Στο έργο θα συνεργαστούν Ερευνητικοί Φορείς υψηλής τεχνογνωσίας και αλληλοσυμπληρούμενων ερευνητικών αντικειμένων με σκοπό να εκτιμηθεί η επίδοση στελέχους Chlorella vulgaris υπό συνθήκες που έχουν κατάλληλα σχεδιαστεί για τη μείωση του λειτουργικού κόστους και την αύξηση της βιωσιμότητας της καλλιεργητικής διαδικασίας (σε πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και λιπίδια). Θα ακολουθηθεί η παρακάτω διαθεματική προσέγγιση:

Διάταξη παραγωγής μικρο-φυσαλίδων

Κατασκευή των αναγκαίων ανεξάρτητων διατάξεων παραγωγής μικρο-φυσαλίδων με διάμετρο μικρότερη από 50 μm που θα ενσωματωθούν στους ΦΒΑ. Εξαιτίας της ιδιότητάς τους, όπως η μεγάλη επιφάνεια ανά μονάδα όγκου, η χαμηλή ταχύτητα ανόδου και η αυτοπίεση λόγω της επιφανειακής τάσης, παραμένουν στο νερό μεγάλο διάστημα (ακόμα και ημέρες).

Βέλτιστες συνθήκες καλλιέργειας

Μελέτη για την εξεύρεση σε εργαστηριακό επίπεδο των βέλτιστων συνθηκών για την καλλιέργεια της C. vulgaris σε υφάλμυρες αλατότητες, σε διαφορετικές εντάσεις φωτισμού, σε διαφορετικές συγκεντρώσεις CO2 και σε διαφορετικές συγκεντρώσεις δευτερογενώς επεξεργασμένων λυμάτων βιολογικού καθαρισμού. Στα πλαίσια όλων αυτών των προσεγγίσεων θα εκτιμηθούν/καταγραφούν: η διαφοροποίηση της βιομάζας, η διαφοροποίηση της μοριακής δομής και λειτουργίας του φωτοσυνθετικού μηχανισμού, η πολαρογραφική καταγραφή της αναπνευστικής και φωτοσυνθετικής δραστηριότητας, η εκτίμηση του επιπέδου των φωτοσυνθετικών χρωστικών, των σακχάρων, του αμύλου και των λιπαρών. Θα πραγματοποιηθεί έλεγχος της δυνατότητας των μικροφυκών να παράγουν σε ανοξικές συνθήκες υδρογόνο (Η2).

Κατασκευή καινοτόμων ΦΒΑ

Κατασκευή δύο καινοτόμων χαμηλού κόστους ΦΒΑ «ημί-κλειστου τύπου-καταρράκτη», για ταυτόχρονη λειτουργία αξιοποιώντας ως τροφή του μικροφύκους συμβατικούς (ΦΒΑ α: CO2, N-NO3, N-NH4, P-PO3) και ανακυκλούμενους (ΦΒΑ β: αστικά λύματα, αέριοι ρύποι μηχανής εσωτερικής καύσης πλούσιοι σε CO2) πόρους εντός θερμοκηπιακής εγκατάστασης. Εκτός της τυπικής διάταξης (ηλιακός συλλέκτη 8-10 m2, δεξαμενή συγκράτησης και αντλία ανα- κυκλοφορίας) θα περιέχουν διάταξη σχηματισμού μικρο-φυσαλίδων CO2, συσκευή θέρμανσης, αντλία αυτόματης προσθήκης θρεπτικών, καθώς και αισθητήρες βασικών αβιοτικών παραμέτρων (θερμοκρασία, pH, O2%). Στόχος είναι η επίτευξη της μέγιστης απορρόφησης και αξιοποίησης της φωτοσυνθετικής ακτινοβολίας, με τις ελάχιστες δυνατές επιμολύνσεις.

Μελέτη φωτοσυνθετικού μηχανισμού

Μελέτη, σε επίπεδο ΦΒΑ, του φωτοσυνθετικού μηχανισμού και της βιομάζας του είδους C. vulgaris μέσω φθορισμομετρίας (Fv/Fm, ETR) και πολαρογραφίας (δέσμευση/έκλυση Ο2), της συγκέντρωσης των φωτοσυνθετικών χρωστικών (Chl-a, Chl-b, καροτενοειδή) και της βιομάζας για τον προσδιορισμό σε επίπεδο ΦΒΑ των συνθηκών μέγιστης ταχύτητας φωτοσύνθεσης και αύξησης, τροποποιώντας την ταχύτητα ροής, αλλά σε σταθερές υφάλμυρες αλατότητες, σε συνθήκες αναφοράς (ΦΒΑ α) και συνθήκες ανακύκλωσης ρύπων (ΦΒΑ β). Οι συνθήκες θερμοκρασίας και φωτισμού θα ακολουθούν τις εποχικές μεταβολές, αλλά θα υπάρχει δυνατότητα τροποποίησης στην περίπτωση που είναι περιοριστικές για τη φωτοσύνθεση του είδους, π.χ. προσθήκη ηλεκτρικής αντίστασης για θέρμανση και λαμπών LED για φωτισμό, αντίστοιχα.

Ποιοτικός έλεγχος

Ποιοτικός έλεγχος της παραγόμενης βιομάζας μικροφυκών από τον ΦΒΑ ως προς βασική χημική σύσταση (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπαρά οξέα), χλωροφύλες-α,-β (φασματοφωτομετρία υπεριώδους – ορατού), καροτενοειδή (καροτένια, ξανθοφύλες) (φασματοφωτομετρία υπεριώδους – ορατού), προφίλ λιπαρών οξέων (GC- FID), τοξικά βαρέα μέταλλα (Cu, Pb, Zn, As, Hg, Cd – GF-AAS), θερμιδική ενέργεια (αδιαβατική θερμιδομετρία),

Παραμετροποίηση του ΦΒΑ

Παραμετροποίηση του ΦΒΑ με την συνεχή/ασυνεχή (batch) παρακολούθηση των αβιοτικών (π.χ. θερμοκρασία, pH, ταχύτητα ροής της υγρής φάσης, πυκνότητα, προσπίπτουσα ακτινοβολία, κλπ.) και βιοτικών (π.χ. Fv/Fm, ETR, Ο2) μεταβλητών του στα διάφορα σημεία του αντιδραστήρα για τη μελέτη των επιπτώσεών τους στο ρυθμό αύξησης της βιομάζας της καλλιέργειας και της ποιότητας του προϊόντος. Απώτερος σκοπός η αξιολόγηση του ρυθμού αύξησης των μικροφυκών (παραγωγικότητα), της ποιότητας του παραγόμενου προϊόντος, των απαιτήσεων λειτουργίας και του αντίστοιχου λειτουργικού κόστους, της ευκολίας και των ειδικών απαιτήσεων/κόστους εγκατάστασης.