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Caffè Scientifico Sezione di Oceanografia. ALGAL BIOMASS AND RENEWABLE ENERGY: CO 2 EFFECTS ON GROWTH AND LIPID COMPOSITION OF MICROALGAE. Federica Cerino gruppo MaB – Biologia Marina. 27 maggio 2014. Energy-Environment. Horizon 2020: -20% CO 2 +20% energy efficiency - PowerPoint PPT Presentation
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ALGAL BIOMASS AND RENEWABLE ENERGY CO2 EFFECTS ON GROWTH AND LIPID
COMPOSITION OF MICROALGAE
27 maggio 2014
Federica Cerinogruppo MaB ndash Biologia Marina
Caffegrave ScientificoSezione di Oceanografia
80 OF GLOBAL ENERGY DEMAND IS PRODUCED FROM FOSSIL FUEL[CO2] = from 326 ppm (1970) to 395 ppm (2013)
Kyoto Protocol (1997)
Doha Conference
Horizon 2020 -20 CO2+20 energy efficiency+20 renewable energy
Energy-Environment
bull Heatbull Electricity
bull Biogasbull Bioethanolbull Biohydrogenbull Pure vegetal oilbull Biodiesel
Biomass
Organic material animal or vegetal
Mixture of fatty acyd alkyl esters obtained from vegetable oils and animal fats
ADVANTAGES- closed carbon cycle - highly biodegradable- renewable- minimal toxicity- it can be used in existing diesel engines with little or no modification
TRANSESTERIFICATION
Biodiesel
triglycerides alcohol glycerol fatty acid alkyl esters
2nd generation (non-edible)
bull jatrophabull mahuabull jojoba oilbull tobacco seedbull salmon oilbull sea mangobull waste cooking oilbull restaurant greasebull animal fats
3th generation
bull microalgae
1st generation (edible)
bull cornbull sugar canebull sunflowerbull rapeseedbull soybeansbull palm oil
Biodiesel
They are present in all earth ecosystem (aquatic and terrestrial) and live in a wide range of environmental conditions
Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic organisms
They reproduce themselves using photosynthesis to convert sun energy into chemical energy
They are responsible for about half of the global net primary production
They have a high efficiency in the CO2 fixationIt is estimated that more than 50000 species exist but only around 30000 have been studied and analysed (Richmond 2004)
Microalgae
High growth rates and productivity
Require much less land area
High oil yield
Easy to cultivate
High oil content
Tolerate sub-optimal conditions
Microalgae
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
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PTN
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ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
C L C W CO2 L CO2 W
day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
80 OF GLOBAL ENERGY DEMAND IS PRODUCED FROM FOSSIL FUEL[CO2] = from 326 ppm (1970) to 395 ppm (2013)
Kyoto Protocol (1997)
Doha Conference
Horizon 2020 -20 CO2+20 energy efficiency+20 renewable energy
Energy-Environment
bull Heatbull Electricity
bull Biogasbull Bioethanolbull Biohydrogenbull Pure vegetal oilbull Biodiesel
Biomass
Organic material animal or vegetal
Mixture of fatty acyd alkyl esters obtained from vegetable oils and animal fats
ADVANTAGES- closed carbon cycle - highly biodegradable- renewable- minimal toxicity- it can be used in existing diesel engines with little or no modification
TRANSESTERIFICATION
Biodiesel
triglycerides alcohol glycerol fatty acid alkyl esters
2nd generation (non-edible)
bull jatrophabull mahuabull jojoba oilbull tobacco seedbull salmon oilbull sea mangobull waste cooking oilbull restaurant greasebull animal fats
3th generation
bull microalgae
1st generation (edible)
bull cornbull sugar canebull sunflowerbull rapeseedbull soybeansbull palm oil
Biodiesel
They are present in all earth ecosystem (aquatic and terrestrial) and live in a wide range of environmental conditions
Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic organisms
They reproduce themselves using photosynthesis to convert sun energy into chemical energy
They are responsible for about half of the global net primary production
They have a high efficiency in the CO2 fixationIt is estimated that more than 50000 species exist but only around 30000 have been studied and analysed (Richmond 2004)
Microalgae
High growth rates and productivity
Require much less land area
High oil yield
Easy to cultivate
High oil content
Tolerate sub-optimal conditions
Microalgae
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
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100
fatt
y ac
id c
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siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
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100
fatt
y ac
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()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
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60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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)
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PIC
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ol l-1
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POC
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POC
(microm
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PTN
(microm
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0500
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PIC
(microm
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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siz
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C L C W CO2 L CO2 W
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(microm
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cell
size
(microm
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
bull Heatbull Electricity
bull Biogasbull Bioethanolbull Biohydrogenbull Pure vegetal oilbull Biodiesel
Biomass
Organic material animal or vegetal
Mixture of fatty acyd alkyl esters obtained from vegetable oils and animal fats
ADVANTAGES- closed carbon cycle - highly biodegradable- renewable- minimal toxicity- it can be used in existing diesel engines with little or no modification
TRANSESTERIFICATION
Biodiesel
triglycerides alcohol glycerol fatty acid alkyl esters
2nd generation (non-edible)
bull jatrophabull mahuabull jojoba oilbull tobacco seedbull salmon oilbull sea mangobull waste cooking oilbull restaurant greasebull animal fats
3th generation
bull microalgae
1st generation (edible)
bull cornbull sugar canebull sunflowerbull rapeseedbull soybeansbull palm oil
Biodiesel
They are present in all earth ecosystem (aquatic and terrestrial) and live in a wide range of environmental conditions
Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic organisms
They reproduce themselves using photosynthesis to convert sun energy into chemical energy
They are responsible for about half of the global net primary production
They have a high efficiency in the CO2 fixationIt is estimated that more than 50000 species exist but only around 30000 have been studied and analysed (Richmond 2004)
Microalgae
High growth rates and productivity
Require much less land area
High oil yield
Easy to cultivate
High oil content
Tolerate sub-optimal conditions
Microalgae
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
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PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
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day
00
05
10
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20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
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20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
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30
40
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P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
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600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
Mixture of fatty acyd alkyl esters obtained from vegetable oils and animal fats
ADVANTAGES- closed carbon cycle - highly biodegradable- renewable- minimal toxicity- it can be used in existing diesel engines with little or no modification
TRANSESTERIFICATION
Biodiesel
triglycerides alcohol glycerol fatty acid alkyl esters
2nd generation (non-edible)
bull jatrophabull mahuabull jojoba oilbull tobacco seedbull salmon oilbull sea mangobull waste cooking oilbull restaurant greasebull animal fats
3th generation
bull microalgae
1st generation (edible)
bull cornbull sugar canebull sunflowerbull rapeseedbull soybeansbull palm oil
Biodiesel
They are present in all earth ecosystem (aquatic and terrestrial) and live in a wide range of environmental conditions
Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic organisms
They reproduce themselves using photosynthesis to convert sun energy into chemical energy
They are responsible for about half of the global net primary production
They have a high efficiency in the CO2 fixationIt is estimated that more than 50000 species exist but only around 30000 have been studied and analysed (Richmond 2004)
Microalgae
High growth rates and productivity
Require much less land area
High oil yield
Easy to cultivate
High oil content
Tolerate sub-optimal conditions
Microalgae
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
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control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
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80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
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y ac
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on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
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()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
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80
100
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y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
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ml-1
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100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
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100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
C L C W CO2 L CO2 W
day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
2nd generation (non-edible)
bull jatrophabull mahuabull jojoba oilbull tobacco seedbull salmon oilbull sea mangobull waste cooking oilbull restaurant greasebull animal fats
3th generation
bull microalgae
1st generation (edible)
bull cornbull sugar canebull sunflowerbull rapeseedbull soybeansbull palm oil
Biodiesel
They are present in all earth ecosystem (aquatic and terrestrial) and live in a wide range of environmental conditions
Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic organisms
They reproduce themselves using photosynthesis to convert sun energy into chemical energy
They are responsible for about half of the global net primary production
They have a high efficiency in the CO2 fixationIt is estimated that more than 50000 species exist but only around 30000 have been studied and analysed (Richmond 2004)
Microalgae
High growth rates and productivity
Require much less land area
High oil yield
Easy to cultivate
High oil content
Tolerate sub-optimal conditions
Microalgae
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
C L C W CO2 L CO2 W
day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
They are present in all earth ecosystem (aquatic and terrestrial) and live in a wide range of environmental conditions
Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic organisms
They reproduce themselves using photosynthesis to convert sun energy into chemical energy
They are responsible for about half of the global net primary production
They have a high efficiency in the CO2 fixationIt is estimated that more than 50000 species exist but only around 30000 have been studied and analysed (Richmond 2004)
Microalgae
High growth rates and productivity
Require much less land area
High oil yield
Easy to cultivate
High oil content
Tolerate sub-optimal conditions
Microalgae
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
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100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
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60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
C L C W CO2 L CO2 W
day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
High growth rates and productivity
Require much less land area
High oil yield
Easy to cultivate
High oil content
Tolerate sub-optimal conditions
Microalgae
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
C L C W CO2 L CO2 W
day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
1526617244CornMaize (Zea mays L)3213136333Hemp (Cannabis sativa L)5621863618Soybean (Glycine max L)6561574128Jatropha (Jatropha curcas L)8091291542Camelina (Camelina sativa L)8621297441CanolaRapeseed (Brassica napus L)94611107040Sunflower (Helianthus annuus L)11569130748Castor (Ricinus communis)47472536636Palm oil (Elaeis guineensis)
51927025870030Microalgae (low oil content)
1211040113690070Microalgae (high oil content)86515019780050Microalgae (medium oil content)
Biodiesel productivity(kg biodieselha year)
Land use(m2 yearkg biodiesel)
Oil yield(L oilha year)
Seed oil content( oil by WT in biomass)
Plant source
Mata et al 2010
Microalgae
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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0500
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PTN
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ol l-1
)
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100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
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POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
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day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
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101214
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cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
Mata et al 2010
growth mediumnutrient concentrationlight
temperaturepH
airCO2
Microalgae - Biodiesel
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
30
40
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
40
60
80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
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C CO2
p lt005
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Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
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ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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PTN
(microm
ol l-1
)
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PIC
(microm
ol l-1
)
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POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
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POC
(microm
ol l-1
)
0500
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PTN
(microm
ol l-1
)
0500
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PIC
(microm
ol l-1
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
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3d 9d
cocc
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siz
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day
00
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cell
size
(microm
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day
02468
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cell
size
(microm
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C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
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C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
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20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
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C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
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P-PO
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ol L-1
)
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0
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N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
Microalgae - Biodiesel
BIOMASS
LIPID CONTENT0
10
20
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control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
ids
()
0
20
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80
100
control medium 2 medium 4 N 4 mineral
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
CRESCITA
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
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106 c
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ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
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T2= 12
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y ac
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on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
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fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
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fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
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103 c
ells
ml-1
day0
100
200
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400
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103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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PTN
(microm
ol l-1
)
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PIC
(microm
ol l-1
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
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30
40
50
P-PO
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mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
To analyze the answers of two microalgae to different CO2 concentrations
CELL GROWTHLIPID CONTENT
Chlorella vulgaris
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
Aim
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
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T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
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pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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0500
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ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
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100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
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PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
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20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
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day
00
05
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15
20
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30
2d 6d
cocc
olit
h si
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m)
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day
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101214
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cell
size
(microm
)
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day
02468
101214
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cell
size
(microm
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C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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100
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fatt
y ac
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ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
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20
C CO2 1
tota
l lip
id c
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C CO2 2
tota
l lip
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onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
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0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
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40
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P-PO
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mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Material amp Methods
bull 2 cylindrical photobioreactors in plexiglassbull 20 L max volumebull photoperiod controllerbull pH controllerbull gas-mixer
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
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C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
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fatt
y ac
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siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
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fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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0500
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)
0500
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PIC
(microm
ol l-1
)
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POC
(microm
ol l-1
)
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02000400060008000
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POC
(microm
ol l-1
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0500
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PTN
(microm
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PIC
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
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siz
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cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
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cell
size
(microm
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C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
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saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
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C CO2 1
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saturated monounsaturated polyunsaturated
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tota
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0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
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)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
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100
C CO2 1
fatt
y ac
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on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
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)
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N-NO
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0
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
bull Generally unicellular and colonial but also pluricellular
bull Abundant in freshwater environments
Chlorella vulgarisbull Highly resistantbull Easily cultivable with a high growth rate
Used forbull CO2 sequestrationbull Wastewater depurationbull Nutritional supplementbull Applications in human health
Material amp MethodsChlorella (green algae)
Chlorophyceae
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
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103 c
ells
ml-1
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Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
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Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
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C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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0500
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ol l-1
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PIC
(microm
ol l-1
)
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POC
(microm
ol l-1
)
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02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
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PTN
(microm
ol l-1
)
0500
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PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
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20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
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day
00
05
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20
25
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2d 6d
cocc
olit
h si
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m)
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day
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101214
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cell
size
(microm
)
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day
02468
101214
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cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
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CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
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nt (
)
0
5
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20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
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0
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N-NO
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ol L
-1)
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0
10
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P-PO
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mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
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800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
Material amp Methods
T=20 plusmn 1degCLD=1212light=250-300 microE m-2s-1
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
Chlorella (green algae)
control CO2 1
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
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ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
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fatt
y ac
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ompo
siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
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fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
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C CO2
p lt005
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Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
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T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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0500
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ol l-1
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PIC
(microm
ol l-1
)
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POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
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POC
(microm
ol l-1
)
0500
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PTN
(microm
ol l-1
)
0500
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PIC
(microm
ol l-1
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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00
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size
(microm
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day
02468
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size
(microm
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C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
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C CO2 1
fatt
y ac
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ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
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C CO2 1
fatt
y ac
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siti
on (
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saturated monounsaturated polyunsaturated
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C CO2 1
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y ac
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siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
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0
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1000
N-NO
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ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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P-PO
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mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
ResultsChlorella (green algae)
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223
day
106 c
ells
ml-1
C CO2
Max= 36 106 cell ml-1micro= 117 d-1
T2= 14
Max= 32 106 cell ml-1micro= 138 d-1
T2= 12
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100
fatt
y ac
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siti
on
C16 C18 C20C161 cis9 C181 cis9 C181n7C182 cis912 C183 cis91215
C CO2
0
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100
fatt
y ac
ids
()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
0
20
40
60
80
100
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
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200
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103 c
ells
ml-1
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100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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0500
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PIC
(microm
ol l-1
)
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POC
(microm
ol l-1
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
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POC
(microm
ol l-1
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0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
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)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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siti
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y ac
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ompo
siti
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y ac
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ompo
siti
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C CO2 1
fatt
y ac
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ompo
siti
on (
)
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bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
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P-PO
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-1)
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mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
0
20
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y ac
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siti
on
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y ac
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()
C CO2
ResultsChlorella (green algae)
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40
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fatt
y ac
id c
ompo
siti
on
saturated monounsaturated polyunsaturatedC CO2
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
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ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
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)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
5 microm
Play key roles inbull marine ecosystem as primary producersbull marine biogeochemistry as producers of
organic carbon carbonate and dimethylsulphide
bull calcareous nanophytoplanktonbull with external calcite (CaCO3) plates
(coccoliths) covering their surface
10 microm
Coccolithophores (Prymnesiophyceae)
Material amp MethodsPleurochrysis (coccolithophore)
Pleurochrysis cf pseudoroscoffensis
bull marine species isolated in the Gulf of Trieste
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
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0102030405060708090
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C CO2 1
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bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
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mol
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
air CO2gas mixer
pH controller
illumination
cellular growthbull cell abundancesbull growth rate bull duplication timebull maximum concentration
morphometric analysisbull cellular size
bull coccolith size
control CO2 1CO2 2
chemical parameters bull nutrientsbull POCPICPTNbull pH
Material amp Methods
lipid contentbull total lipid contentbull fatty acid composition
Pleurochrysis (coccolithophore)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
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103 c
ells
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Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
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Max= 432 105 cell ml-1micro= 101 d-1
T2= 16
pH= 84 plusmn 03 pH= 75 plusmn 02
C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
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Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
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0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
day0
100
200
300
400
500
103 c
ells
ml-1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Max= 286 105 cell ml-1micro= 086 d-1
T2= 19
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T2= 16
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C CO2
p lt005
pH= 81 plusmn 04 pH= 71 plusmn 01
Max= 271 105 cell ml-1micro= 082 d-1
T2= 20
Max= 385 105 cell ml-1micro= 106 d-1
T2= 16
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
C L C W CO2 L CO2 W
day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
10
15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
C CO2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
02000400060008000
100001200014000
POC
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PTN
(microm
ol l-1
)
0500
100015002000250030003500
PIC
(microm
ol l-1
)CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
00
05
10
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20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
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day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
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101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
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day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
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15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
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20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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P-PO
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mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
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800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
00
05
10
15
20
25
30
3d 9d
cocc
olith
siz
e (microm
)
C L C W CO2 L CO2 W
day
00
05
10
15
20
25
30
2d 6d
cocc
olit
h si
ze (micro
m)
C L C W CO2 L CO2 W
day
02468
101214
0 5h 3d 8d 9d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
02468
101214
0 5h 3d 7d
cell
size
(microm
)
C A1 C A2 CO2 A1 CO2 A2
day
C CO2CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
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15
20
C CO2 1
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0
5
10
15
20
C CO2 2
tota
l lip
id c
onte
nt (
)
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
id c
ompo
siti
on (
)
C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (microm
ol L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (microm
ol L
-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
10
20
30
40
50
P-PO
4 (micro
mol
L-1)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
0
200
400
600
800
1000
N-NO
3 (micro
mol
L-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9day
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
C CO2
10 microm 10 microm 10 microm 10 microm
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
0102030405060708090
100
C CO2 1
fatt
y ac
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siti
on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0102030405060708090
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C CO2 1
fatt
y ac
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on (
)
saturated monounsaturated polyunsaturated
0
5
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C CO2 1
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l lip
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)
0
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C CO2 2
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l lip
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C CO2 1
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C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
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C CO2 1
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C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
THANK YOU
C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
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Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
CO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)Results
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saturated monounsaturated polyunsaturated
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saturated monounsaturated polyunsaturated
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on (
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C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
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C CO2 1
fatt
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on (
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C16 C17 C18C20 C22 C24C161 cis9 C181 cis9 C201 w9C221 w9 C182 cis912 C183 cis 91215
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
- Prof Bogoni UNITS- Prof Procida UNITS- Dott Urbani UNITS
Parte di questo studio egrave inserito nel progetto CO2 Monitor
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C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
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Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
bull higher growth ratebull higher number of divisions per daybull higher lipid content
Potential utilization in biodiesel production
ConclusionsChlorella (green algae)
bull biomass increasebull higher growth ratebull higher number of division per daybull slight effect on morphology
Potential utilization in CO2 removal
In both experiments (1 and 2 CO2)
In the experiment with CO2 2 the maximum of biomass was reached earlier
Pleurochrysis (coccolithophore)
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
wastewater
Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
BIOREFINERY
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
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C CO2
ResultsCO2 1 CO2 2
Pleurochrysis (coccolithophore)
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Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
bull To search for the best growth conditions to have higher lipid synthesis and higher cell growth
bull To test other species and strains
bull To test the effects of other culture conditions (light salinity nutrients temperature)
bull To test the combined effects of several different factors to analyze their eventual sinergy in the lipid production
Perspectives
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
nutrients
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Lipids
Biodiesel
Cosmetic
Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
Ethanol
Perspectives
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ResultsCO2 1 CO2 2
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Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
PROCESSINGHARVESTING
lightCO2
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Biodiesel
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Proteins
Animal feed
Nutritional supplement
Carbohydrates
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BIOREFINERY
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ResultsCO2 1 CO2 2
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Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
Si ringraziano per la collaborazione- Cinzia Comici- Martina Kralj- Gianmarco Ingrosso- Ana Karuza- Cinzia Fabbro- Cinzia De Vittor - Michele Giani
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Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
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Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
Perspectivesla produzione di biodiesel da microalghe
non egrave ancora una realtagrave commercialmente significativa
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di nutrienti tramite il trattamento delle acque reflue e lrsquoutilizzo dei nutrienti in esse presenti
abbattimento dei costi relativi alla somministrazione di CO2 tramite il recupero e utilizzo dei gas di scarico industriali come fonte della CO2 necessaria alla crescita
abbattimento del dispendio idrico necessario al mantenimento delle colture tramite riciclo dei mezzi
miglioramento delle tecniche per il processamento della biomassa soprattutto per quanto riguarda la fase di raccolta
applicazione di tecniche di ingegneria genetica per incrementare lrsquoefficienza fotosintetica e quindi il rendimento della biomassa il miglioramento del tasso di crescita del contenuto in olio e della tolleranza alla temperatura
risoluzione del problema dellrsquoapplicazione su larga scala dei risultati ottenuti in laboratorio (scaling-up) allestimento di impianti pilota su larga scala da cui ottenere dati che possano essere usati per valutazioni di fattibilitagrave economica
