Лаборатория клеточной регуляции

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН

Лаборатория клеточной регуляции

Научное достижение: Разработана технология интенсивного культивирования микроводоросли Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 в закрытых фотобиоректорах для пилотного производства биомассы.

Авторы: Габриелян Д.А. (ИФР РАН), Габель Б.В. (ИФР РАН), Синетова М.А. (ИФР РАН), Габриелян А.К. (ИФР РАН), Маркелова А.Г. (ИФР РАН), Бедбенов В.С. (ИФР РАН), Родионова М.В. (ИФР РАН), Щербакова Н.В. (ИФР РАН), Лось Д.А. (ИФР РАН).

Опубликовано в:

1. Gabrielyan D.A. et. al. (2022) Cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in flat-panel photobioreactors: From a laboratory to a pilot scale. Life 12, 1309; https://www.mdpi.com/2075-1729/12/9/1309
2. Gabrielyan D.A et. al.. (2022) Optimization of CO2 supply for the intensive cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in the laboratory and pilot-scale flat-panel photobioreactors. Life 12, 1469. https://www.mdpi.com/2075-1729/12/10/1469

Биомасса микроводорослей используется для получения продуктов различного назначения: кормов и пищевых добавок; пигментов и красителей; медицинских препаратов и биотоплива нового поколения. Технология культивирования хорошо встраивается в системы утилизации отходов и востребована в замкнутых системах жизнеобеспечения. Главные задачи при этом — создание конкурентно способных технических решений и отработка технологии промышленного культивирования. В отделе молекулярных биосистем ИФР РАН разработаны фотобиореакторы (ФБР) для интенсивного культивирования микроводорослей и цианобактерий, проведена отработка технологических режимов и условий культивирования приближенных к промышленным. Результаты получены при культивировании зеленой микроводоросли Chlorella sorokiniana IPPAS С-1 [1,2].

Рисунок: Плоскостные фотобиореакторы: А) лабораторные вертикальные (5 л); Б) опытный (18 л); В) пилотный (70 л).

Показано, что выращивание в накопительном режиме предпочтительнее для достижения большей урожайности при кратковременном культивировании (3-5 суток). Полу-проточный режим лучше подходит для длительного культивирования (более 5 суток) из-за периодического снятия урожая и обновления культуры в фотобиореакторе. Получен прирост биомассы микроводорослей в 367 раз от первоначального (с 0,6 до 196 г. сухого веса) за 13 суток культивирования при отработке технологии масштабирования рабочего объема от 0,25 до 70 литров [1].

Для оптимизации работы фотобиореакторов была проведена серия экспериментов по выявлению зависимости продуктивности культуры C. sorokiniana IPPAS С-1 от условий подачи газо-воздушной смеси (ГВС) [2]. Показано, что режим подачи ГВС в суспензию микроводорослей существенно влияет на их рост и прирост биомассы. Недостаточная подача СО₂ и высокая степень перемешивания приводили к пенообразованию, а отсутствие надлежащего перемешивания суспензии приводило к заметному осаждению клеток водорослей на дне ФБР. Крайне важно избегать данных эффектов при интенсивном культивировании биомассы.