Микроводоросли для получения масла: отбор штаммов, индукция синтеза липидов и открытое массовое культивирование в недорогом фотобиореакторе

В лаборатории изучили 30 штаммов микроводорослей, оценив продуктивность биомассы и содержание липидов. Четыре штамма — два морских и два пресноводных, отобранные благодаря устойчивости, высокой продуктивности и относительно высокому содержанию липидов, — культивировали в барботируемых трубках объемом 0,6 л при дефиците азота. Липиды накапливали только два морских штамма. Один из них — эвстигматофит Nannochloropsis sp. F&M-M24, содержание липидов в котором после азотного голодания достигало 60%, — выращивали в плоском альвеолярно-панельном фотобиореакторе объемом 20 л, чтобы изучить влияние освещенности и дефицита питательных веществ — азота или фосфора — на накопление жирных кислот. Содержание жирных кислот увеличивалось при высокой освещенности, достигая 32,5% сухой биомассы, а также после дефицита азота и фосфора — примерно до 50%. Для оценки потенциала штамма к продукции липидов при естественном солнечном освещении его культивировали в открытом грунте в панельных фотобиореакторах Green Wall объемом 110 л при достаточном и недостаточном обеспечении питательными веществами. Продуктивность липидов увеличивалась со 117 мг/л/сут при достаточном содержании питательных веществ в среде — при средней продуктивности биомассы 0,36 г/л/сут и содержании липидов 32% — до 204 мг/л/сут при дефиците азота, когда средняя продуктивность биомассы составляла 0,30 г/л/сут, а конечное содержание липидов превышало 60%. При двухфазном процессе культивирования, включавшем фазу с достаточным содержанием питательных веществ для получения инокулята и последующую фазу с дефицитом азота для усиления синтеза липидов, расчетный потенциал производства масла превышал 90 кг на гектар в сутки. Это первое сообщение об одновременном увеличении содержания липидов и продуктивности липидов на единицу площади при дефиците питательных веществ в открытой культуре водорослей. Эксперименты показали, что данный морской эвстигматофит потенциально способен ежегодно производить 20 т липидов на гектар в условиях средиземноморского климата и более 30 т липидов на гектар в солнечных тропических регионах.