ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΛΑΙΟΥ ΑΠΟ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑ ΓΛΥΚΟΥ ΣΟΡΓΟΥ

Transcript

1 ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΛΑΙΟΥ ΑΠΟ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑ ΓΛΥΚΟΥ ΣΟΡΓΟΥ Οικονόµου Χ. Ν. 1, Αγγελής Γ., Παύλου Σ. 3,4 και Βαγενάς. Β. 1,4 1 Τµήµα ιαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων, Π. Ιωαννίνων, Αγρίνιο, Σεφέρη, 31, dvagenas@cc.uoi.gr, Fax: Τµήµα Βιολογίας, Π. Πατρών, Πανεπιστηµιούπολη 6 Πάτρα 3 Τµήµα Χηµικών Μηχανικών, Π. Πατρών, Πανεπιστηµιούπολη 6 Πάτρα 4 Ερευνητικό Ινστιτούτο Χηµικής Μηχανικής και Χηµικών ιεργασιών Υψηλής Θερµοκρασίας (ΙΤΕ/ΕΙΧΗΜΥΘ), Οδός Σταδίου, Πλατάνι, Τ.Θ. 1414, 64 Πάτρα ΠΕΡΙΛΗΨΗ Το εκχύλισµα γλυκού σόργου χρησιµοποιήθηκε ως υπόστρωµα για τη συσσώρευση λιπιδίων στον ελαιογόνο µύκητα Mortierella isabellina σε διαλείπουσα καλλιέργεια. Εξετάστηκαν διάφορες αρχικές συγκεντρώσεις σακχάρων (13-49 g/l) και αζώτου (1-364 mg/l), µε αποτέλεσµα διάφορες αναλογίες C/N (44-3). Η συσσώρευση ελαίου κυµάνθηκε µεταξύ 43-1%, ποσοστά που αντιστοιχούν σε παραγωγή ελαίου από. έως 7 g/l. Αναπτύχθηκε ένα λεπτοµερές µαθηµατικό µοντέλο, το οποίο είναι σε θέση να προβλέπει επαρκώς την αύξηση βιοµάζας, τη συσσώρευση λιπιδίων και την κατανάλωση των σακχάρων και του αζώτου, ενώ λαµβάνει υπόψη ότι η ανάπτυξη των µυκήτων παρεµποδίζεται σε υψηλές συγκεντρώσεις σακχάρων. Το µαθηµατικό µοντέλο µπορεί να γενικευτεί για παρόµοια συστήµατα συσσώρευσης λιπιδίων και να αποτελέσει ένα χρήσιµο εργαλείο στο σχεδιασµό αντιδραστήρων παραγωγής βιοκαυσίµων. BIOTECHNOLOGICAL PRODUCTION OF OIL FROM SWEET SORGHUM EXTRACT Economou Ch. N. 1, Aggelis G., Pavlou S. 3,4 and Vayenas D.V. 1,4 1 Department of Environmental and Natural Resources Management, University of Ioannina, G. Seferi, 31 Agrinio, Greece Department of Biology, University of Patras, 64 Patras, Greece 3 Department of Chemical Engineering, University of Patras, 64 Patras, Greece 4 Institute of Chemical Engineering and High Temperature Chemical Processes, 64 Patras, Greece ABSTRACT Sweet sorghum extract was used as substrate for lipid accumulation by the oleaginous fungus Mortierella isabellina in batch cultures. Various initial sugar (13-49 g/l) and nitrogen (1-364 mg/l) concentrations resulting in various C/N (44-3) ratios were tested. Oil accumulation ranged between 43-1% corresponding to oil production from. to 7 g/l. A detailed mathematical model was developed. This model is able to adequately predict biomass growth, lipid accumulation, and sugar and nitrogen consumption. The model assumes that fungus growth is inhibited at high sugar concentrations. The developed model could be generalized for similar systems of lipid accumulation and become a useful tool for reactor design for biofuel production. 1

2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για την καταπολέµηση των περιβαλλοντικών προβληµάτων, όπως είναι το φαινόµενο του θερµοκηπίου και η ατµοσφαιρική ρύπανση, που σχετίζονται µε τον τοµέα των µεταφορών, η Ευρωπαϊκή Ένωση µε την οδηγία 3/3/ΕΚ θέσπισε τη χρήση βιοκαυσίµων, µε απώτερο στόχο τη σταδιακή απεξάρτηση των κρατών µελών της από το πετρέλαιο. Ένα υποσχόµενο βιοκαύσιµο, υποκατάστατο του συµβατικού ντίζελ, είναι το βιοντίζελ, το οποίο σε σχέση µε τα συµβατικά καύσιµα, δεν είναι τοξικό, είναι εύκολα βιοαποικοδοµήσιµο και εµφανίζει λιγότερα ποσοστά εκποµπών διοξειδίου του άνθρακα, σωµατιδίων και υδρογονανθράκων από τους κινητήρες. Ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοντίζελ χρησιµοποιούνται φυτικά έλαια και ζωικά λίπη [1]. ιάφορα είδη ελαιογόνων µικροοργανισµών χρησιµοποιούνται ευρέως τα τελευταία χρόνια, είτε σε εργαστηριακή είτε σε βιοµηχανική κλίµακα, για την παραγωγή µικροβιακού ελαίου (SCO) πλούσιου σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα. Ονοµάζονται ελαιογόνοι καθώς συσσωρεύουν περισσότερο από -% λιπίδια στη µικροβιακή τους µάζα µε υψηλή θρεπτική αξία []. Οι ελαιογόνοι µικροοργανισµοί αποτελούν µια ελκυστική ιδέα για την παραγωγή βιοντήζελ, κυρίως για τον γρηγορότερο χρόνο ανάπτυξής τους συγκριτικά µε τα φυτά και τη δυνατότητα αξιοποίησης αρκετών παραπροϊόντων της βιοµηχανίας τροφίµων, αγροτοβιοµηχανικών παραπροϊόντων και προϊόντων µε µηδενικό κόστος παραγωγής [3]. Το σηµαντικότερο µειονέκτηµά των µικροοργανισµών είναι ότι για την καλλιέργειά τους απαιτούν ασηπτικές συνθήκες, µε αποτέλεσµα να αυξάνεται το κόστος παραγωγής ελαίου. Μεταξύ των ελαιογόνων µικροοργανισµών που χρησιµοποιούνται για την παραγωγή SCO συγκαταλέγεται ο ελαιογόνος µύκητας Mortierella isabellina ATHUM 93, ο οποίος έχει µελετηθεί από αρκετούς ερευνητές για την παραγωγή ελαίου είτε σε υγρές καλλιέργειες σε υποστρώµατα όπως γλυκόζη, γλυκερόλη, ξυλόζη [3], είτε σε στερεά υποστρώµατα όπως πάστα αχλαδιού [4] και γλυκό σόργο [] και εµφανίζει την ικανότητα να συσσωρεύει υψηλά ποσά λιπιδίων (ελαίου) στην κυτταρική του µάζα. Το γλυκό σόργο χρησιµοποιείται ευρέως στην παραγωγή βιοκαυσίµων, λόγω της µεγάλης περιεκτικότητας του στελέχους του σε ζυµώσιµα σάκχαρα. Τα σάκχαρα που περιέχονται στο σόργο, αξιοποιούνται από τα κύτταρα σαν πηγή ενέργειας και άνθρακα. Στους ελαιογόνους µικροοργανισµούς, σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, η ποσότητα σακχάρων µετατρέπεται µέσα στα κύτταρα σε έλαιο []. Στόχος αυτής της εργασίας είναι η παραγωγή ελαίου, µε τη χρήση του ελαιογόνου µύκητα Mortierella isabellina ATHUM 93 σε εκχύλισµα γλυκού σόργου, η βελτιστοποίηση της διεργασίας, καθώς επίσης και η µοντελοποίηση της.. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Έπειτα από τη συγκοµιδή του γλυκού σόργου (Sorghum bicolor Moench L.) ακολούθησε απευθείας ο τεµαχισµός του σε σωµατίδια µεγέθους -3 mm. Στη συνέχεια, έλαβε χώρα η εκχύλιση των συστατικών του σόργου, η οποία πραγµατοποιήθηκε µε ανάδευση συγκεκριµένης ποσότητας σόργου µε νερό, σύµφωνα µε την τη µέθοδο που προτείνεται από την Αντωνοπούλου και τους συνεργάτες της [6]. Μετά την ανάδευση ακολουθούσε η διήθηση και το εκχύλισµα αποθηκεύονταν στην κατάψυξη στους - o C µέχρι τη χρήση του στα πειράµατα. Στη παρούσα εργασία έλαβαν χώρα τρεις εκχυλίσεις µε διαφορετικές αναλογίες σόργου νερού (Α:kg σόργο/3l νερό, Β:kg σόργο/l νερό και Γ:kg σόργο/1l νερό), ώστε να επιτευχθούν τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις για τα συστατικά του εκχυλίσµατος.

3 Τα πειράµατα κινητικής διεξήχθησαν σε φιάλες Erlenmeyer των ml. Σε κάθε φιάλη τοποθετούνταν ml εκχυλίσµατος σόργου, υπό ασηπτικές συνθήκες, αφού πρώτα ρυθµίζονταν το ph του εκχυλίσµατος στο 6 µε διάλυµα Μ NaOH. Ο εµβολιασµός του υποστρώµατος πραγµατοποιούνταν µε 1 ml διαλύµατος σπορίων µύκητα ενώ η επώαση της καλλιέργειας γινόταν στους 8 ο C σε 18 rpm µέχρι 1 ηµέρες. Καθ όλη τη διάρκεια των πειραµάτων προσδιορίζονταν οι συγκεντρώσεις της βιοµάζας και του παραγόµενου ελαίου του µύκητα, καθώς και οι συγκεντρώσεις των αναγόντων σακχάρων και του ολικού αζώτου του εκχυλίσµατος σόργου. Για τον προσδιορισµό της βιοµάζας που παράγονταν κατά τη διάρκεια της ζύµωσης, η καλλιέργεια διηθούνταν σε προ-ζυγισµένο φίλτρο No 4, όπου το µυκήλιο του µικροοργανισµού κατακρατούταν στο φίλτρο. Έπειτα, η βιοµάζα υπολογίζονταν µε ζύγιση, αφού είχε προηγηθεί η ξήρανσή της στους 8 o C για 4h. Η εκχύλιση του ελαίου από την ξηρή βιοµάζα πραγµατοποιήθηκε χρησιµοποιώντας εξάνιο ως διαλύτη []. Στη συνέχεια, το εξάνιο αποµακρυνόταν µε εξάτµιση και µε ζύγιση υπολογίζονταν το παραγόµενο έλαιο. Η ελεύθερη ελαίου βιοµάζα υπολογίστηκε µετά από την αφαίρεση του µικροβιακού ελαίου από τη συνολική βιοµάζα. Οι συγκεντρώσεις των αναγόντων σακχάρων και του ολικού αζώτου προσδιορίζονταν στο διηθηµένο εκχύλισµα µε τη µέθοδο DNS [7] και µε τη µέθοδο Kjeldahl [8], αντίστοιχα. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ 3.1 Ανάπτυξη µαθηµατικού µοντέλου Η συσσώρευση των λιπιδίων σε έναν ελαιογόνο µικροοργανισµό, που καλλιεργείται πάνω σε υπόστρωµα πλούσιο σε σάκχαρα (πχ. εκχύλισµα γλυκού σόργου), ξεκινά µετά την εξάντληση ενός θρεπτικού συστατικού από το µέσο στο οποίο αναπτύσσεται ο µικροοργανισµός. Το θρεπτικό συστατικό που συνήθως περιορίζεται είναι το άζωτο. Μετά την εξάντληση του αζώτου η ανάπτυξη του ελαιογόνου µικροοργανισµού περιορίζεται, ενώ την περίσσεια άνθρακα που συνεχίζει να αφοµοιώνει την µετατρέπει µέσα στη κυτταρική του µάζα σε λιπίδια. Όταν πια εξαντληθεί και η πηγή του άνθρακα από το µέσο ανάπτυξης του µικροοργανισµού, τότε για να εξασφαλίσει την απαιτούµενη ενέργεια για την επιβίωσή του, καταναλώνει τα ήδη συσσωρευµένα λιπίδια. Οι βασικές παραδοχές του µοντέλου είναι: 1. Η αερόβια ανάπτυξη του µύκητα λαµβάνει χώρα σε έναν οµογενοποιηµένο αντιδραστήρα, όπου ο ελαιογόνος µικροοργανισµός χρησιµοποιεί το εκχύλισµα γλυκού σόργου ως υπόστρωµα.. Η ανάπτυξη του ελαιογόνου µύκητα εξαρτάται από την κατανάλωση των σακχάρων, του αζώτου και των λιπιδίων. 3. Η συσσώρευση των λιπιδίων ξεκινά µετά την εξάντληση του αζώτου και ενώ ο άνθρακας συνεχίζει να αφοµοιώνεται από τα κύτταρα. Μετά την εξάντληση του άνθρακα, τα αποθηκευµένα λιπίδια χρησιµοποιούνται για τη σύνθεση βιοµάζας ελεύθερης ελαίου. 4. Τα σάκχαρα χρησιµοποιούνται για τη σύνθεση της βιοµάζας και των λιπιδίων.. Το άζωτο καταναλώνεται κατά τη διάρκεια ανάπτυξης της βιοµάζας ελεύθερης ελαίου. Η παρακάτω εξίσωση περιγράφει την ανάπτυξη της ελεύθερης ελαίου βιοµάζας του ελαιογόνου µικροοργανισµού σε έναν αντιδραστήρα διαλείποντος έργου: 3

4 dx dt = ( µ SN + µ L )X (1) όπου Χ είναι η συγκέντρωση της ελεύθερης ελαίου βιοµάζας στον αντιδραστήρα (g/l), µ ( S, N) είναι ο ειδικός ρυθµός ανάπτυξης της βιοµάζας ελεύθερης ελαίου από την κατανάλωση των σακχάρων και του αζώτου (h -1 ) και µ (L) είναι ο ειδικός ρυθµός ανάπτυξης της ελεύθερης ελαίου βιοµάζας από την κατανάλωση των λιπιδίων (h -1 ). Το ισοζύγιο για την συσσώρευση/ αποδόµηση των λιπιδίων είναι: dl dt = q 1 L µ L X () Y X / L όπου L είναι η συγκέντρωση των λιπιδίων (g/l), q L είναι ειδικός ρυθµός συσσώρευσης λιπιδίων στη βιοµάζα (g λιπιδίων/ g βιοµάζας ελεύθερης ελαίου h) και Y x(l) είναι ένας στοιχειοµετρικός συντελεστής που παριστά τη βιοµάζα ελεύθερη ελαίου που παράγεται ανά µονάδα λιπιδίων που καταναλώνονται (g βιοµάζας ελεύθερης ελαίου /g λιπιδίων). Στη συνέχεια η κατανάλωση των σακχάρων για τη σύνθεση βιοµάζας ελεύθερης ελαίου και λιπιδίων δίνεται από τη σχέση: ds dt = µ 1 1 SN + q L Y X / S Y L / S X (3) όπου S είναι η συγκέντρωση των σακχάρων (g/l), Y x(s) είναι ένας στοιχειοµετρικός συντελεστής που παριστά τη βιοµάζα ελεύθερη ελαίου που παράγεται ανά µονάδα σακχάρων που καταναλώνονται (g βιοµάζας ελεύθερης ελαίου/g σακχάρων) και Y L(s) είναι ένας στοιχειοµετρικός συντελεστής που παριστά τα λιπίδια που παράγονται ανά µονάδα σακχάρων που καταναλώνονται (g λιπιδίων/g σακχάρων). Τέλος, η παρακάτω εξίσωση περιγράφει την κατανάλωση του αζώτου για τη σύνθεση βιοµάζας ελεύθερης ελαίου: dn dt = µ SN 1 Y X / N X (4) όπου N είναι η συγκέντρωση του αζώτου (g/l) και ) x(n Y είναι ένας στοιχειοµετρικός συντελεστής που παριστά τη βιοµάζα ελεύθερης ελαίου που παράγεται ανά µονάδα αζώτου που καταναλώνεται(g βιοµάζας ελεύθερης ελαίου /g αζώτου). Ο ειδικός ρυθµός ανάπτυξης της βιοµάζας ελεύθερης ελαίου από την κατανάλωση των σακχάρων και του αζώτου ( µ SN ), o ειδικός ρυθµός ανάπτυξης της βιοµάζας ελεύθερης ελαίου από την κατανάλωση των λιπιδίων ( µ L ) και ο ειδικός ρυθµός συσσώρευσης των λιπιδίων στη βιοµάζα ( q L ) περιγράφονται από τις εξισώσεις (), (6) και (7) αντίστοιχα: 4

5 S N µ SN ( S, N) = µ SN max () S K N + N K S+ S + K i1 L k µ L (L,S) = µ 1 L max K L +L k 1 +S (6) S k q L( S, N) = ql max (7) S k + N K LS+ S + K i όπου µ SN max είναι ο µέγιστος ειδικός ρυθµός ανάπτυξης (h -1 ), µ L max είναι ο µέγιστος ειδικός ρυθµός ανάπτυξης της βιοµάζας ελεύθερης ελαίου από την κατανάλωση των λιπιδίων (h -1 ), q L max είναι ο µέγιστος ειδικός ρυθµός συσσώρευσης λιπιδίων (g λιπιδίων/ g βιοµάζας ελεύθερης ελαίου h), K S, K N, K L και K LS είναι σταθερές κορεσµού (g/l), K i1 και K i είναι σταθερές παρεµπόδισης (g/l) και k 1, k είναι σταθερές (g/l). 3. Πειράµατα κινητικής Αρχικά, πραγµατοποιήθηκε πείραµα κινητικής µε το εκχύλισµα σόργου, το οποίο προήλθε από την διαδικασία της εκχύλισης Α. Στο Σχήµα 1 παρουσιάζονται τα πειραµατικά δεδοµένα για το πείραµα κινητικής, καθώς και η πρόβλεψη του µοντέλου. Οι αρχικές συγκεντρώσεις των αναγόντων σακχάρων και του ολικού αζώτου προσδιορίστηκαν 13.3 g/l και 1.8 mg/l αντίστοιχα, ενώ η αρχική αναλογία C/N ήταν. Στο Σχήµα 1 φαίνεται ότι ο µύκητας κατά την ανάπτυξή του κατανάλωνε παράλληλα τα δύο αυτά συστατικά που υπήρχαν στο εκχύλισµα του σόργου. Όταν εξαντλούνταν το άζωτο από το µέσο της καλλιέργειας, περίπου στις h, σταµατούσε η ανάπτυξη της βιοµάζας ελεύθερης ελαίου και ξεκινούσε η συσσώρευση του ελαίου. Παρατηρήθηκε ότι η µέγιστη συγκέντρωση του ελαίου ανήλθε στα. g/l, ενώ το ποσοστό του ελαίου στη βιοµάζα κυµάνθηκε στο 1%. Επίσης, στο Σχήµα 1 φαίνεται ότι υπάρχει καλή συµφωνία του µοντέλου µε τα πειραµατικά δεδοµένα. Στη συνέχεια ακολούθησε το επόµενο πείραµα κινητικής µε εκχύλισµα σόργου προερχόµενο από τη διαδικασία εκχύλισης Β. Στο Σχήµα παρουσιάζονται οι µεταβολές των συγκεντρώσεων των αναγόντων σακχάρων, του ολικού αζώτου, της βιοµάζας ελεύθερης ελαίου καθώς και του παραγόµενου ελαίου. Σε αυτό το πείραµα οι αρχικές συγκεντρώσεις των αναγόντων σακχάρων και του ολικού αζώτου ήταν 4.4 g/l και 4.11 mg/l αντίστοιχα, ενώ η αναλογία C/N ήταν 44. Σε αυτήν την περίπτωση η µέγιστη συγκέντρωση ελαίου ανήλθε περίπου στα 3. g/l, ενώ το ποσοστό του ελαίου στη βιοµάζα κυµάνθηκε στο 43%. Επιπλέον, και σε αυτό το πείραµα κινητικής η συσσώρευση του ελαίου ξεκίνησε µετά την εξάντληση του αζώτου στις h περίπου. Επίσης, στο Σχήµα παρατηρούµε ότι υπάρχει καλή συµφωνία του µοντέλου µε τα πειραµατικά δεδοµένα που προήλθαν από την συγκεκριµένη αναλογία C/N.

6 16 14 Άζωτο Έλαιο Ανάγοντα σάκχαρα, άζωτο (g/l) µοντέλο έλαιο πειραµατικά δεδοµένα , έλαιο (g/l) άζωτο Χρόνος (h) Σχήµα 1: Πείραµα κινητικής µε τον Mortierella isabellina σε αναλογία C/N= και προσαρµογή του µοντέλου στα πειραµατικά δεδοµένα. Άζωτο Έλαιο 8 7 Ανάγοντα σάκχαρα, άζωτο (g/l) 1 1 µοντέλο έλαιο πειραµατικά δεδοµένα 6 4 3, έλαιο (g/l) 1 άζωτο Χρόνος (h) Σχήµα : Πείραµα κινητικής µε τον Mortierella isabellina σε αναλογία C/N=44 και προσαρµογή του µοντέλου στα πειραµατικά δεδοµένα. 6

7 Τέλος, πραγµατοποιήθηκε το πείραµα κινητικής µε το εκχύλισµα του γλυκού σόργου που προήλθε από την διαδικασία της εκχύλισης Γ. Στο Σχήµα 3 παρουσιάζονται τόσο τα πειραµατικά δεδοµένα του πειράµατος κινητικής όσο και η πρόβλεψη του µοντέλου. Σε αυτήν την περίπτωση οι αρχικές συγκεντρώσεις των αναγόντων σακχάρων και του ολικού αζώτου ήταν g/l και mg/l αντίστοιχα, ενώ η αναλογία C/N ήταν 3. Η συσσώρευση του ελαίου ξεκίνησε µετά την εξάντληση του αζώτου στις 64h περίπου. Η µέγιστη συγκέντρωση ελαίου ανήλθε περίπου στα 7 g/l, ενώ το ποσοστό του ελαίου στη βιοµάζα κυµάνθηκε στο 47%. Επίσης, και σε αυτό το πείραµα κινητικής υπάρχει καλή συµφωνία του µοντέλου µε τα πειραµατικά δεδοµένα. Ανάγοντα σάκχαρα, άζωτο (g/l) µοντέλο Άζωτο 1 άζωτο Χρόνος (h) Έλαιο πειραµατικά δεδοµένα έλαιο , έλαιο (g/l) Σχήµα 3: Πείραµα κινητικής µε τον Mortierella isabellina σε αναλογία C/N=3 και προσαρµογή του µοντέλου στα πειραµατικά δεδοµένα. Στα παραπάνω πειράµατα κινητικής που διεξήχθησαν διαπιστώθηκε ότι το γλυκό σόργο αποτελεί ένα εύκολα αφοµοιώσιµο υπόστρωµα για την ανάπτυξη ελαιογόνων µυκήτων, καθώς ο µύκητας κατανάλωσε το 98% των αναγόντων σακχάρων και το 8% του ολικού αζώτου που περιέχονταν στο εκχύλισµα γλυκού σόργου. Παρατηρήθηκε ότι ο µύκητας κατά την ανάπτυξή του κατανάλωνε παράλληλα τα σάκχαρα και το άζωτο που υπήρχαν στο εκχύλισµα του σόργου, ενώ η συσσώρευση ελαίου ξεκινούσε έπειτα από την εξάντληση του αζώτου στο µέσο της καλλιέργειας του µύκητα. Επίσης, τα πειραµατικά και θεωρητικά αποτελέσµατα αυτής της εργασίας έδειξαν ότι τα σάκχαρα, σε υψηλές συγκεντρώσεις, αποτελούν να έναν ανασταλτικό παράγοντα για τη µικροβιακή αύξηση. Το µαθηµατικό µοντέλο που αναπτύχθηκε, µε σκοπό την περιγραφή της διεργασίας συσσώρευσης λιπιδίων σε έναν ελαιογόνο µικροοργανισµό, είναι σε θέση να προβλέψει ικανοποιητικά την ανάπτυξη της βιοµάζας, τη συσσώρευση λιπιδίων, καθώς επίσης και την αφοµοίωση των σακχάρων και του αζώτου. 7

8 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε η βιοτεχνολογική παραγωγή ελαίου από το εκχύλισµα γλυκού σόργου σε υγρή καλλιέργεια χρησιµοποιώντας τον ελαιογόνο µύκητα Mortierella isabellina και αναπτύχθηκε ένα λεπτοµερές µαθηµατικό µοντέλο για την περιγραφή της διεργασίας. Τα κύρια συµπεράσµατα αυτής της εργασίας είναι τα εξής: Η συσσώρευση λιπιδίων είναι εφικτή σε υψηλά ποσοστά, σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, από τον ελαιογόνο µύκητα Mortierella isabellina, ο οποίος χρησιµοποιεί το εκχύλισµα γλυκού σόργου ως υπόστρωµα για την ανάπτυξή του. Η υψηλή συγκέντρωση των σακχάρων δρα παρεµποδιστικά σε υψηλές συγκεντρώσεις στην ανάπτυξη των µικροοργανισµών καθώς και στη διαδικασία συσσώρευσης λιπιδίων. Το µαθηµατικό µοντέλο µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως οδηγός στο σχεδιασµό και την αξιολόγηση συνθηκών, µε σκοπό τη µέγιστη απόδοση συστηµάτων παραγωγής ελαίου/βιοντίζελ. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Agarwal, A.K. (7) Biofuels (alcohols and biodiesel) applications as fuels for internal combustion engines, Progress in Energy and Combustion Science, 33: Ratledge C. (4) Fatty acid biosynthesis in microorganisms being used for Single Cell Oil production, Biochimie, 86: Fakas S, Papanikolaou S, Batsos A, Galiotou-Panayotou M, Mallouchos A, Aggelis G. (9) Evaluating renewable carbon sources as substrates for single cell oil production by Cunninghamella echinulata and Mortierella isabellina, Biomass & Bioenergy, 33: Fakas S, Makri A, Mavromati M, Tselepi M, Aggelis G. (9) Fatty acid composition in lipid fractions lengthwise the mycelium of Mortierella isabellina and lipid production by solid state fermentation, Bioresource Technology, 1: Economou CN, Makri A, Aggelis G, Pavlou S, Vayenas DV. (1) Semi-solid state fermentation of sweet sorghum for the biotechnological production of single cell oil, Bioresource Technology, 11: Antonopoulou G, Gavala HN, Skiadas IV, Angelopoulos K, Lyberatos G. (8) Biofuels generation from sweet sorghum: Fermentative hydrogen production and anaerobic digestion of the remaining biomass, Bioresource Technology, 99: Miller GL. (199) Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugars, Analytical Chemistry, 31: APHA (197) Standard Methods for Examination of Water and Waste Water 14th ed. American Public Health Association, New York 8