Fermentace Chlorella sp., perspektivního substrátu pro biotechnologické aplikace

Bc. Lívia Knapová

Master's thesis

Fermentation of Chlorella sp., as perspective substrate for biotechnological applications

Abstract:

Fotosyntetické eukaryotické organismy, jako jsou mikrořasy, představují zdroje se širokou škálou biotechnologických aplikací. Rod Chlorella je skupina zelených řas s rostoucím vědeckým a komerčním zájmem. Vzhledem k tomu, že mohou růst fototrofně, heterotrofně, ale i mixotrofně, mohou být využity pro různé biotechnologie při odlišných podmínkách. Chlorella je již dlouho považována za kvalitní zdroj bílkovin a vyrábí se komerčně jako potrava pro lidi a zvířata, ale je také bohatá na obsah tuků, takže může být slibnou surovinou pro výrobu obnovitelných paliv, o které je v dnešní době velký zájem.V této diplomové práci jsou popsány biotechnologické aplikace Chlorelly, přičemž zvláštní pozornost je věnována využití Chlorelly při výrobě bioplynu, kde byl proveden i fermentační experiment s využitím druhu Chlorella pyrenoidosa (s obohacením o lipidy a bez nich). Tato mikrořasa byla fermentovaná společně s různými inokuly ze zemědělské bioplynové stanice v Čejči a z fermentorů čistír-ny odpadních vod v Modřicích. Výsledky ukázaly zajímavé výtažky me-tanu, které se u každého inokula lišily, přestože obsah lipidů nehrál takovou roli jako byla očekávaná. Anaerobní fermentace je složitý proces, do kterého jsou zapojená různé mikrobiální společenstva. Popis mikrobiálních změn po přidání řas do fermentoru není však dostatečně prozkoumán. Abychom po-mohli popsat složení mikrobiální komunity s možnými změnami ve společenstvích po přidání řas, byla provedena sekvenční analýza, která nám umožnila zjistit, zda existují nějaké důležité vztahy mezi změnami mikrobiální komunity a vyšší produkcí biometanu.

Abstract:

Photosynthetic eukaryotic organisms, such as microalgae, are resources with a wide range of biotechnological applications. A genus Chlorella is a group of green microalgae with growing scientific and commercial interest. Because they can grow phototrophically, heterotrophically but also mixotrophically, they can be used for different biotechnologies under different conditions. Chlorella has long been considered a quality source of protein and is produced commercially as food for humans and animals, but it is also rich in oil thus can be a promising feedstock for the production of renewable biofuels, which is of great interest today. This diploma thesis describes the biotechnological applications of Chlorella, with special attention being paid to the use of Chlorella in biogas production, where a fermentation experiment was per-formed using the species Chlorella pyrenoidosa (with and without lipid enrichment). These microalgae were fermented together with various inoculums from the agricultural biogas plant in Čejč and from the fermenters of the wastewater treatment plant in Modřice. The results showed interesting yields of methane, which differed for each inoculum, although the lipid content did not play the role as expected. Anaerobic fermentation is a complex process involving various microbial communities. However, the description of microbial changes after the addition of algae to the fermenter has not been sufficiently investigated. To describe the composition of the microbial community with possible changes in the communities after the addition of algae, a sequence analysis was performed to see if there were any important relationships between changes in the microbial community and higher biomethane production.

Keywords

mikrořasy, Chlorella sp., biotechnologické, využití, bioplyn, anaerobní, fermentace, mikrobiální, komunity, sekvenace, microalgae, biotechnological, use, biogas, anaerobic, fermentation, microbial, communities, sequencing

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 6. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 14. 7. 2021
• Supervisor: prof. Ing. Tomáš Vítěz, Ph.D.
• Reader: Mgr. Dominika Tatarová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Microbiology / Microbiology