Zeitschrift für Grundlagen erneuerbarer Energien und Anwendungen
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Abstrakt

Bioenergie 2020: Meerwasser-zu-Biomasse: Der Prozess und Mechanismus der effizienten Produktion limnischer Algenbiomasse mit Meerwasser und Abwasser

Haiyan Pei

Mikroalgen gelten als vielversprechender Rohstoff für Biokraftstoffe, doch der Ausbau der Produktion von Algenlipiden auf kommerzieller Ebene steht noch aus, da sie chemische Nährstoffe und Süßwasser benötigen. Unerschöpfliches Meerwasser, dem ein wenig Abwasser zugesetzt wird, bietet großes Potenzial zur Optimierung der Mikroalgenproduktion, sodass die Biodieselproduktion kostengünstig und nachhaltig gedeihen kann. Im Vergleich zu regulärem Medium erreichte limnetisches Chlorella SDEC-18 bei dieser Kultivierungsmethode unter Verwendung von Meerwasser und anaerob verdautem Küchenabfallabwasser schnelles Wachstum, einen hohen Lipidgehalt, vergrößerte Zellen, fragile Zellwände und eine effiziente Sedimentation. Neben diesen Vorteilen der Lipidausbeute und -extraktion trug die Reaktion der Mikrotubuli auf Salzgehalt entscheidend zur Regulierung der Kohlenstoffmetaboliten bei. Im Einzelnen depolymerisierte osmotischer Stress die Mikrotubuli, woraufhin Cellulosesynthase delokalisierte, was den Kohlenstofffluss von Stärke oder Cellulose auf Lipide umleitete. Daher zeigten die in salzhaltigen Umgebungen kultivierten Algenzellen eine bessere Lipidproduktion und -extraktion, was sich in einem Lipidgehalt von über 60 % und einer anfänglichen Extraktionseffizienz von 80 % zeigte. Das geförderte Absetzverhalten sparte Energie bei der Ernte und war auf Ionen im Meerwasser und extrazelluläre Polymersubstanzen zurückzuführen, die von den Algen abgesondert wurden. Nach der Klärung der Vorteile der aus Meerwasser produzierten Algenbiomasse umfasst die Folgeforschung den Aufbau eines Transkriptomik- und Metabolomik-Netzwerks von Algen in salzhaltigen Umgebungen, um den Zellstoffwechsel der Algen präzise zu verstehen und die blumige Kontrolle der Lipidsynthese unter verschiedenen Bedingungen zu begründen. Schließlich könnte ein Scale-up-Prozess für die Produktion von Algenbiomasse mit dem Ziel einer nachhaltigen und wirtschaftlichen Biodieselerzeugung etabliert werden.