Выращивание хлореллы

Было принято решение выращивать микроводоросль хлореллу, во-первых спирулину выращивают многие, во-вторых, как показали эксперименты хлорелла более подходит для размножения в установках замкнутого водоснабжения (УЗВ).

Схема модернизации системы путем добавления фотореактора и молочного сепаратора.

Спирулина и хлорелла – это микроводоросли, которые используются как биоактивная добавка к пище в качестве комплексной системы жизнеобеспечения осетров. Они богаты высококачественными питательными веществами, особенно белками (65-72%) и β-каротином, содержат важные растительные пигменты, включая хлорофилл и фикоцианин, витамины группы В, железо, магний, селен, редкоземельные минералы, ферменты, нуклеотиды, линолевую и линоленовую кислоты, а также являются одним из основных источников витамина В12.

Кстати, как показывают опросы, лишь 10% мужчин знают о полезных свойствах микроводорослей, в то время как среди женщин количество осведомленных составляет 70%.

С микроводорослями можно проделывать интересные фокусы. Например, в вашем районе не хватает какого-нибудь минерала: йода, хрома, селена и т.д. Если вы, например, будете принимать внутрь  йод, то это вам не пойдет на пользу. Но выход есть.  Нужно “заставить” растения поглощать йод и строить из него свои ткани, а вот растение уже можно есть. Такой результат можно достигнуть путем подачи большого количества “еды” микроводорослям, что приведет к увеличению их популяций, и, соответственно, к увеличению потребности в питании. Затем необходимо резко уменьшить количество подаваемой “еды”, заменив ее часть необходимым веществом, в нашем случае – йодом, который поглощается водорослью ввиду отсутствия чего-либо еще. Это и было применено в технологии.

Установка

Был склеен плоский аквариум (фотореактор) высотой 1 * 1 * 0,04 м (объемом 40 литров), в котором размещались стеклянные перегородки для увеличения пути, проходимой водой. Через аквариум прогонялась вода из бассейна, где культивировали осетра, предварительно прошедшая через песочный фильтр. Этот плоский аквариум освещался восемью установленными в упор к стеклу люминесцентными лампами мощностью по 36 Вт с обеих сторон.  После него вода самотеком поступала в молочный сепаратор проточного типа, который был настроен на разделение чистой воды и суспензии микроводорослей.

Производительность фотореактора

Производительность фотореактора составляла в сутки примерно 40 литров живой суспензии хлореллы. Кстати, хлорелла очень оказалась быстро размножающейся микроводорослью, которая за сутки увеличивала свою биомассу в 5 раз. Но этот эффект был достигнут только тогда, когда мы подсоединили баллон с углекислым газом. Хлорелла поглощала гораздо больше углекислого газа, чем могли выдохнуть осетры и, соответственно, выделяла много О2. Вода на выходе из фотореактора была обогащена кислородом выше уровня насыщения и концентрация составляла примерно 10 мг/л.

Полезные особенности хлореллы

Еще одна интересная особенность микроводоросли хлорелла это то, что она очень активно уничтожает патогенные организмы. Водоросли и бактерии, оказавшись в питательном растворе, начинают конкурировать друг с другом за место под солнцем. И если достаточно светло – микроводоросли выигрывают. Поэтому у каждой микроводоросли есть только свои бактерии спутники, а всех других она ликвидирует. Так вот, у спирулины и хлореллы нет бактерий спутников – патогенов.

Сущность технологического воздействия процессов, происходящих в живой культуре Хлореллы, заключается в том, что в процессе жизнедеятельности микроводорослей происходит отмирание (гибель) болезнетворных бактерий.

Микробы, имеющие паратрофный тип питания (патогены), в высококонцентрированной живой биомассе хлореллы погибают. Таким образом, гибнут все патогенные микробы кишечной группы (возбудители брюшного тифа, паратифа А, паратифа В и всех видов дизентерии), а также для вирус полиомиелита и возбудители туберкулеза.

Микроводоросли, выделяя в процессе фотосинтеза молекулярный кислород, обеспечивают также окисление аммонийных солей в нитриты и нитраты, которые достаточно быстро усваиваются ими для построения своих тел, благодаря этому концентрация нитратов на выходе приближена к нулю.

Выписка из отчета об опытах:

Культивирование водорослей на воде из осетрового бассейна

На воду, взятую из бассейна с осетрами, были инокулированы 3 культуры: Spirulina platensis, Chlorella vulgaris C-1 и неидентифицированная нитчатая форма (сине-зеленая), выделенная из воды. Культуры выращивали в люминостате при двустороннем освещении с интенсивностью 60 Вт/м2 в культуральных сосудах. Температура культивирования была 24 С. Суспензию водорослей барбатировали газо-воздушной смесью с концентрацией CO2-2%. Культивирование проводили 2 раза. В процессе роста измеряли оптическую плотность культур при длине волны 750 нм. Результаты представлены в таблице.

Время роста,сутках	Оптическая плотность культур (D750)
S. platensis	Неиндентиф. форма	Chl. C-1
0 (засев)	0,077	–	0,123
1	0,149	0,017	0,515
2	0,184	Добавл. среда Зарукка	0,984
4	0,056	0,107	0,801
7	–	6,42	–

Особые замечания:

1. Культура Chlorella C-1 растет нормально (скорость роста лишь в 1,7 раза ниже, чем на стандартной среде Тамийя) без добавления солей в течение 1,5 суток, до полного “выедания” азота. Потом наступает голодание и убывание концентрации клеток.
2. Накопление биомассы лимитировано азотом, при этом, необходимо учесть, что при засеве культуры в сосуд с 200 мл воды добавили 5 мл плотной суспензии, содержащей 1,8 г/л Азота (в расчете на NO3), что почти в 1,5 раза повышало содержание азота в культивированном сосуде при измеренном содержании суммарного азота порядка 0,08 г/л.
3. Быстрый рост оптической плотности в варианте с добавлением среды Зарукка при длительном культивировании (7 суток) объясняется не ростом нитчатой формы, а выделением в культуру при высоком уровне минерального питания и температуре 24 С местной формы Chlorella.
4. В исходной воде обнаружено несколько видов инфузорий, питающихся микроводорослями, что может отразиться на скорости роста культуры при более высоких плотностях, однако, интенсивный рост местной формы Chlorella позволяет надеяться на возможность культивирования с концентрацией биомассы в суспензии порядка 4-5 г/л.
5. Для расчетов можно ориентироваться на примерное потребление азота (по N) 60 мг на 1 г сухой биомасс при скорости роста 2 г/л сутки.

Выводы:

1. Спирулина плохо растет на осетровой воде, что связано с низким для нее уровнем pH 7, оптимальный для нее уровень pH 10.
2. Хлорелла хорошо растет и быстро “съедает” азотное загрязнение, обогащает воду кислородом. Рекомендуется для выращивания в интенсивных системах замкнутого водоснабжения для осетров.

Какие еще бывают фотореакторы

Математика и выращивание микроводорослей

• Математическая модель культивирования хлореллы
• Проверка математической модели: определение параметров популяции при стационарных условиях