Лаборатория микробиологии и биотехнологий

Реализуется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-15-2024-672 от 18.09.2024)

Иностранные партнеры:

Durban University of Technology (DUT) (Дурбанский технологический университет (DUT), ЮАР)
Shri Karan Narendra University of Agriculture (Сельскохозяйственный университет Шри Каран Нарендра, Индия)

Цель проекта — разработка каскадной технологии получения биологически активных веществ, бионефти (биотоплива) и биоудобрения из биомассы микроводорослей, культивируемых на сточных водах молокоперерабатывающих предприятий.

Задачи проекта на 2024-2026 годы
Скрининг микроводорослей рода Scenedesmus (микроводоросли из коллекции Индии и ЮАР и из коллекции микроводорослей IPPAS Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН), продуцирующих липиды; отбор наиболее продуктивных штаммов микроводорослей рода Scenedesmus. Оценка возможности применения микроводорослей рода Scenedesmus в технологии секвестрации СО2 для достижения углеродной нейтральности технологических процессов. Оценка сточных вод молочной промышленности как перспективного источника питательных веществ для культивирования Scenedesmus sp. и оценка влияния предварительной термической и химической обработки отходов молочной промышленности на продуктивность биомассы Scenedesmus sp. и синтез каротиноидов (лютеина). Разработка оптимального состава питательных сред и физико-химических факторов роста (освещенность, гидравлические режимы, температура и временные режимы, состав и режим подачи газовой фазы) процесса культивирования отобранных микроводорослей рода Scenedesmus, обеспечивающих максимальное накопление, липидов и биомассы. Подбор рациональных условий культивирования микроводорослей штамма Scenedesmus sp. в прудах-отстойниках и подбор модулятора для повышения скорости роста и накопления биомассы штаммом Scenedesmus sp. в процессе культивирования в прудах-отстойниках Проектирование с использованием инструментов машинного обучения и изготовление колонного фотобиореактора (PBR) для культивирования штаммов микроводорослей Scenedesmus sp. Оценка эффективности процесса. Подбор методов и рациональных параметров экстракции липидов и лютеина из биомассы микроводорослей рода Scenedesmus. Изучение фракционного (глико- и фосфолипиды, неомыляемые вещества, полярные липиды, стерины), жирно-кислотного состава и физико-химических показателей (температуры плавления и кристаллизации) липидов, экстрагированных из биомассы микроводорослей рода Scenedesmus. Подбор рациональных параметров получения бионефти (биотоплива) методом гидротермального ожижения биомассы и перерэтерификации липидов, экстрагированных из микроводорослей рода Scenedesmus. Изучение физико-химических свойств и химического состава бионефти (биотоплива), полученной методами гидротермального ожижения и перерэтерификации. Анализ биодоступности in vitro, антиоксидантной активности, спектральных, термических и функциональных характеристик полученного лютеина. Оценка перспективы внедрения каскадной технологии для секвестрации СО2 и разработка практических рекомендаций по использованию лютеина, биоудобрения и бионефти (биотоплива) в различных отраслях

Задачи проекта на 2024-2026 годы

Скрининг микроводорослей рода Scenedesmus (микроводоросли из коллекции Индии и ЮАР и из коллекции микроводорослей IPPAS Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН), продуцирующих липиды; отбор наиболее продуктивных штаммов микроводорослей рода Scenedesmus.
Оценка возможности применения микроводорослей рода Scenedesmus в технологии секвестрации СО2 для достижения углеродной нейтральности технологических процессов.
Оценка сточных вод молочной промышленности как перспективного источника питательных веществ для культивирования Scenedesmus sp. и оценка влияния предварительной термической и химической обработки отходов молочной промышленности на продуктивность биомассы Scenedesmus sp. и синтез каротиноидов (лютеина).
Разработка оптимального состава питательных сред и физико-химических факторов роста (освещенность, гидравлические режимы, температура и временные режимы, состав и режим подачи газовой фазы) процесса культивирования отобранных микроводорослей рода Scenedesmus, обеспечивающих максимальное накопление, липидов и биомассы.
Подбор рациональных условий культивирования микроводорослей штамма Scenedesmus sp. в прудах-отстойниках и подбор модулятора для повышения скорости роста и накопления биомассы штаммом Scenedesmus sp. в процессе культивирования в прудах-отстойниках
Проектирование с использованием инструментов машинного обучения и изготовление колонного фотобиореактора (PBR) для культивирования штаммов микроводорослей Scenedesmus sp. Оценка эффективности процесса.
Подбор методов и рациональных параметров экстракции липидов и лютеина из биомассы микроводорослей рода Scenedesmus. Изучение фракционного (глико- и фосфолипиды, неомыляемые вещества, полярные липиды, стерины), жирно-кислотного состава и физико-химических показателей (температуры плавления и кристаллизации) липидов, экстрагированных из биомассы микроводорослей рода Scenedesmus.
Подбор рациональных параметров получения бионефти (биотоплива) методом гидротермального ожижения биомассы и перерэтерификации липидов, экстрагированных из микроводорослей рода Scenedesmus. Изучение физико-химических свойств и химического состава бионефти (биотоплива), полученной методами гидротермального ожижения и перерэтерификации.
Анализ биодоступности in vitro, антиоксидантной активности, спектральных, термических и функциональных характеристик полученного лютеина.
Оценка перспективы внедрения каскадной технологии для секвестрации СО2 и разработка практических рекомендаций по использованию лютеина, биоудобрения и бионефти (биотоплива) в различных отраслях

Научно-исследовательские результаты первого года

Научным коллективом Балтийского федерального университета им.И.Канта получены следующие результаты:

проведен скрининг микроводорослей рода Scenedesmus, (микровдоросли взятые из коллекции микроводорослей IPPAS Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН), продуцирующих липиды; отбор наиболее продуктивных штаммов микроводорослей рода Scenedesmus
проведена оценка возможности применения микроводорослей рода Scenedesmus в технологии секвестрации СО2 для достижения углеродной нейтральности технологических процессов
разработан оптимальный состав питательных сред для культивирования отобранных микроводорослей рода Scenedesmus, обеспечивающих максимальное накопление липидов
проведена оценка физико-химических факторов роста (освещенность, гидравлические режимы, температура и временные режимы, состав и режим подачи газовой фазы) микроводорослей рода Scenedesmus, обеспечивающих максимальное накопление липидов

Научным коллективом Сельскохозяйственного университета Шри Каран Нарендр, Индия, получены следующие результаты:

проведен скрининг микроводорослей рода Scenedesmus (микроводоросли из коллекции Индии), продуцирующих пигменты; отбор наиболее продуктивных штаммов микроводорослей рода Scenedesmus
проведена оценка сточных вод молочной промышленности как перспективного источника питательных веществ для культивирования Scenedesmus sp
проведена оценка влияния предварительной термической и химической обработки отходов молочной промышленности на продуктивность биомассы Scenedesmus sp. и синтез каротиноидов (лютеина)

Научным коллективом Дурбанского технологического университета, ЮАР, получены следующие результаты:

проведен скрининг микроводорослей рода Scenedesmus (микроводоросли из коллекции ЮАР), накапливающих биомассу; отбор наиболее продуктивных штаммов микроводорослей рода Scenedesmus
проведена оценка возможности применения микроводорослей рода Scenedesmus в технологии секвестрации СО2 для достижения углеродной нейтральности технологических процессов
разработан оптимальный состав питательных сред для культивирования отобранных микроводорослей рода Scenedesmus, обеспечивающих максимальное накопление биомассы
проведена оценка физико-химических факторов роста (освещенность, гидравлические режимы, температура и временные режимы, состав и режим подачи газовой фазы) микроводорослей рода Scenedesmus, обеспечивающих максимальное накопление биомассы

Каскадная валоризация биомассы водорослей в энергию, корма и биоудобрения: комплексный подход к биоремедиации и устойчивому развитию