Ανάπτυξη θρεπτικού μέσου για την βιοτεχνολογική παραγωγή ηλεκτρικού οξέος με χρήση του οργανικούς κλάσματος από αστικά στερεά απόβλητα

Abstract

Στη παρούσα μεταπτυχιακή μελέτη εξετάστηκε η αξιοποίηση του οργανικού κλάσματος αστικών στερεών αποβλήτων για τη παραγωγή ηλεκτρικού οξέος και ανάπτυξη του μικροοργανισμού μέσω μικροβιακών ζυμώσεων με τη χρήση του γενετικά τροποποιημένου στελέχους Yarrowia lipolytica PSA02004. Σε πρώτο στάδιο μελετήθηκε η επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης πηγής άνθρακα στην παραγωγή του ηλεκτρικού οξέος και ανάπτυξη του μικροοργανισμού με τη χρήση μίγματος εμπορικών σακχάρων σε συνθετικό υπόστρωμα, ίδιας σύστασης με αυτή του υδρολύματος αστικών αποβλήτων. Παράλληλα όμως μελετήθηκε και η επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης πηγής άνθρακα χρησιμοποιώντας το υδρόλυμα αστικών αποβλήτων ως πηγή άνθρακα και αζώτου. Το υδρόλυμα αστικών αποβλήτων έδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα, με τη συγκέντρωση ηλεκτρικού οξέος να είναι ίση με 30,56 g/L έναντι 22,2 g/L, που είχαν παραχθεί στο συνθετικό υπόστρωμα με αρχική συγκέντρωση σακχάρων 70 g/L και στις δύο περιπτώσεις. Επίσης παρατηρήθηκε ότι χρησιμοποιώντας το υδρόλυμα αστικών αποβλήτων η τελική ποσότητα οξικού οξέος είναι μικρότερη από 1 g/L σε όλες τις περιπτώσεις. Τέλος, αξιολογήθηκε η αξιοποίηση του οξικού οξέος ως πιθανή εναλλακτική πηγή άνθρακα για τη παραγωγή ηλεκτρικού οξέος σε ασυνεχείς και ημι-συνεχείς ζυμώσεις με προσθήκη ή χωρίς προσθήκη οξικού οξέος στην αρχή της ζύμωσης ή και στη διάρκεια ως τροφοδοσία. Ωστόσο, με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα συμπεραίνεται ότι το οξικό δεν καταναλώνεται από τον μικροοργανισμό ως η μοναδική πηγή άνθρακα. Αντίθετα η χρήση του οξικού οξέος ως τροφοδοσία σε ημι-συνεχείς ζυμώσεις καταναλωνόταν από το μικροοργανισμό.

In the present study the utilisation of organic fractions of municipal solid waste (OFMSW) as feedstock for succinic acid production and microbial growth was examined through fermentations using the genetically modified yeast strain Yarrowia lipolytica PSA02004. In the first stage, the effect of initial sugar concentration was evaluated in both synthetic media with commercial carbon source and OFMSW hydrolysate in batch fermentations. The synthetic medium containing commercial carbon sources in similar ratio as the one contained in OFMSW hydrolysate. The fermentation efficiency was improved using OFMSW hydrolysate as the final succinic acid concentration increased compared to the commercial substrates. Specifically, succinic acid concentration was 30,56 g/L against to 22,2 g/L which was produced using the synthetic medium with an initial sugar concentration 70 g/L in both cases. Also, it was observed that using OFMSW hydrolysate the final acetic acid concentration was less than 1 g/L in all of the cases. Finally, the utilisation of acetic acid as an alternative carbon source for the production of succinic acid in batch and fed-batch fermentations was performed with or without addition of acetic acid at the beginning of fermentation. Based on the experimental results, acetic acid was not consumed by the microorganism as the sole carbon source. However, using concentrate acetic acid as feeding solution in fed-batch fermentations was effectively consumed.