title: Δέσμευση CO2 από απαέρια εργοστασίου παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω καλλιέργειας μικροφύκους Stichococcus sp.
title: Commitment of CO2 from power plant waste gas by culturing the microalgae Stichococcus sp.
Creators: name: Μητρογιαννης Δημητριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Σκοπός της έρευνας αυτής είναι η μείωση του CO2 από τα καυσαέρια με τη χρήση μικροφυκών και η μετατροπή της βιομάζας σε προϊόντα υψηλής αξίας. Η παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε στον Ατμοηλεκτρικό Σταθμό Κερατέας-Λαυρίου της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού (ΔΕΗ). Φωτο-βιοαντιδραστήρες κλειστού τύπου 15 L χρησιμοποιήθηκαν για την καλλιέργεια μικροφυκών, στους οποίους τα μικροφύκη αναπτύχθηκαν προσκολλημένα σε γυαλί αμμοβολής. Ο εργαστηριακός φωτο-βιοαντιδραστήρας τοποθετήθηκε μέσα σε ένα οικίσκο, παρέχοντας προστασία από τις καιρικές συνθήκες και άλλους περιοριστικούς παράγοντες. Στα πειράματα χρησιμοποιήθηκε το στέλεχος Stichococcus sp. Για την ανάπτυξη των μικροφυκών γινόταν τροφοδοσία άνθρακα στους φωτο-βιοαντιδραστήρες υπό τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα που περιέχεται στα καυσαέρια με ρυθμό 0,6 L/min. Εξετάστηκαν 3 τύποι καλλιεργειών: καλλιέργεια με σταθερό φως, με διακεκομμένο φως και καλλιέργεια με πενία αζώτου. Οι καλλιέργειες φωτίζονταν με λαμπτήρες LED (6.600, 6.600 και 3.300 lux για καλλιέργεια με σταθερό φως, διακεκομμένο φως και με έλλειψη αζώτου, αντίστοιχα), ενώ η θερμοκρασία του περιβάλλοντος ελεγχόταν από μονάδα A/C (25 ± 1 oC). Τυπικά, το Stichococcus sp. καλλιεργήθηκε σε τεχνητό θαλασσινό νερό με την προσθήκη Bold’s Basal Medium. Η σύνθεση των NaCl και NaNO3 ήταν 35 g/L και 0,75 g/L, αντίστοιχα. Επίσης, στην τελευταία καλλιέργεια που αναφέρθηκε εφαρμόστηκε πενία αζώτου 3 ημέρες πριν από τη συλλογή βιομάζας, προκειμένου να αυξηθεί η παραγωγή λιπιδίων. Στο τέλος της καλλιεργητικής περιόδου, η εξαγόμενη βιομάζα μετατράπηκε σε προϊόντα υψηλής αξίας (π.χ. λιπίδια, χρωστικές, πρωτεΐνες και υδατάνθρακες), για την αξιολόγηση του Stichococcus sp. στην δυνατότητα εφαρμογής σε βιοδιυλιστήρια 3ης γενιάς.
Τα αποτελέσματα της Stichococcus sp. για παραγωγή βιομάζας ήταν 50,5, 47,9 και 38,3 g/m2 για καλλιέργεια με σταθερό φως, διακεκομμένο φως και με πενία αζώτου αντίστοιχα. Η περιεκτικότητα σε βιοπροϊόντα (υδατάνθρακες, λιπίδια πρωτεΐνες και ολική χλωροφύλλη) του Stichococcus sp. ήταν περίπου 80-90%. Η περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες ήταν η υψηλότερη μεταξύ άλλων βιοπροϊόντων, με 24,8, 23,4 και 11,9 g/m2 αντίστοιχα. Η περιεκτικότητα σε λιπίδια ήταν 6,6, 6,8 και 11,0 g/m2. Η πρωτεΐνη ήταν 8,3, 7,6 και 6,1 g/m2 και η συνολική χλωροφύλλη που βρέθηκε ήταν 19,1∙10-2, 23∙10-2, 12∙10-2 g/m2.

description: The research purpose was the reduction of CO2 from flue gases with the use of microalgae and bioconversion of biomass into high-value products. The present study took place in the thermal power plants AIS Kerateas-Lavriou of the Public Power Corporation (PPC). 15 L closed type photo-bioreactors were utilized for microalgae cultivation, in which the cells were cultivated attached on sandblasted glass. The lab photo-bioreactor was placed inside a small shelter providing protection from weather conditions and other limiting factors. Stichococcus sp. was
used throughout the experiments. Carbon under the form of carbon dioxide contained in flue gas was provided into the photo-bioreactor at a rate of 0,6 L per minute. Three types of cultures were examined: cultivation with continuous light, with alternating light and with nitrogen deficiency. Cultures were illuminated by LED lamps (6.600, 6.600 and 3.300 lux for cultivation with continuous light, alternating light and with nitrogen deficiency, respectively) and the ambient temperature was controlled by an A/C unit (25 ± 1 oC). Typically, Stichococcus sp. was cultivated in artificial seawater with the addition of Bold’s Basal Medium. The composition of
NaCl and NaNO3 was 35 g/L and 0.75 g/L, respectively. Also, nitrogen starvation was implemented 3 days prior to biomass harvesting, in order to increase lipids production. At the end of cultivation period, the extracted biomass was converted into high added value products (i.e., lipids, pigments, proteins and carbohydrates), to assess Stichococcus sp. potential for 3rd generation biorefineries.
The results of Stichococcus sp. cultivation for biomass production were 50,5, 47,9 and 38,3 g/m2 for cultivation with continuous light, alternating light and with nitrogen deficiency respectively. The bioproducts content of Stichococcus sp. was approximately 80-90%, the bioproducts include carbohydrates, lipids proteins and total chlorophyll. Carbohydrates content was the highest amongst other bio-products, being 24,8, 23,4 and 11,9 g/m2 respectively. The lipid content was 6,6, 6,8 and 11 g/m2. The proteins were 8,3, 7,6 and 6,1 g/m2 and the total
chlorophyll found to be 19,1∙10-2, 23∙10-2, 12∙10-2 g/m2.