Biyodizel Üretimi İçin, Chlorella Sp. Biyokütle Ve Yağ İçeriğinin Nanopartikül (Nano-Fe0) Katılmış Ototrofik, Heterotrofik Ve Miksotrofik Koşullar Altında İncelenmesi

Abstract

As microalgae have high lipid contents, they have potential as an alternative and renewable biomass energy source. In this study, we aim to investigate the fatty acid composition of a microscopic single-celled green alga Chlorella sp. isolated from the nature under the effects of the zero-valent iron nanoparticles (nano-Fe0) in different environmental conditions. Excluding control group, the zero-valent iron nanoparticles were used in autotrophic (G1), mixotrophic (G2) and heterotrophic (G3) groups to manipulate environmental conditions and create stress for the microalgae. D-Glucose was used in mixotrophic and heterotrophic cultures as an extra carbon source. At the end of the experiment, which took 120 hours, the microalgal fatty acid composition harvested from different cultural conditions was evaluated using GC-FID. Chlorella sp.’s fatty acid composition was found to consist of 13 different fatty acids including Saturated Fatty Acids (SFA), Monounsaturated Fatty Acids (MUFA) and Polyunsaturated Fatty Acids (PUFA). C16 and C18 carbon numbers from lipids of Chlorella sp. cells cultivated under different culture conditions were rich in fatty acid methyl esters. In our study, C16 and C18 fatty acid % areas were found to be between 20.83-25.37 and 73.01-78.1 respectively. With C16 being highest in G2 and C18 highest in G1. The heterotrophic culture was rich in SFA and MUFA, while the autotrophic culture was rich in PUFA. The results of this study show that the addition of the zero valent iron nanoparticles and D-glucose in the medium of natural strain Chlorella sp. from Turnasuyu Creek seem to have a positive effect in producing high quality biodiesel. In future studies this species’ lipid composition should be investigated under different stress conditions.,Mikroalgler yüksek yağ içeriğine sahip oldukları için, biyoyakıt üretimi açısından önemli bir alternatiftir ve yenilenebilir biyokütle enerji kaynağı olarak önemli bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, doğadan izole edilen mikroskobik tek hücreli yeşil alg Chlorella sp. türünün kültür ortamına sıfır değerlikli demir nanopatikül (nano-Fe0) eklentisinin çeşitli çevresel koşullarda yağ asiti kompozisyonuna etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çevresel parametreleri değiştirerek canlıda stres oluşturup mikroalgin yağ içeriğini artırılabilmek için çalışmada, kontrol (K) grubu hariç, ototrofik (G1), miksotrofik (G2) ve heterotrofik (G3) deney setlerinde nanoteknoloji ürünlerinden sıfır değerlikli demir nanopartikülü (nano-Fe0) kullanılmıştır. Miksotrofik ve heterotrofik kültürlerde ise ilave karbon kaynağı olarak D-glikoz kullanılmıştır. 120 saat süren deney sonucunda farklı kültür ortamlarından hasat edilen mikroalgin yağ asiti kompozisyonu GC-FID ile belirlenmiştir. Chlorella sp. yağ asiti bileşimi doymuş yağ asitleri (SFA), tekli doymamış yağ asitleri (MUFA) ve çoklu doymamış yağ asitleri (PUFA) dahil toplam 13 yağ asitinden oluşmuştur. Farklı kültür ortamlarında yetiştirilen Chlorella sp. hücrelerinden elde edilen lipitlerin transesterifikasyon sonucu elde edilen yağ asiti metil esterlerinden C16 ve C18 karbon numaralarınca zengindir. Çalışmamızda % alan olarak C16 ce C18 yağ asitleri değerleri sırasıyla 20.83 ila 25.37 ve 73.01 ila 78.1 aralığında kaydedilmiştir. C16 en yüksek G2’de, C18 en yüksek G1’de ölçülmüştür. Heterotrofik kültür SFA ile MUFA bakımından, ototrofik kültür ise PUFA bakımından zengindir. Bu çalışmanın nihayetinde, Turnasuyu’ndan elde edilen Chlorella sp. türüne sıfır değerlikli demir nanopartikül ve D-glikoz eklentisinin yüksek kaliteli biyodizel eldesi açısından pozitif bir etkisi olduğu görülmüştür. Daha sonraki çalışmalarda farklı stres koşullarında bu türün yağ içeriğindeki değişim incelenmelidir.

As microalgae have high lipid contents, they have potential as an alternative and renewable biomass energy source. In this study, we aim to investigate the fatty acid composition of a microscopic single-celled green alga Chlorella sp. isolated from the nature under the effects of the zero-valent iron nanoparticles (nano-Fe0) in different environmental conditions. Excluding control group, the zero-valent iron nanoparticles were used in autotrophic (G1), mixotrophic (G2) and heterotrophic (G3) groups to manipulate environmental conditions and create stress for the microalgae. D-Glucose was used in mixotrophic and heterotrophic cultures as an extra carbon source. At the end of the experiment, which took 120 hours, the microalgal fatty acid composition harvested from different cultural conditions was evaluated using GC-FID. Chlorella sp.’s fatty acid composition was found to consist of 13 different fatty acids including Saturated Fatty Acids (SFA), Monounsaturated Fatty Acids (MUFA) and Polyunsaturated Fatty Acids (PUFA). C16 and C18 carbon numbers from lipids of Chlorella sp. cells cultivated under different culture conditions were rich in fatty acid methyl esters. In our study, C16 and C18 fatty acid % areas were found to be between 20.83-25.37 and 73.01-78.1 respectively. With C16 being highest in G2 and C18 highest in G1. The heterotrophic culture was rich in SFA and MUFA, while the autotrophic culture was rich in PUFA. The results of this study show that the addition of the zero valent iron nanoparticles and D-glucose in the medium of natural strain Chlorella sp. from Turnasuyu Creek seem to have a positive effect in producing high quality biodiesel. In future studies this species’ lipid composition should be investigated under different stress conditions.,Mikroalgler yüksek yağ içeriğine sahip oldukları için, biyoyakıt üretimi açısından önemli bir alternatiftir ve yenilenebilir biyokütle enerji kaynağı olarak önemli bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, doğadan izole edilen mikroskobik tek hücreli yeşil alg Chlorella sp. türünün kültür ortamına sıfır değerlikli demir nanopatikül (nano-Fe0) eklentisinin çeşitli çevresel koşullarda yağ asiti kompozisyonuna etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çevresel parametreleri değiştirerek canlıda stres oluşturup mikroalgin yağ içeriğini artırılabilmek için çalışmada, kontrol (K) grubu hariç, ototrofik (G1), miksotrofik (G2) ve heterotrofik (G3) deney setlerinde nanoteknoloji ürünlerinden sıfır değerlikli demir nanopartikülü (nano-Fe0) kullanılmıştır. Miksotrofik ve heterotrofik kültürlerde ise ilave karbon kaynağı olarak D-glikoz kullanılmıştır. 120 saat süren deney sonucunda farklı kültür ortamlarından hasat edilen mikroalgin yağ asiti kompozisyonu GC-FID ile belirlenmiştir. Chlorella sp. yağ asiti bileşimi doymuş yağ asitleri (SFA), tekli doymamış yağ asitleri (MUFA) ve çoklu doymamış yağ asitleri (PUFA) dahil toplam 13 yağ asitinden oluşmuştur. Farklı kültür ortamlarında yetiştirilen Chlorella sp. hücrelerinden elde edilen lipitlerin transesterifikasyon sonucu elde edilen yağ asiti metil esterlerinden C16 ve C18 karbon numaralarınca zengindir. Çalışmamızda % alan olarak C16 ce C18 yağ asitleri değerleri sırasıyla 20.83 ila 25.37 ve 73.01 ila 78.1 aralığında kaydedilmiştir. C16 en yüksek G2’de, C18 en yüksek G1’de ölçülmüştür. Heterotrofik kültür SFA ile MUFA bakımından, ototrofik kültür ise PUFA bakımından zengindir. Bu çalışmanın nihayetinde, Turnasuyu’ndan elde edilen Chlorella sp. türüne sıfır değerlikli demir nanopartikül ve D-glikoz eklentisinin yüksek kaliteli biyodizel eldesi açısından pozitif bir etkisi olduğu görülmüştür. Daha sonraki çalışmalarda farklı stres koşullarında bu türün yağ içeriğindeki değişim incelenmelidir.