БИОДИЗЕЛЬ ИЗ МИКРОВОДОРОСЛЕЙ: МЕТОДЫ ИНДУКЦИИ ЛИПИДОВ И СКРИНИНГА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ШТАММОВ

Работа посвящена изложению и анализу методических подходов к поиску новых нетрадиционных источников непищевого возобновляемого сырья для биотоплива третьего поколения на основе биомассы микроводорослей. Рассмотрена проблема и методы липидной индукции (увеличения содержания липидов) в микроводорослях (МКВ). Представлены результаты современных исследований в области получения перспективных штаммов МКВ – продуцентов липидов. В частности, обсуждается задача поиска стрессоров при двухстадийном культивировании, когда на первой стадии выращивание микроводорослей ведется в наиболее оптимальных условиях для получения максимального количества биомассы, а на второй стадии в результате создания условий физиологического стресса происходит биосинтез и аккумуляция в полученной биомассе липидов. Показаны и анализируются результаты собственных экспериментальных работ по выделению из природных источников новых кандидатных штаммов МКВ и подбору стрессоров для липидной индукции. Рассмотрена также целесообразность применения метода скрининга липидосодержащих микроводорослей окрашиванием флуоресцентным красителем Нильским красным, который был апробирован на широком спектре выделенных культур микроводорослей из разных таксонов. В качестве стрессоров для липидной индукции использовались голодание по азоту и фосфору, повышенная и пониженная освещенность, температурный режим. Показано значимое увеличение содержание липидов в клетках МКВ под действием стрессоров. Подтверждается перспективность использования технологичной быстрорастущей микроводоросли Arhtrospira platensis в качестве модельного объекта для поиска стрессоров и – в целом – режима культивирования липидосодержащих микроводорослей. Выделенные культуры из природных источников подробно описаны и включены в коллекцию микроводорослей энергетического назначения НИЛ ВИЭ географического факультета МГУ.

1. Чернова Н.И., Киселева С.В., Коробкова Т.П., Зайцев С.И. Микроводоросли в качестве сырья для получения биотоплива // Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. 2008. № 9. С. 68-74.

2. Третьяков В.Ф. Конверсия биоэтанола в автомобильный бензин и реактивное топливо. Доклад на Международном конгрессе «Биомасса: топливо и энергия – 2013» (16-17 апреля 2013 г.).

3. Соловченко А., Чивкунова О., Семенова Л. и др. Влияние стрессов на содержание пигментов и жирных кислот липидов в клетках микроводоросли Desmodesmus sp из беломорского гидроида // Физиология растений. 2013. Т. 60, № 3. С. 1-10.

4. Solovchenko A., Lukyanov A., Solovchenko O. et al. Interactive effects of salinity, high light and nitrogen starvation on fatty acid and carotenoid profiles in Nannochloropsis oceanica CALA 804 // European Journal of Lipid Science and Technology. 2014. Vol. 116, no. 5. P. 635-644.

5. Widjaja A., Chien C.-C., Ju Y.-H. Study of increasing lipid production from fresh water microalgae Chlorella vulgaris // J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 2009. Vol. 40. P. 13-20.

6. Singh S.P., Singh P. Effect of temperature and light on the growth of algae species: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 50. P. 431-444.

7. Sharma Kalpesh K., Holger Schuhmann and Peer M. Schenk. High Lipid Induction in Microalgae for Biodiesel Production // Energies. 2012. Vol. 5. P. 1532-1553; doi:10.3390/en5051532.

8. Brennan L., Owende P. Biofuels from microalgae – A review of technologies for production, processing, and xtractions of biofuels and co-products // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14. P. 557-577

9. Rodolfi L., Chini Zittelli G., Bassi N., Padovani G., Biondi N.,Bonini G., Tredici M.R. Microalgae for oil: S train selection, induction of lipid synthesis and out door mass cultivation in a low-cost photobioreactor // Biotechnol. Bioeng. 2009. Vol. 102. P. 100-112.

10. Чернова Н.И., Киселева С.В., Зайцев С.И. Проблемы получения биотоплива третьего поколения: воздействие стрессоров на накопление нейтральных липидов в сине-зеленых водорослях (цианобактериях) // Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. 2014. № 12. С. 70-83.

11. Чернова Н.И., Коробкова Т.П., Радомский Н.В., Киселева С.В., Зайцев С.И., Гайнанова О.Ю. Использование способа двухстадийного культивирования в поиске перспективных штаммов микроводорослей для производства биотоплива. Труды 8-й Межд. научно-техн. конф. «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». Часть 4. ВИЭ. Местные энергоресурсы. Экология. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2012. С. 196-203.

12. Raslavicius L., Semenov V.G., Chernova N.I., Keršys A., Kopeyka A.K. The Promise and Challenges of Algae for Transportation Biofuels / Transport Means. Proceedings of 17th International Conference. October 24-25, «Technologija» Kaunas, Lithuania, 2013. P. 83-87.

13. Каталог культур микроводорослей в коллекциях СССР. М.: ИФР РАН, 1991. С. 48, 54, 55.

14. Коробкова Т.П. Метод определения нейтраль х липидов при первичном скрининге липидообразующих микроводорослей // Возобновляемые энергоресурсы атмосферы, гидросферы, биосферы: лабораторный практикум / Под ред. А.А. Соловьева. М.: «Университетская книга», 2013. С. 147-155.

15. Fábregas J., Domínguez A., Regueiro M. et al. Optimization of culture medium for the continuous cultivation of the microalga Haematococcus pluvialis Appl. Microbiol. Biotech. 2000. Vol. 53. P. 530-535.