Distribució de la llum en un fotobioreactor pel cultiu de l'alga Ulva Ohnoi: efecte en el creixement
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/362357
Correu electrònic de l'autorgerarddelalamogmail.com
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2022-02-07
Condicions d'accésAccés obert
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement-NoComercial 3.0 Espanya
Abstract
La població mundial no ha parat de créixer en els últims anys, generant una demanda elevada
d’aliments, productes provinents de la terra i recursos naturals. Aquests fets han potenciat la
recerca de nous recursos que puguin suplir les necessitats nutricionals dels humans, que a la
vegada siguin compatibles amb el medi ambient i que tinguin diversos usos en les indústries
d’arreu del món, i les algues són les candidates ideals. Les algues són un recurs natural fàcilment
manipulable pels humans, el cost de producció de les quals es força reduït, tenen valors
nutricionals molt elevats i adequats per a l’alimentació humana, a més d’altres usos en les
indústries farmacèutiques, cosmètiques, alimentació d’animals en la ramaderia i en la indústria
dels biocombustibles.
Veient els diversos usos de les algues, l’objectiu d’aquest treball ha estat avaluar la taxa de
creixement o specific growth rate (SGR), de fragments de l’alga Ulva ohnoi en dos
fotobioreactors(BR1 i BR2), cada un amb una configuració de llums LED diferent, amb la intenció
d’estudiar quin efecte ha tingut, tant el contingut en clorofil·la, com la incidència lumínica i les
condicions dels cultius, en el creixement dels fragments d’alga.
En el BR1 (llums LED enfocant cap endins) s’ha apreciat intensitats de llum incident superiors a
200 μmols fotons/m2
·s, en el centre del bioreactor durant la primera setmana de cultiu, en canvi,
en el BR2 aquest valor amb prou feines ha arribat als 40 μmols fotons/m2
·s. Aquesta diferència
en la intensitat lumínica que han rebut ambdós bioreactors ha resultat en un creixement durant
la primera setmana, generalment, molt elevat en el BR1, arribant a increments de la biomassa
per sobre del 25 %. En canvi, en el BR2 (llums LED enfocant cap enfora), a excepció del cinquè
cultiu, la biomassa ha experimentat creixement més lent, però més progressius al llarg del
temps.
Aquest elevat creixement durant la primera setmana en el BR1 també ha suposat una menor
concentració de clorofil·la i un augment de pH en tots els cultius, reduint considerablement el
creixement de la biomassa. Els fragments d’alga en aquest bioreactor han patit fotoinhibició
durant la primera setmana fent malbé el seu aparell fotosintètic, que, juntament amb l’augment
de pH a causa de la fotosíntesi, no han permès als cultius fixar carboni adequadament.
En aquest treball s’ha pogut apreciar que, amb una configuració lumínica com la del BR2 s’ha
aconseguit creixements més lents al llarg del temps, però també cultius molt més sans, amb un
major índex de clorofil·la i uns fragments d’alga més consistents que els que es van obtenir amb
la configuració lumínica del BR1. La población mundial no ha parado de crecer en los últimos años, generando una demanda
elevada de alimentos, productos provenientes de la tierra y recursos naturales. Estos hechos
han potenciado la búsqueda de nuevos recursos que puedan suplir las necesidades nutricionales
de los humanos, que a la vez sean compatibles con el medio ambiente y que tengan diversos
usos en las industrias de todo el mundo, y las algas son las candidatas ideales. Las algas son un
recurso natural fácilmente manipulable por los humanos, cuyo coste de producción es bastante
reducido, tienen valores nutricionales muy elevados y adecuados para la alimentación humana,
además de otras utilizaciones en las industrias farmacéuticas, cosméticas, alimentación de
animales en la ganadería y en la industria de los biocombustibles.
Viendo los diversos usos de las algas, el objetivo de este trabajo ha sido evaluar la tasa de
crecimiento o specific growth rate (SGR), de fragmentos del alga Ulva ohnoi en dos
fotobiorreactores (BR1 y BR2), cada uno con una configuración de luces LED diferente, con la
intención de estudiar qué efecto ha tenido, tanto el contenido en clorofila, como la incidencia
lumínica y las condiciones de los cultivos, en el crecimiento de los fragmentos de alga.
En el BR1 (luces LED enfocando hacia adentro) se ha apreciado intensidades de luz incidente
superiores a 200 μmoles fotones/m2
·s en el centro del biorreactor durante la primera semana
de cultivo, en cambio, en el BR2 este valor a duras penas ha llegado a los 40 μmoles
fotones/m2
·s. Esta diferencia en la intensidad lumínica que han recibido ambos biorreactores ha
resultado en un crecimiento durante la primera semana, generalmente, muy elevado en el BR1,
llegando a incrementos de la biomasa por encima del 25 %. En cambio, en el BR2 (luces LED
enfocando hacia afuera), a excepción del quinto cultivo, la biomasa ha experimentado
crecimiento más lento, pero más progresivos a lo largo del tiempo.
Este elevado crecimiento durante la primera semana en el BR1 también ha supuesto una menor
concentración de clorofila y un aumento de pH en todos los cultivos, reduciendo
considerablemente el crecimiento de la biomasa. Los fragmentos de alga en este biorreactor
han sufrido foto-inhibición durante la primera semana dañando su aparato fotosintético, que,
junto con el aumento de pH debido a la fotosíntesis, no han permitido a los cultivos fijar carbono
adecuadamente.
En este trabajo se ha podido apreciar que, con una configuración lumínica como la del BR2 se
ha conseguido crecimientos más lentos a lo largo del tiempo, pero también cultivos mucho más
sanos, con un mayor índice de clorofila y unos fragmentos de alga más consistentes que los que
se obtuvieron con la configuración lumínica del BR1. The world's population has not stopped growing in recent years, generating a high demand for
food, products from the land and natural resources. These facts have boosted the search for
new resources that can meet the nutritional needs of humans, that at the same time are
compatible with the environment and that have various uses in industries around the world.
Algae are the ideal candidates. Algae are a natural resource easily manipulated by humans,
whose production cost is quite low, have very high nutritional values and suitable for human
consumption, in addition to other uses in the pharmaceutical, cosmetic, animal feed in livestock
and in the biofuels industry.
Looking at the various uses of algae, the objective of this work has been to evaluate the growth
or specific growth rate (SGR), of fragments of the algae Ulva ohnoi in two photobioreactors (BR1
and BR2), each with a different configuration of LED lights, with the intention of studying what
effect it has had, both the chlorophyll content, as well as the light incidence and the conditions
of the crops, in the growth of algae fragments.
In the BR1 (LED lights focusing inwards) incident light intensities greater than 200 μmoles
photons/m2
·s has been appreciated in the center of the bioreactor during the first week of
cultivation, however, in the BR2 this value has reached 40 μmoles photons/m2
·s. This difference
in the light intensity that both bioreactors have received has resulted in a growth during the first
week, generally very high in BR1, reaching increases in biomass above 25 %. In contrast, in BR2
(outward-facing LED lights), except for the fifth crop, biomass has experienced slower, but more
progressive growth over time.
This high growth during the first week in BR1 has also led to a lower concentration of chlorophyll
and an increase in pH in all crops, considerably reducing the growth of biomass. The alga
fragments in this bioreactor have undergone photoinhibition during the first week damaging
their photosynthetic apparatus, which, together with the increase in pH due to photosynthesis,
have not allowed the crops to fix carbon properly.
In this work it has been possible to appreciate that, with a light configuration such as that of
BR2, slower growths have been achieved over time, but also much healthier crops, with a higher
chlorophyll index and more consistent alga fragments than those obtained with the light
configuration of BR1.
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA DE SISTEMES BIOLÒGICS (Pla 2009)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
memoria.pdf | 2,985Mb | Visualitza/Obre |