적으로 20 %였다 &quot; w (표 1). <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> 제품 (g) </td><td> 이소 -paste </td><td> 이소 - 분말-1 </td><td> 이소 - 분말-2 </td></tr><tr><td> 드라이 바이오 매스 </td><td> (30) </td><td> (20) </td><td> (20) </td></tr><tr><td> 헥산 해조 오일 </td><td> 5.86 </td><td> 2.87 </td><td> 3.11 </td></tr><tr><td> 유리 지방산 </td><td> 3.52 </td><td> 1.34 </td><td> 1.38 </td></tr><tr><td> 중성 지질 </td><td> 2.34 </td><td> 1.38 </td><td> 1.61 </td></tr><tr><td> Alkenones </td><td> 0.94 </td><td> 0.63 </td><td> 0.74 </td></tr><tr><td colspan="4"> 주 : 이소 분말 -1- 이소 분말-2 병렬 처리 된 분말 이소 크리 시스 속 두 샘플의 결과를 나타낸다. 이소 붙여 넣기에서 이러한 제품의 수율과 다른 보고서의 참고 문헌 26, 32, 33를 참조하십시오. </td></tr></tbody></table> 상업 이소 크리 시스 속 바이오 매스에서 표 1. 제품 수율. 상기 H-AO에서 Acylglycerols 메탄올 / CH 2 CL이 수성 KOH의 첨가에 상응하는 수용성 카르 복실 레이트 염 (예, 비누)로 전환 하였다. alkenones 포함 중성 지질은 다음 헥산 선택적 분할하여이 수성 혼합물로부터 추출 하였다. 중성 지질을 제거한 후, 비누 reacidification는 마찬가지로 수용액으로부터 추출 될 수있는 상응하는 유리 지방산 (유리 지방산)을 제조헥산과 ueous 단계입니다. 아이소 페이스트 하오 또는 - 분말 - 하오 이소 하나의 결합 된 유리 지방산과 중성 지질의 전체 질량 회수율은 양적 근처 일관했다. 그러나, 제품의 비율 (즉, 중성 지질 + 유리 지방산)이 달랐다. 아이소 페이스트 하오에서 우리는 60 %를 얻은 (w / w) 유리 지방산과 (w / w) 40 % 중성 지질 (표 1). 반대로, 아이소 분말 하오 표 1에 설명 된대로 중성 지질 (평균 = 54 % 중성 지질 + 46 % 유리 지방산)에서 농축 입증했다. H 2 SO 4 및 메탄올의 유리 지방산 에스테르는 90 % 이상의 수율 (도 3)에서 검은 오일성 액체에 가까운 어두운 녹색으로 (즉 FAMES, 바이오 디젤) 지방산 메틸 에스테르를 생산했다. 몬모릴로나이트 K10 (29)를 통해 가열하여 탈색 (MK10) 점토는 다른 상업 양방향와 모양이 비슷한 노란색 / 오렌지 제품을 준odiesel 연료 (재료의 목록 참조) (그림 3). 탈색 이소 크리 시스 속 바이오 디젤 연료의 FAME 분석 결과는 표 2에 나타내었다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/54189/54189fig3.jpg" /> 도 이소 크리 시스 속 3. 비교 대두 바이오 디젤 연료. 그린 이소 크리 시스 속 바이오 디젤 (중간)을 추출하고, 정제 된 유리 지방산의 에스테르 화에 의해 제조된다. 탈색 상업적 바이오 디젤 (왼쪽)과 유사한 특성을 가진 제품 (오른쪽)를 생성한다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54189/54189fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> FAME </td><td> 이소 -paste </td><td> 이소 - 분말 </td></tr><tr><td> 14시 </td><td> 16.4 </td&gt; <td> 19.4 </td></tr><tr><td> 14시 1분 </td><td> - </td><td> 0.3 </td></tr><tr><td> 15시 </td><td> 자취 </td><td> 0.3 </td></tr><tr><td> 16시 </td><td> 10.1 </td><td> 8.8 </td></tr><tr><td> 16 : 1 Δ9 </td><td> 7.6 </td><td> 5.5 </td></tr><tr><td> 16시 2분 </td><td> ND </td><td> 0.3 </td></tr><tr><td> 16시 3분 </td><td> ND </td><td> 0.5 </td></tr><tr><td> 18시 </td><td> 자취 </td><td> 0.2 </td></tr><tr><td> 18 : 1 B </td><td> 12.1 </td><td> 14.3 </td></tr><tr><td> 18시 2분 </td><td> 8.1 </td><td> 7.1 </td></tr><tr><td> 18 : 3 C </td><td> 8.5 </td><td> 13.5 </td></tr><tr><td> 18시 4분 </td><td> 19.8 </td><td> 10.4 </td></tr><tr><td> 18시 5분 </td><td> ND </td><td> 삼 </td></tr><tr><td> 20시 5분 </td><td> ND </td><td> - </td></tr><tr><td> 22시 5분 </td><td> ND </td><td> 이 </td></tr><tr><td> 22시 6분 </td><td> 6.9 </TD&gt; <td> (11) </td></tr><tr><td> Σ D </td><td> 89.8 </td><td> 96.2 </td></tr><tr><td colspan="3"> 1 Δ9 + 18 :.. (1) Δ11 C 결합 Δ6,9,12 및 Δ9,12,15 이성질체는 D 나머지 재료는 약 50 참고 : • 지방산 명칭이 #carbons입니다. # 시스 두 배 채권은 18 결합 유저 (B) : 50 다른 FAMES 및 비 FAME 구성 요소 (전체 ~ 95 % FAME). ND 불검출 =. </td></tr></tbody></table> 상업 이소의 -past 및 이소 이소 크리 시스 속 바이오 매스 - 분말에서 생산되는 바이오 디젤의 표 2 FAME 조성입니다. 중성 지질 /를 이소 -paste - 하오에서 w 및 54 % w 40 %에서 녹색 고체 혼합물로서 얻었다 (평균하십시오.) 아이소 분말 하오 (표 1)에서. 사용하여 실리카를 통해 용해 된 중성 지질 필터링DCM은 용매의 제거 후에 준 ​​헥산으로 재결정 화 될 수있는 고체 붉은 오렌지색 / 백색 고체로서 분석적으로 순수한 alkenones을 수득 하였다. 이 절차는 16 %의 결과 (w w /) 이소 - 분말 - 하오 (표 1)에서 격리 아이소 페이스트 하오에서 alkenones의 수율 25 % 수율.

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Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

자세한 방법은 상업 이소 크리 시스 속에서 미세 조류에서 가치 로서도으로 alkenones의 공동 격리와 함께 바이오 디젤의 생산을 위해 제공됩니다.

상업에서 로서도으로 Alkenones의 분리와 바이오 디젤 생산을위한 실험 프로토콜<em&gt; 이소 크리 시스 속</em&gt; 해조 바이오 매스

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. ...

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Research

JoVE Journal

Environment

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

20.6K 조회수.  Western Washington University.  자세한 방법은 상업 이소 크리 시스 속에서 미세 조류에서 가치 로서도으로 alkenones의 공동 격리와 함께 바이오 디젤의 생산을 위해 제공됩니다. 

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Analysis of Fatty Acid Content and Composition in Microalgae

A method to determine the content and composition of total fatty acids present in microalgae is described. Fatty acids are a major constituent of microalgal biomass. These fatty acids can be present in different acyl-lipid classes. Especially the fatty acids present in triacylglycerol (TAG) are of commercial interest, because they can be used for production of transportation fuels, bulk chemicals, nutraceuticals (&omega;-3 fatty acids), and food commodities. To develop commercial applications, reliable analytical methods for quantification of fatty acid content and composition are needed. Microalgae are single cells surrounded by a rigid cell wall. A fatty acid analysis method should provide sufficient cell disruption to liberate all acyl lipids and the extraction procedure used should be able to extract all acyl lipid classes.
With the method presented here all fatty acids present in microalgae can be accurately and reproducibly identified and quantified using small amounts of sample (5 mg) independent of their chain length, degree of unsaturation, or the lipid class they are part of.
This method does not provide information about the relative abundance of different lipid classes, but can be extended to separate lipid classes from each other.
The method is based on a sequence of mechanical cell disruption, solvent based lipid extraction, transesterification of fatty acids to fatty acid methyl esters (FAMEs), and quantification and identification of FAMEs using gas chromatography (GC-FID). A TAG internal standard (tripentadecanoin) is added prior to the analytical procedure to correct for losses during extraction and incomplete transesterification.

A method for the determination of fatty acid content and composition in microalgae based on mechanical cell disruption, solvent based lipid extraction, transesterification, and quantification and identification of fatty acids using gas chromatography is described. A tripentadecanoin internal standard is used to compensate for the possible losses during extraction and incomplete transesterification.

미세 조류의 지방산 콘텐츠 및 조성 분석

A method to determine the content and composition of total fatty acids present in microalgae is described. Fatty acids are a major constituent of ...

연구

환경과학

A Simple and Rapid Protocol for Measuring Neutral Lipids in Algal Cells Using Fluorescence

Algae are considered excellent candidates for renewable fuel sources due to their natural lipid storage capabilities. Robust monitoring of algal fermentation processes and screening for new oil-rich strains requires a fast and reliable protocol for determination of intracellular lipid content. Current practices rely largely on gravimetric methods to determine oil content, techniques developed decades ago that are time consuming and require large sample volumes. In this paper, Nile Red, a fluorescent dye that has been used to identify the presence of lipid bodies in numerous types of organisms, is incorporated into a simple, fast, and reliable protocol for measuring the neutral lipid content of Auxenochlorella protothecoides, a green alga. The method uses ethanol, a relatively mild solvent, to permeabilize the cell membrane before staining and a 96 well micro-plate to increase sample capacity during fluorescence intensity measurements. It has been designed with the specific application of monitoring bioprocess performance. Previously dried samples or live samples from a growing culture can be used in the assay.

A simple protocol to determine the neutral lipid content of algal cells using a Nile Red staining procedure is described. This time-saving technique offers an alternative to traditional gravimetric-based lipid quantification protocols. It has been designed for the specific application of monitoring bioprocess performance.

형광을 사용하여 조류 세포에서 중성 지질을 측정하기위한 간단하고 빠른 프로토콜

Algae are considered excellent candidates for renewable fuel sources due to their natural lipid storage capabilities. Robust monitoring of algal ...

화학

Quantification of Heavy Metals and Other Inorganic Contaminants on the Productivity of Microalgae

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages include high potential yield, use of non-arable land and integration with waste streams. The nutrient requirements of a large-scale microalgae production system will require the coupling of cultivation systems with industrial waste resources, such as carbon dioxide from flue gas and nutrients from wastewater. Inorganic contaminants present in these wastes can potentially lead to bioaccumulation in microalgal biomass negatively impact productivity and limiting end use. This study focuses on the experimental evaluation of the impact and the fate of 14 inorganic contaminants (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V and Zn) on Nannochloropsis salina growth. Microalgae were cultivated in photobioreactors illuminated at 984 &#181;mol m-2 sec-1 and maintained at pH 7 in a growth media polluted with inorganic contaminants at levels expected based on the composition found in commercial coal flue gas systems. Contaminants present in the biomass and the medium at the end of a 7 day growth period were analytically quantified through cold vapor atomic absorption spectrometry for Hg and through inductively coupled plasma mass spectrometry for As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sn, V and Zn. Results show N. salina is a sensitive strain to the multi-metal environment with a statistical decrease in biomass yieldwith the introduction of these contaminants. The techniques presented here are adequate for quantifying algal growth and determining the fate of inorganic contaminants.

Integration of microalgal cultivation with industrial flue gas will ultimately introduce heavy metals and other inorganic compounds into the growth media. This study presents a procedure used to determine the end fate and impact of heavy metals and inorganic contaminants on the growth of Nannochloropsis salina grown in photobioreactors.

중금속과 미세 조류의 생산성에 다른 무기 오염 물질의 정량화

Increasing demand for renewable fuels has researchers investigating the feasibility of alternative feedstocks, such as microalgae. Inherent advantages ...

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ammonia removal, nitrogen removal and algal growth are compared over an 8-week period in paired sets of small (100 L) and large (1,000 L) reactors designed for algal remediation of landfill wastewater. Contents of the small and large scale reactors were mixed before the beginning of each weekly testing interval to maintain equivalent initial conditions across the two scales. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted to better equalize conditions occurring at both scales. During the short 8-week representative time period, starting ammonia and total nitrogen concentrations ranged from 3.1-14 mg NH3-N/L, and 8.1-20.1 mg N/L, respectively. The performance of the treatment system was evaluated based on its ability to remove ammonia and total nitrogen and to produce algal biomass. Mean &#177; standard deviation of ammonia removal, total nitrogen removal and biomass growth rates were 0.95&#177;0.3 mg NH3-N/L/day, 0.89&#177;0.3 mg N/L/day, and 0.02&#177;0.03 g biomass/L/day, respectively. All vessels showed a positive relationship between the initial ammonia concentration and ammonia removal rate (R2=0.76). Comparison of process efficiencies and production values measured in reactors of different scale may be useful in determining if lab-scale experimental data is appropriate for prediction of commercial-scale production values.

An experimental methodology is presented to compare the performance of small (100 L) and large (1,000 L) scale reactors designed for algae remediation of landfill wastewater. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted based on application.

폐수의 해조 교정을위한 광합성 원자로 시스템의 규모 비교

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

Cultivation of Green Microalgae in Bubble Column Photobioreactors and an Assay for Neutral Lipids

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the treatment of wastes. As most new research efforts begin at laboratory scale, there is a need for cost-effective methods for culturing microalgae in a reproducible manner. Here, we communicate an effective approach to culture microalgae in laboratory-scale photobioreactors, and to measure the growth and neutral lipid content of that algae. Instructions are also included on how to set up the photobioreactor system. Although the example organisms are species of Chlorella and Auxenochlorella, this system can be adapted to cultivate a wide range of microalgae, including co-cultures of algae with non-algae species. Stock cultures are first grown in bottles to produce inoculum for the photobioreactor system. Algae inoculum is concentrated and transferred to photobioreactors for cultivation in batch mode. Samples are collected daily for the optical density readings. At the end of the batch culture, cells are harvested by centrifuge, washed, and freeze dried to obtain a final dry weight concentration. The final dry weight concentration is used to create a correlation between the optical density and the dry weight concentration. A modified Folch method is subsequently used to extract total lipids from the freeze-dried biomass and the extract is assayed for its neutral lipid content using a microplate assay. This assay has been published previously but protocol steps were included here to highlight critical steps in the procedure where errors frequently occur. The bioreactor system described here fills a niche between simple flask cultivation and fully-controlled commercial bioreactors. Even with only 3-4 biological replicates per treatment, our approach to culturing algae leads to tight standard deviations in the growth and lipid assays.

Here, we present a protocol to construct lab-scale bubble column photobioreactors and use them to culture microalgae. It also provides a method for the determination of the culture growth rate and neutral lipid content.

중립 지질에 대 한 녹색 미세 거품 열 Photobioreactors에 시험 재배

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the ...

Coupling Carbon Capture from a Power Plant with Semi-automated Open Raceway Ponds for Microalgae Cultivation

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas electricity generation. Microalgae can biofix CO2 10 to 15 times faster than plants and convert algal biomass to products of interest, such as biofuels. Thus, this study presents a protocol that demonstrates the potential synergies of microalgae cultivation with a natural gas power plant situated in the southwestern United States in a hot semi-arid climate. State-of-the-art technologies are used to enhance carbon capture and utilization via the green algal species Chlorella sorokiniana, which can be further processed into biofuel. We describe a protocol involving a semi-automated open raceway pond and discuss the results of its performance when it was tested at the Tucson Electric Power plant, in Tucson, Arizona. Flue gas was used as the main carbon source to control pH, and Chlorella sorokiniana was cultivated. An optimized medium was used to grow the algae. The amount of CO2 added to the system as a function of time was closely monitored. Additionally, other physicochemical factors affecting algal growth rate, biomass productivity, and carbon fixation were monitored, including optical density, dissolved oxygen (DO), electroconductivity (EC), and air and pond temperatures. The results indicate that a microalgae yield of up to 0.385 g/L ash-free dry weight is attainable, with a lipid content of 24%. Leveraging synergistic opportunities between CO2 emitters and algal farmers can provide the resources required to increase carbon capture while supporting the sustainable production of algal biofuels and bioproducts.

A protocol is described to utilize the carbon dioxide in natural gas power plant flue gas to cultivate microalgae in open raceway ponds. Flue gas injection is controlled with a pH sensor, and microalgae growth is monitored with real time measurements of optical density.

발전소의 탄소 포집과 미세조류 재배를 위한 반자동 개방형 경마장 연못 결합

In the United States, 35% of the total carbon dioxide (CO2) emissions come from the electrical power industry, of which 30% represent natural gas ...

돼지 폐기물 바이오 가스로부터의 바이오 메탄 억제를 위한 미세조류 배양

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

저자 스포트라이트: 바이오메탄 생산 향상을 위한 미세조류 생명공학 확장 

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

Qualitative Characterization of the Aqueous Fraction from Hydrothermal Liquefaction of Algae Using 2D Gas Chromatography with Time-of-flight Mass Spectrometry

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in complex mixtures. It is often used to analyze gasoline, jet fuel, diesel, bio-diesel and the organic fraction of bio-crude/bio-oil. In most of those analyses, the first dimension of separation is non-polar, followed by a polar separation. The aqueous fractions of bio-crude and other aqueous samples from biofuels production have been examined with similar column combinations. However, sample preparation techniques such as derivatization, solvent extraction, and solid-phase extraction were necessary prior to analysis. In this study, aqueous fractions obtained from the hydrothermal liquefaction of algae were characterized by two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry without prior sample preparation techniques using a polar separation in the first dimension followed by a non-polar separation in the second. Two-dimensional plots from this analysis were compared with those obtained from the more traditional column configuration. Results from qualitative characterization of the aqueous fractions of algal bio-crude are discussed in detail. The advantages of using a polar separation followed by a non-polar separation for characterization of organics in aqueous samples by two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry are highlighted.

A two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry method is described for characterization of the aqueous fraction of bio-crude produced from hydrothermal liquefaction of algae. This protocol can also be employed to analyze the aqueous fraction of liquid products from fast pyrolysis, catalytic fast pyrolysis, catalytic deoxygenation and hydro-treating.

비행 시간 형 질량 분석과 2D 가스 크로마토 그래피를 사용하여 조류의 열수 액화에서 수성 분수의 질적 특성

Two-dimensional gas chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry is a powerful tool for identifying and quantifying chemical components in ...

상업에서 로서도으로 Alkenones의 분리와 바이오 디젤 생산을위한 실험 프로토콜

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Semi-Industrial High Rate Algal Ponds에서 Microalgae-Bacterial System을 사용하여 바이오 가스 정화

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