Diese Arbeit wurde von der National Science Foundation (CHE-1151492), die Nordwest Erweiterte Renewables Alliance (Stipendium J. Wilson-Peltier) unterstützt wurde, und durch eine private Spende von Freunden von WHOI. Wir danken Kevin R. Steidley und Kim Ascherl (USDA / ARS / NCAUR) für hervorragende technische Unterstützung.

1. Mikroalge und Biomasse Vorbereitung Hinweis: Die marine Mikroalge Isochrysis sp. &quot;T-iso&quot; in der vorliegenden Studie verwendet (siehe Liste der Materialien) erworben werden. Multi-Kilogramm - Mengen von Isochrysis kann als gefrorene feuchte Paste (Iso -paste) , die etwa 80% Wasser und 20% Biomasse und ist dunkelgrün / schwarz in der Nähe mit stechendem Geruch riechend des Meeres in Farbe erhältlich. Isochrysis können auch als trocken (95% trocken) gelbbraunes Pulver (Iso -Pulver) mit einem ähnlichen Geruch erworben werden. <ol><li> 2 - Zoll - Loch in der Ecke der Kunststoffverpackungen mit einer Schere - Um durch Schneiden eines 1 die Isochrysis Paste, öffnen Sie ein 1 kg - Paket , um zu trocknen. </li><li> Squeeze ca. 300 g dieser Isochrysis Paste durch das Loch in eine 150 mm x 75 mm Schale Kristallisieren eine dünne Schicht zu erzeugen (~ 20 mm). </li><li> Lassen Sie die Paste an der Luft trocknen bei Raumtemperatur, bis es trocken und schuppig wird (in der Regel 48 -96 h). Hinweis: Die tatsächliche Trocknungszeiten sind temperaturabhängig variieren und kann. Jedoch wurde in den Ausbeuten oder Produktqualität mit noch längeren Trocknungszeiten (bis zu zwei Wochen) kein Unterschied bemerkt. (- 40 ° C 30) der Trocknungsvorgang kann auch durch Anordnen der Kristallisierschale auf einer warmen Platte gleichmäßiger und / oder beschleunigt erfolgen. </li><li> Kratzen Sie die trockene Biomasse aus der Kristallisierschale mit einem Spatel und sammeln in ein Zellulose Extraktionshülse (Länge: 123 mm, 43 mm ID). Das Gewicht des trockenen Isochrysis Biomasse. </li></ol> 2. Soxhlet Extraktion von Trocken Isochrysis Biomasse <ol><li> Legen Sie eine Isochrysis -haltigen Zellulose Extraktionshülse ( in der Regel 50 bis 60 g trockene Biomasse) in eine Soxhlet - Extraktionsvorrichtung. </li><li> Füllen Sie den Soxhletkolbens mit Hexan (400 ml), schalten Sie den Kondensator Wasser und Wärmequelle, und ermöglichen die Soxhlet zu Zyklus für 24 bis 48 Stunden (bis die Farbe des Lösungsmittels aus dunkelgrün bis ein gegangen istschwach gelb). </li><li> Schalten Sie die Hitze und lassen Sie das Gerät auf Raumtemperatur abkühlen, dann ziehen Sie den Kolben aus dem Soxhlet-Extraktor. </li><li> Entfernen Sie die Hexan mit einem Rotationsverdampfer und das Gewicht des Hexan-extrahierbaren Material aufnehmen ( &quot;Hexan Algenöl&quot; (h-AO)). </li></ol> 3. Verseifung des Algenöl und Trennung von Fettsäuren und neutrale Lipide <ol><li> Abgeblasen, und der h-AO in der gleichen Rundkolben aus Schritt 2.4 oben mit Methanol: Dichlormethan (2: 1, Volumen = 10 x Masse von Algenöl). </li><li> Fügen Sie einen Rührstab und befestigen einen Rückflußkühler (Spule: 500 mm Länge). </li><li> Hinzufügen H 2 O (Volumen = 2,67 x Masse von Algenöl) und KOH (50% w / w Algenöl) und erhitzt den Inhalt unter Rühren auf 60 ° C für 3 Stunden. </li><li> Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur, Entfernen der organischen Lösungsmittel (Methanol und Dichlormethan) am Rotationsverdampfer. </li><li> Die restliche wässrige Mischung, indem sie in eine 1 Gießen-L Trenntrichter. Hinzufügen Hexane (entspricht im Volumen der wässrigen Lösung) und schüttelt den Scheidetrichter, und lassen die Schichten zu trennen. </li><li> Lassen Sie das untere wässrige Schicht in einem Erlenmeyerkolben, und gießen Sie die obere organische Phase in einen separaten Erlenmeyer ab. </li><li> Wiederholen Sie die Schritte 3.5 und 3.6, bis die organische Schicht farblos ist (in der Regel 1-2 weitere Male). </li><li> Konzentrieren Sie die kombinierten organischen Extrakte am Rotationsverdampfer die neutralen Lipiden als grünlicher Feststoff zu isolieren (mp ≈ 60 -. 70 ° C). </li><li> Säure die wässrige Phase mit HCl (6 M, bis pH ~ 2, wie durch pH-Papier angezeigt). </li><li> Extrahieren der freien Fettsäuren (FFAs) aus der angesäuerten wäßrigen Phase mit Hexanen (Equivolume in die wässrige Phase) unter Verwendung eines 1 l-Scheidetrichter als 3,5 und 3,6 in Schritten beschrieben. </li><li> Entfernen Sie die Hexanen am Rotationsverdampfer die FFAs als dunkelgrünes fast schwarze ölige Rückstand (flüssig bei Temperaturen&gt; 30 ° C) zu erhalten. </li></ol> 4.Säurekatalysierte Veresterung von freien Fettsäuren und Herstellung eines Grün Biodiesel <ol><li> Übertragen Sie die FFS unter Verwendung von Methanol: Chloroform (1: 1, 6 x Volumen von Algenöl), zuerst die FFS aufzulösen, und dann, indem sie in einem dickwandigen Hochdruckreaktionskolben, der mit einem Rührstab ausgestattet Gießen. </li><li> Konzentrierte H 2 SO 4 (20% w / w Algenöl), dichten den Kolben und erhitzt das Gemisch auf 90 ° C während 1 Stunde gerührt wurde. </li><li> Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur, überführt die Mischung, indem sie in einen Scheidetrichter gegossen. </li><li> In H 2 O (2 x Volumen von Algenöl) und schüttelt den Trenntrichter, und lassen Sie die Phasen zu trennen. </li><li> Entwässern die untere Schicht in eine vorgewogene Rundkolben und konzentrieren sich auf einem Rotationsverdampfer. Notieren Sie sich die Masse des resultierenden Biodiesel. </li><li> Analysieren Sie das Fettsäureprofil von Gaschromatographie mit Flammen-Ionisations - Detektor (GC-FID) 28 (Gaschromatographen , ausgestattet mit einem DB-88 [(88% cyanopropyl) methylarylpolysiloxane] Säule (30 mx 0,25 mm ID x 0,20 um Filmdicke). Hinweis: Gemeinsame Fettsäuremethylester, die durch Retentionszeit Vergleich mit authentischen Proben kommerziell erhalten geprüft werden. Zusätzlich Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS, Gas-Chromatographen mit einem massenselektiven Detektor gekoppelt) ist, unter identischen Bedingungen der Temperatur Programm und Spalte durchgeführt Komponenten zu analysieren, wie etwa C18: 4, für die keine authentischen Standards verfügbar sind, wobei die Ergebnisse angewendet an GC-Quantifizierung. </li></ol> 5. Biodiesel Entfärbung <ol><li> Erhitzen Sie das dunkelgrün gefärbte Biodiesel bis 60 ° C in einem Rundkolben, der mit einem Rührstab ausgestattet. </li><li> In Montmorillonit K 10 (MK10) Pulver (10-20% w / w des Biodiesel) und rühre 1 Stunde. </li><li> Entfernen Sie die Rundboden von der Hitze und die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen. </li><li> Bereiten Sie eine Filtervorrichtung, bestehend aus einem Rundkolben und Filter Spaßnel enthält ein Zellulosefilterpapier (Ash 0,007%). </li><li> Gießen des abgekühlten entfärbt Biodiesel durch den Filtertrichter eine minimale Menge an Hexanen unter Verwendung des Rundkolben zu spülen. </li><li> Ziehen Sie den Filter Trichter aus dem Rundkolben (dies nun eine Hexanlösung des entfärbt Biodiesel enthält) und entfernen Sie die Hexan mit einem Rotationsverdampfer eine orange / rot Biodiesel zu leisten. </li><li> Proben bei 4 ° C, während welcher Zeit irgendein Absetzen von unlöslichem Material (~ 10% w / w) auftreten. </li><li> Entfernen Sie das unlösliche Material durch Umfüllen oder Filtration, wie in Schritt 5.4 und 5.5 beschrieben, um eine klare, homogene Biodiesel für die Analyse zu erzeugen. </li></ol> 6. Isolierung und Reinigung von Alkenone aus der neutralen Lipids <ol><li> Man löst den Neutrallipiden (aus Schritt 3.8) in einer minimalen Menge von Dichlormethan (ca. 50 ml für 10 g neutralen Lipiden) und Zugeben der Lösung mit einer Pipette auf die Oberseite einer Chromatographiesäule (O.D 60 mm, ID 55 mm, Länge 18 &quot;) mit Kieselgel (230-400 mesh, 100 g). </li><li> Eluieren die Lösung durch die Kieselsäure mit Druck (~ 5 psi) unter Verwendung von Dichlormethan (ca. 150 ml) als Lösungsmittel und Sammeln des Eluenten in einem 250 ml Rundkolben. </li><li> Entfernen des Dichlormethans am Rotationsverdampfer ein orangefarbener Feststoff erhalten wurde. </li><li> Kristallisiere den Feststoff unter Verwendung von Hexanen mit ca. 100 ml siedendem Hexan Zugabe von inkrementalen zusätzliche Mengen an siedendem Hexan gefolgt, bis die Lösung homogen (Gesamtvolumen ~ 150 ml) ist. Dann kühlt die Lösung langsam auf Raumtemperatur die Kristallisation zu fördern. </li><li> Sammle die kristallisierten Alkenonen eine Filtrationsvorrichtung verwendet, wie in Schritt 5.4 unter Verwendung einer kleinen Menge an kaltem (0 ° C) Hexan beschrieben in den Kolben zu spülen. </li></ol>

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Isochrysis ist eines von nur einer ausgewählten Anzahl von Algenarten industriell bewirtschaftet, als Hauptbestandteil von Muscheln Futter geerntet und daher repräsentativ für die Skala , die für die Produktion von Biokraftstoffen. Die Verfügbarkeit der Algen genutzt und Standard in dieser Studie verwendeten Methoden, machen das Protokoll zu anderen Gruppen für weitere Untersuchungen allgemein zugänglich präsentiert. Kritische Schritte umfassen Lufttrocknen der Algen (im Gegensatz zu Lyophilisation 33), Lösungsmittelextraktionen, Verseifung und Veresterung. Durch diese Vorgänge kann man Ausbeuten von Lipiden und anderen Co - Produkte aus den verschiedenen Isochrysis verfügbar 30 untersuchen. Es wird erwartet , dass diese als ein Ergebnis von Verfahren unterscheiden können Stämme und Kultivierung unterschiedlicher, 31 und auch von der Art des Produkts und jeder zusätzliche Verarbeitung (beispielsweise Trocknen oder Gefrieren) genutzt vom Lieferanten beeinflusst werden kann. Wie wir hier zeigen, entwickeln das Protokolled kann erfolgreich auf verschiedene Arten von Isochrysis Produkte angewendet werden, aus einer nassen Paste zu einem trockenen Pulver vermahlen reichen. Ausbeuten von Biodiesel waren jedoch niedriger aus der pulverisierten Biomasse (7% w / w Trockenbiomasse vs. 12% w / w aus der getrockneten Paste), die mit geringeren Mengen von Algenöl (h-AO) extrahiert entspricht. Dies könnte darauf hindeuten , dass eine alternative Extraktionsprotokoll 32 andere als ein Soxhletapparat besser für trockene pulverförmige Isochrysis Produkte geeignet sein kann. Das Isochrysis Pulver in dieser Studie verwendet wird , wie enthaltend 23-25% Lipide ausgeschrieben, die ähnlich wie wir experimentell aus getrockneten Isochrysis Paste erhalten. 33,34,26 Trotz der unterschiedlichen Farben des Ausgangs trockene Biomasse, die Iso- Paste-hao und Iso -Pulver-HAO waren im Wesentlichen nicht zu unterscheiden, die beide dunkelgrün / in der Nähe von schwarzen Feststoffe mit Schmelzpunkten von etwa 50 ° C. Interessanterweise ist das Verhältnis von FFAs zu neutral Lippeids innerhalb der beiden Hexanextrakten war anders. Nach Verseifung und Trennung der neutralen Lipiden, erhalten wir 60% (w / w) FFAs und 40% (w / w) neutralen Lipiden aus der Iso -paste-HAO. Die Iso- Pulver-HAO produziert im Durchschnitt 46% (w / w) FFS und 54% (w / w) neutralen Lipiden. Die Ergebnisse legen nahe , dass entweder die Ausgangs pulverisierte Biomasse relativ höhere Mengen an neutralen Lipiden enthalten, auf FA - Derivate als die Isochrysis Paste, oder dass die Soxhlet - Extraktion von pulverisiertem Isochrysis für neutrale Lipide etwas selektiv ist. Nicht nur waren die Ausbeuten der Produkte aus den beiden kommerziellen Isochrysis erhalten Biomassen unterschiedlich, sondern auch die Fettsäureprofile der resultierenden Biodiesel. Dies ist wichtig, da die Kraftstoffeigenschaften von Biodiesel auf die Art und Inhalt einzelner FAMEs direkt abhängig sind. 35 kommerzialisiert zu werden, alle Biodiesel an die Standards in den Dokumenten ASTM beschriebenen entsprechen müssenD6751 oder EN 14214 in den USA bzw. Europa. Spezifikationen umfassen Bereiche für die Gleitfähigkeit und kinematische Viskosität und Minimalwerten für die Cetanzahl und oxidative Stabilität. Weitere wichtige Empfehlungen sind Kaltfließeigenschaften in Form eines Trübungspunkt (CP) oder Cold Filter Plugging Point (CFPP) bezogen. Wir haben bereits berichtet , ergibt sich aus der umfassenden Kraftstoff - Tests von Biodiesel aus Iso- Paste hergestellt. 36 Da das FAME - Profil von Biodiesel aus den Iso -Pulver in dieser Studie produzierte zuvor getesteten denen ähnlich ist, können wir bestimmte Kraftstoffeigenschaften vorhersagen ähnlich zu sein für beide Biodiesel-Kraftstoffen. Zum Beispiel, mehrfach ungesättigte Fettsäuren (PuFAMEs, mehr als zwei Doppelbindungen) entfallen rund 40% der beiden FAME - Gemische (35,2% und 39,9%, Tabelle 2). Dies führt zu einer geringen Oxidationsstabilität führen und günstige Kaltfließ. 35 Es gibt jedoch leichte Unterschiede in den FAME - Profile der beiden biodiesel Brennstoffe. Biodiesel aus dem pulverisierten Isochrysis erzeugt enthalten höhere Mengen an 14: 0 (19,4 mg / g vs. 16,4 mg / g), 18: 3 (13,5 mg / g vs. 8,5 mg / g) und 22: 6 (11,0 mg / g vs. 6,9 mg / g) FAMEs, noch geringere Mengen von 18: 4 (10,4 mg / g vs. 19,8 mg / g). Das Ausmaß der Auswirkungen dieser Unterschiede auf die verschiedenen Kraftstoffeigenschaften in den ASTM-Standards enthalten noch untersucht werden. Die anfängliche Biodiesel aus den kommerziellen Isochrysis Algen gewonnen wurden ähnlich dunkelgrün in der Farbe , die durch die Anwesenheit von Chlorophyllen erklärt werden kann. 36 Chlorophyll und seine Derivate haben eine negative Wirkung auf die Stabilität von Pflanzenölen und ihren entsprechenden Biodieselkraftstoffe haben berichtet. 36,29 Basierend auf der Methode der Issariyakul und Dalai für greenseed Rapsöl im ​​Zusammenhang mit der Biodieselproduktion Entfärbung, 29 unserer grünen Biodiesel über 10% Rühren (w / w) MK10 bei 60 ° C für 1 Stunde in einem dramatischen geführtVerringerung der Pigmentgehalt durch visuelle Untersuchung (siehe Abb . 2). Massenwiederherstellungen von der Entfärbung Prozess waren im Durchschnitt 90%. Die Ausbeuten an gereinigtem Alkenone aus Iso- Paste-hao und Iso- Pulver-HAO neutrale Lipide waren vergleichbar mit 40% und 46% w / w (Tabelle 1). Da neutrale Lipide einen höheren Anteil an Material in der Iso- Pulver-HAO enthielt (54% w / w gegenüber 40% w / w) repräsentieren, überschreitet Alkenon Ausbeute aus dem Iso- Pulver-HAO die Iso- Paste-HAO Alkenon Ausbeute um etwa 10% (25% w / w gegenüber 16% w / w). Allerdings unter Berücksichtigung, dass die Renditen der Iso- Pulver-HAO selbst niedriger waren als Iso- pasten HAO (15% vs. 20% w / w), die Gesamtausbeuten von Alkenone aus trockenen Isochrysis Biomassen sind ähnlich (0,2 x 0,4 x 0,4 = 3,2% w / w aus getrockneten Isochrysis Paste und 0,15 x 0,54 x 0,46 = 3,7% aus Isochrysis Pulver).

Es hat ein großes Wiederaufleben des Interesses an Biokraftstoffen aus Algen, insbesondere für die Herstellung von flüssigen Kraftstoffen wie Biodiesel 1 und anderen Biomasse-Öle in jüngster Zeit. 2 Vorgeschlagen Vorteile sind die Vermeidung bestimmter Lebensmittel gegen Kraftstoff Kontroversen 3 und angeblich höhere Produktivitäten und CO 2 Minderungsmöglichkeiten als traditionelle landwirtschaftliche Kulturen. 4 Dies folgt der fast 20 Jahre United States Department of Energy Aquatic Species Program (ASP) im Jahr 1978 für den Zweck begann der Transport von Kraftstoff aus Algen zu untersuchen. Wie in Sheehan Bericht skizziert, 5 beendet das Programm im Jahr 1996 in erster Linie , weil projizierten Kosten , die mit Rohöl zu dieser Zeit nicht konkurrenzfähig waren (18,46 $ pro Barrel (159 L)). Während die Kosten für Erdöl hat sich seitdem (87,39 $ pro Barrel im Jahr 2014) 6, dramatisch erhöht , die zur Renaissance in Algenbiokraftstoffforschung verbunden ist, einige have argumentiert , dass dennoch Algen Biokraftstoffe zu kostspielig erweisen. 7 als eine Strategie , die Produktion von Biokraftstoffen Kosten zu kompensieren, der Begriff der Wert Koprodukte unter Kritikern 7,8 und Befürworter 9,10 und Merkmale als einer der wichtigsten Gründe , entstanden ist , für Algen Biokraftstoffe in den Vereinigten Staaten Department of Energy (DOE) &quot;Nationale Algal Biofuels Technology Roadmap&quot; zu verfolgen. 11 Hier beschreiben wir ein Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von zwei getrennten Brennstoffströme aus kommerziellen Isochrysis Mikroalge. Wir haben uns auf Isochrysis teilweise konzentriert , weil es bereits industriell, für die Zwecke der mariculture geerntet wird, und auch , weil Isochrysis ist einer von nur wenigen Arten von Algen , die zu den traditionellen Lipide zusätzlich (dh Fettsäuren) Biosynthese eine einzigartige Klasse von Verbindungen bekannt als mehrfach ungesättigte langkettige Alkenone. 12 Alkenon Strukturen zeichnen sich durch sehr l gekennzeichnet<html> Ong Kohlenwasserstoffketten (36-40 Kohlenstoffatome), zwei bis vier nicht-Methylen unterbrochen trans -double Bindungen und eine Methyl- oder Ethyl - Keton (Abbildung 1). Alkenon Ungesättigtheit ist empfindlich für die Algenwachstumstemperatur, 13,14 , so dass der Anteil an diungesättigtem C37 methyl Alkenon (die sogenannte &quot;Ungesättigtheit index&quot;) kann für vergangene Seeoberflächentemperaturen als Proxy verwendet werden . 15 - 20 sind Alkenonen gedacht , um in cytoplasmatischen Lipidkörper befinden und reichlicher vorhanden als Triglyceride (TAGs) sein kann. 21,22 unter Stickstoff oder Phosphor Einschränkung, bis zu 10-20% der Zell Kohlenstoff in der stationären Phase als Alkenonen akkumuliert. 23,24 aus einem evolutionären Standpunkt, Alkenone haben über TAGs , weil ihre trans -Doppelbindung Geometrie bietet eine stabilere Form der Energiespeicherung begünstigt worden. 21 189fig1.jpg &quot;/&gt; Abbildung 1. Strukturen von polyungesättigten langkettigen Alkenonen gemeinsame Alkenon methyl . 37: 3 , isoliert aus Isochrysis langen Kohlenwasserstoffkettenlängen Ausführungs (36 bis 40 Kohlenstoffatome), trans non-Methylen - Doppelbindungen unterbrochen und in eine Methyl- oder Ethyl - Keton endet. Nomenklatur ist ähnlich wie Fettsäuren , wo #: # Anzahl der Kohlenstoffe bezeichnet. Anzahl der Doppelbindungen <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54189/54189fig1large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54189/54189fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Wir argumentieren , dass Alkenone eine vielversprechende erneuerbare Kohlenstoffquelle aus einer gemeinsamen Algen darstellen mit einer Geschichte der industriellen Anbau. 25 Biodiesel produziert direkt aus dem Gesamtlipidextrakt von Isochrysis enthält eine beträchtliche Menge (10-15% w / w) von Alkenone und Verschmutzung durch diese hochschmelzenden Verbindungen führt zu einer schlechten Kaltfließbrennstoffeigenschaften. Jedoch unter Verwendung von ter Verseifung / Extraktionstechniken hier beschrieben ist, kann Alkenone entfernt und dadurch zurückgewonnen werden, um die Biodieselqualität verbessert wird, während eine Sekundärproduktstrom erzeugt. Kürzlich haben wir gezeigt , um die Umwandlung von Alkenonen zu einem flüssigen Brennstoff durch Kreuzmetathese mit 2-buten (Butenolyse). 26 Die Butenolyse Reaktion verwendet eine kommerzielle ruthenium Metathese-Initiator, erfolgt rasch bei niedriger Temperatur, und liefert saubere eine vorhersagbare Mischung von Düsentreibstoff Bereich Kohlenwasserstoffe. Diese Reaktion wird parallel mit Biodiesel Synthese von Fettsäuren durchgeführt, die die ersten Schritte in Richtung einer &quot;Bioraffinerie&quot; Ansatz 27 für den kommerziell rentablen Isochrysis die Produktion von Biokraftstoffen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="608">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Isochrysis</td>
			<td style="width:107px;">Reed Mariculture</td>
			<td style="width:119px;">Iso, Raw, Unprocessed, 20%dw</td>
			<td style="width:167px;">Live culture paste, 20% w/w biomass</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Isochrysis</td>
			<td style="width:107px;">Necton, S.A</td>
			<td style="width:119px;">AADISS004</td>
			<td>PhytoBloom Prof Isochrysis (Freeze-dried)</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hexanes</td>
			<td style="width:107px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:119px;">H291-4</td>
			<td>ACS Certified</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Methanol</td>
			<td style="width:107px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:119px;">A452-4</td>
			<td>HPLC Grade</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:107px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:119px;">D37-4</td>
			<td>Certified/Stabilized</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Soxhlet Apparatus</td>
			<td style="width:107px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">64826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Extraction Thimble</td>
			<td style="width:107px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">64842</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">B&#252;chner Funnel</td>
			<td style="width:107px;">Chemglass</td>
			<td style="width:119px;">CG-1406-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High Pressure Reaction Vessel</td>
			<td style="width:107px;">Chemglass</td>
			<td style="width:119px;">CG-1880-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Whatman Filter Paper</td>
			<td style="width:107px;">GE Life Sciences</td>
			<td>1442-042</td>
			<td>Grade 42, Ash 0.007%, circle, 42.5 mm</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Biodiesel (B100)</td>
			<td style="width:107px;">Bellingham Shell</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>The biodiesel (B100) in Figure 3 was purchased at a local filling station: Bellingham Shell, Bellingham, WA 98226</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Isochrysis</td>
			<td style="width:107px;">&#160;Aquacave</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>&#160;In addition to Reed and Necton, Isochrysis can also be purchased from (Aquacave. (Gurnee, IL) at: www.aquacave.com (accessed September 30, 2015).</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Isochrysis</td>
			<td style="width:107px;">Brine Shrimp Direct</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Isochrysis can also be purchased from Brine Shrimp Direct (Ogden, UT) at: www.brineshrimpdirect.com (accessed September 30, 2015).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental protocol for biodiesel production with isolation of alkenones as coproducts from commercial isochrysis algal biomass

Die Notwendigkeit Erdölbrennstoffen mit Alternativen aus erneuerbaren und umwelt nachhaltigen Quellen zu ersetzen ist von wachsender Bedeutung. Biomasse-Biokraftstoffe erhebliche Aufmerksamkeit in dieser Hinsicht gewonnen haben, aber Biokraftstoffe der ersten Generation aus essbaren Pflanzen wie Mais-Ethanol oder Soja Biodiesel haben in der Gunst der Regel gefallen. Es besteht daher ein großes Interesse an der Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von flüssigen Kraftstoffen aus in- und überlegen nicht essbaren Quellen. Hier beschreiben wir ein detailliertes Verfahren zur Herstellung eines gereinigten Biodiesel aus der marinen Mikroalge Isochrysis. Zusätzlich ist eine einzigartige Suite von Lipiden als mehrfach ungesättigte langkettige Alkenone bekannt sind parallel isoliert als potenziell wertvolle Nebenprodukte, die Kosten für die Biodieselproduktion zu kompensieren. Multi-Kilogramm - Mengen von Isochrysis werden aus zwei kommerziellen Quellen erworben, eine als feuchte Paste (80% Wasser) , die zuerst vor der Verarbeitung getrocknet wird, und die otihr ein trockenes gemahlenes Pulver (95% trocken). Lipide werden mit Hexan in einem Soxhlet - Apparat extrahiert , was ein Algenöl ( &quot;Hexan Algenöl&quot;) zu erzeugen , sowohl traditionelle Fette enthalten (dh, Triglyceride, 46-60% w / w) und Alkenonen (16-25% w / w). Verseifung der Triglyceride im Algenöl ermöglicht eine Trennung der resultierenden freien Fettsäuren (FFAs) von Alkenon-enthaltenden neutralen Lipiden. FFAs umgewandelt werden dann Biodiesel (dh Fettsäuremethylester, FAME) durch säurekatalysierte Veresterung während Alkenonen von den neutralen Lipiden durch Kristallisation isoliert und gereinigt. Wir zeigen , dass Biodiesel aus den kommerziellen Isochrysis Biomassen haben ähnliche , aber nicht identische FAME - Profile, die durch erhöhte mehrfach ungesättigte Fettsäure Inhalt gekennzeichnet (etwa 40% w / w). Ausbeuten von Biodiesel waren durchweg höher , wenn von der Isochrysis feuchte Paste (12% w / w gegenüber 7% w / w) ausgehend, die zurückgeführt werden können Mengen von Hexan Algen oi abzusenkenl aus dem pulverisierten Isochrysis Produkt erhalten.

<html> Vor der Verarbeitung der Isochrysis Paste (Iso- Paste) wurde zunächst getrocknet. Dies war günstig im größeren Maßstab durchgeführt durch Zugabe des Iso -paste zu einem großen Kristallisierschale und damit das Material an der Luft trocknen bei Raumtemperatur. Während der Trocknung (rötlich gefärbt allgemein) einige gepoolten Wasser bildet, das durch Abgießen oder Pipettieren entfernt werden kann, um den Trocknungsprozess zu beschleunigen. Nach etwa 48 bis 96 Stunden könnte die jetzt trocken Isochrysis aus dem Kristallisierschale werden abgeschabt und als schwarz / grün flockige Material mit einer Algen-ähnlichen Geruch (Abbildung 2) erhalten. Die Ausbeuten an trockener Biomasse waren in der Regel 20% w / w der Paste wie in der Werbung. Im Gegensatz dazu war das pulverisierte Isochrysis Produkt (Iso- Pulver) eine gelb-braune, fein gemahlen, trockenes Pulver (95% trocken) , die direkt ohne weitere Verarbeitung (Abbildung 2) verwendet wurde. Abbildung 2 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 54189 / 54189fig2.jpg &quot;/&gt; Abbildung 2. Vergleich von kommerziellen Isochrysis. Isochrysis Paste (80% feucht) entlang der Unterseite einer Kristallisierschale und links an der Luft trocknen bei Raumtemperatur für 48 bis 96 Stunden vor der Verarbeitung zu verbreiten. Das resultierende getrocknete Isochrysis als dunkelfarbigen flockige Material erhalten wird (rechts) , die in Aussehen als das kommerzielle Trockenpulver Isochrysis (links) unterscheidet. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54189/54189fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54189/54189fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Extraktion von entweder dem getrockneten Iso -paste oder Iso- Pulver durch Soxhlet mit Hexan ergab, nach dem Entfernen der Hexanen, Algenöle (h-AO) , die als dunkelgrün / near-schwarzen Feststoff (mp im Aussehen ähnlich waren. ~ 50 -60 ° C). Die Renditen von h-AO beim Start aus der Paste ( &quot;Iso- Paste-HAO&quot;) Waren typischerweise 20% w / w des trockenen Isochrysis Biomasse, im Einklang mit unseren früheren Ergebnissen, 26 während Ausbeuten von h-AO durch Soxhlet - Extraktion des handelsüblichen pulverförmigen Isochrysis (&quot; Iso- pulver HAO &quot;) wurden 15% w / w (Tabelle 1). <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Produkt (g) </td><td> Iso -paste </td><td> Iso -Pulver-1 </td><td> Iso -Pulver-2 </td></tr><tr><td> Trockenbiomasse </td><td> 30 </td><td> 20 </td><td> 20 </td></tr><tr><td> Hexane Algenöl </td><td> 5.86 </td><td> 2,87 </td><td> 3.11 </td></tr><tr><td> FFS </td><td> 3,52 </td><td> 1,34 </td><td> 1,38 </td></tr><tr><td> neutrale Lipide </td><td> 2,34 </td><td> 1,38 </td><td> 1,61 </td></tr><tr><td> Alkenone </td><td> 0,94 </td><td> 0,63 </td><td> 0,74 </td></tr><tr><td colspan="4"> Hinweise: Iso-Pulver-1 und Iso-Pulver-2 stellen die Ergebnisse von zwei Proben aus pulverisiertem Isochrysis, die parallel verarbeitet wurden. Für andere Berichte mit Ausbeuten dieser Produkte aus Iso-Paste siehe Referenzen 26, 32 und 33. </td></tr></tbody></table> Tabelle 1 aufgeführt . Die Produktausbeuten von kommerziellen Isochrysis Biomasse. Acylglycerinen in der h-AO wurden zu den entsprechenden wasserlöslichen Carboxylatsalzen (dh Seifen) bei Zugabe von wässriger KOH in Methanol / CH 2 Cl 2 umgewandelt. Neutrale Lipide einschließlich Alkenone wurden dann aus dieser wässrigen Mischung durch selektive Partitionierung mit Hexan extrahiert. Nach Entfernung der neutralen Lipiden, Wiederansäuerung der Seifen erzeugt dann die entsprechenden freien Fettsäuren (FFAs), die in ähnlicher Weise von dem aq extrahiert werden konnteueous Phase mit Hexan. Die Gesamtmasse Erholungen für den kombinierten FFS und neutralen Lipiden aus entweder Iso- Paste-hao oder Iso -Pulver-HAO waren durchweg nahezu quantitativ. Jedoch ist das Verhältnis von Produkten (dh neutrale Lipide + FFAs) war anders. Von der Iso- pasten HAO erhalten wir 60% (w / w) FFAs und 40% (w / w) neutralen Lipiden (Tabelle 1). Im Gegensatz dazu erwies sich als Iso- Pulver-HAO angereichert in neutralen Lipiden (Durchschnitt = 54% neutrale Lipide + 46% FFS) , wie in Tabelle 1 aufgeführt. Die Veresterung der freien Fettsäuren mit H 2 SO 4 und Methanol erzeugt dann Fettsäuremethylester (FAME, das heißt, Biodiesel) als dunkelgrün in der Nähe schwarze ölige Flüssigkeit , die in mehr als 90% Ausbeute (Abbildung 3). Entfärbung durch Erhitzen über Montmorillonit K10 29 (MK10) Ton gab dann eine gelb / orange Produkt, im Aussehen ähnlich anderen kommerziellen biodiesel Brennstoffe (siehe Liste der Materialien) (Abbildung 3). Die Ergebnisse der FAME Analyse entfärbt Isochrysis Biodieselkraftstoffe sind in Tabelle 2 gezeigt. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/54189/54189fig3.jpg" /> Abbildung 3. Vergleich der Isochrysis und Sojabohnen Biodiesel - Kraftstoffen. Grün Isochrysis Biodiesel (Mitte) wird durch Veresterung von extrahiert und gereinigt freien Fettsäuren hergestellt werden . Entfärbung erzeugt ein Produkt (rechts) mit ähnlichen Eigenschaften zu kommerziellen Biodiesel (links). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54189/54189fig3large.jpg" target="_blank">Bitte hier klicken</a> , um <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54189/54189fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> FAME A </td><td> Iso -paste </td><td> Iso -Pulver </td></tr><tr><td> 14.00 Uhr </td><td> 16.4 </td&gt; <td> 19.4 </td></tr><tr><td> 14.01 </td><td> - </td><td> 0,3 </td></tr><tr><td> 15.00 </td><td> Spur </td><td> 0,3 </td></tr><tr><td> 16.00 Uhr </td><td> 10.1 </td><td> 8.8 </td></tr><tr><td> 16: 1 Δ9 </td><td> 7.6 </td><td> 5.5 </td></tr><tr><td> 16.02 </td><td> ND </td><td> 0,3 </td></tr><tr><td> 16.03 </td><td> ND </td><td> 0,5 </td></tr><tr><td> 18.00 </td><td> Spur </td><td> 0,2 </td></tr><tr><td> 18: 1 B </td><td> 12.1 </td><td> 14.3 </td></tr><tr><td> 18.02 </td><td> 8.1 </td><td> 7.1 </td></tr><tr><td> 18: 3 C </td><td> 8.5 </td><td> 13.5 </td></tr><tr><td> 18.04 </td><td> 19.8 </td><td> 10.4 </td></tr><tr><td> 18.05 </td><td> ND </td><td> 3 </td></tr><tr><td> 20.05 </td><td> ND </td><td> - </td></tr><tr><td> 22.05 </td><td> ND </td><td> 2 </td></tr><tr><td> 22.06 </td><td> 6.9 </td&gt; <td> 11 </td></tr><tr><td> Σ D </td><td> 89,8 </td><td> 96,2 </td></tr><tr><td colspan="3"> Weitere Informationen: Eine Fettsäure-Nomenklatur ist #carbons:. # Cis -double Bindungen B 18 kombiniert: 1 Δ9 + 18:.. 1 Δ11 C Combined Δ6,9,12 und Δ9,12,15 Isomere D Das restliche Material 50 ist in etwa : 50 andere FAMEs und nicht-FAME-Komponenten (Total ~ 95% FAME). ND = nicht nachgewiesen. </td></tr></tbody></table> Tabelle 2. FAME Zusammensetzung von Biodiesel aus kommerziellen Iso -Vergangene und Iso -Pulver Isochrysis Biomasse gewonnen wird . Neutrale Lipide wurden als grünlicher Feststoff - Gemisch bei 40% w / w aus der Iso -paste-hao und 54% (durchschnittl.) Aus dem Iso- Pulver-HAO (Tabelle 1). Filtern der gelösten neutralen Lipiden durch Silica unter Verwendung vonDCM ergab nach Entfernung des Lösungsmittels, eine rötliche / orange Feststoff, der mit Hexanen umkristallisiert werden konnte analytisch reine Alkenonen als weißer Feststoff erhalten wurde. Dieses Verfahren führte zu 16% (w / w) isolierte Ausbeute von Alkenone aus Iso- Paste-hao und 25% Ausbeute von Iso -Pulver-HAO (Tabelle 1).

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Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Detaillierte Beschreibung der Methoden für die Herstellung von Biodiesel präsentiert zusammen mit dem Co-Isolierung von Alkenone als wertvolle Nebenprodukte aus kommerziellen Isochrysis Mikroalge.

Versuchsprotokoll für die Biodieselproduktion mit Isolierung von Alkenone als Co-Produkte von der Commercial<em&gt; Isochrysis</em&gt; Algenbiomasse

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Environment

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

20.6K Aufrufe.  Western Washington University.  Detaillierte Beschreibung der Methoden für die Herstellung von Biodiesel präsentiert zusammen mit dem Co-Isolierung von Alkenone als wertvolle Nebenprodukte aus kommerziellen Isochrysis Mikroalge. 

Serie: Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as plant-soil feedbacks (PSF) have large effects on plant performance, and create environmental heterogeneity that depends on the community composition. Understanding the importance of PSF for plant community assembly necessitates understanding of the role of heterogeneity in PSF, in addition to mean PSF effects. Here, we describe a protocol for manipulating plant-induced soil heterogeneity. Two example experiments are presented: (1) a field experiment with a 6-patch grid of soils to measure plant population responses and (2) a greenhouse experiment with 2-patch soils to measure individual plant responses. Soils can be collected from the zone of root influence (soils from the rhizosphere and directly adjacent to the rhizosphere) of plants in the field from conspecific and heterospecific plant species. Replicate collections are used to avoid pseudoreplicating soil samples. These soils are then placed into separate patches for heterogeneous treatments or mixed for a homogenized treatment. Care should be taken to ensure that heterogeneous and homogenized treatments experience the same degree of soil disturbance. Plants can then be placed in these soil treatments to determine the effect of plant-induced soil heterogeneity on plant performance. We demonstrate that plant-induced heterogeneity results in different outcomes than predicted by traditional coexistence models, perhaps because of the dynamic nature of these feedbacks. Theory that incorporates environmental heterogeneity influenced by the assembling community and additional empirical work is needed to determine when heterogeneity intrinsic to the assembling community will result in different assembly outcomes compared with heterogeneity extrinsic to the community composition.

Understanding the role of environmental heterogeneity in species coexistence has typically focused on types of heterogeneity that are extrinsic to the community&#8217;s species composition. We provide novel detailed methods for creating soil heterogeneity treatments using soils subject to plant-soil feedback conditioning, or heterogeneity intrinsic to the community composition.

Versuchsprotokoll für die Manipulation von Plant-induzierte Bodenheterogenität

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

Forschung

Umwelt

Use of Chironomidae (Diptera) Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies

Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrate assemblages have been successfully used to assess human impacts on water quality. Unfortunately, traditional benthic larval sampling methods, such as the dip-net, can be time-consuming and expensive. An alternative protocol involves collection of Chironomidae surface-floating pupal exuviae (SFPE). Chironomidae is a species-rich family of flies (Diptera) whose immature stages typically occur in aquatic habitats. Adult chironomids emerge from the water, leaving their pupal skins, or exuviae, floating on the water&#8217;s surface. Exuviae often accumulate along banks or behind obstructions by action of the wind or water current, where they can be collected to assess chironomid diversity and richness. Chironomids can be used as important biological indicators, since some species are more tolerant to pollution than others. Therefore, the relative abundance and species composition of collected SFPE reflect changes in water quality. Here, methods associated with field collection, laboratory processing, slide mounting, and identification of chironomid SFPE are described in detail. Advantages of the SFPE method include minimal disturbance at a sampling area, efficient and economical sample collection and laboratory processing, ease of identification, applicability in nearly all aquatic environments, and a potentially more sensitive measure of ecosystem stress. Limitations include the inability to determine larval microhabitat use and inability to identify pupal exuviae to species if they have not been associated with adult males.

Use of Chironomidae Diptera Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies

Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrates are often used to monitor and assess water quality. An efficient protocol involves collections of Chironomidae surface-floating pupal exuviae (SFPE). Here, techniques for field collection, laboratory processing, slide mounting, and identification of Chironomidae SFPE are described.

Die Nutzung Chironomidae (Diptera) Oberflächenschwimm Pupal Exuviae als schnelle Bioassessment Protokoll für die Wasserkörper

Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrate assemblages have been successfully used to assess human impacts on water quality. ...

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of a variety of lignocellulosic feedstocks. Here we demonstrate the use of these low-cost protic ILs in the deconstruction of lignocellulosic biomass (Ionosolv pretreatment), yielding cellulose and a purified lignin. In the most generic process, the protic ionic liquid is synthesized by accurate combination of aqueous acid and amine base. The water content is adjusted subsequently. For the delignification, the biomass is placed into a vessel with IL solution at elevated temperatures to dissolve the lignin and hemicellulose, leaving a cellulose-rich pulp ready for saccharification (hydrolysis to fermentable sugars). The lignin is later precipitated from the IL by the addition of water and recovered as a solid. The removal of the added water regenerates the ionic liquid, which can be reused multiple times. This protocol is useful to investigate the significant potential of protic ILs for use in commercial biomass pretreatment/lignin fractionation for producing biofuels or renewable chemicals and materials.

The pretreatment of lignocellulosic biomass with protic low-cost ionic liquids is shown, resulting in a delignified cellulose-rich pulp and a purified lignin. The pulp gives rise to high glucose yields after enzymatic saccharification.

Die Vorbehandlung von Lignocellulose-Biomasse mit Low-Cost-ionischen Flüssigkeiten

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

Global warming and eutrophication make some aquatic ecosystems behave as true bioreactors that trigger rapid and massive cyanobacterial growth; this has relevant health and economic consequences. Many cyanobacterial strains are toxin producers, and only a few cells are necessary to induce irreparable damage to the environment. Therefore, water-body authorities and administrations require rapid and efficient early-warning systems providing reliable data to support their preventive or curative decisions. This manuscript reports an experimental protocol for the in-field detection of toxin-producing cyanobacterial strains by using an antibody microarray chip with 17 antibodies (Abs) with taxonomic resolution (CYANOCHIP). Here, a multiplex fluorescent sandwich microarray immunoassay (FSMI) for the simultaneous monitoring of 17 cyanobacterial strains frequently found blooming in freshwater ecosystems, some of them toxin producers, is described. A microarray with multiple identical replicates (up to 24) of the CYANOCHIP was printed onto a single microscope slide to simultaneously test a similar number of samples. Liquid samples can be tested either by direct incubation with the antibodies (Abs) or after cell concentration by filtration through a 1- to 3-&#956;m filter. Solid samples, such as sediments and ground rocks, are first homogenized and dispersed by a hand-held ultrasonicator in an incubation buffer. They are then filtered (5 - 20 &#956;m) to remove the coarse material, and the filtrate is incubated with Abs. Immunoreactions are revealed by a final incubation with a mixture of the 17 fluorescence-labeled Abs and are read by a portable fluorescence detector. The whole process takes around 3 h, most of it corresponding to two 1-h periods of incubation. The output is an image, where bright spots correspond to the positive detection of cyanobacterial markers.

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

The presence of cyanobacterial toxins in fresh water reservoirs for human consumption is a major concern for water management authorities. To evaluate the risk of water contamination, this article describes an protocol for the in-field detection of cyanobacterial strains in liquid and solid samples by using an antibody microarray chip.

Experimentelles Protokoll zum Nachweis<em&gt; Cyanobakterien</em&gt; In flüssigen und festen Proben mit einem Antikörper Microarray-Chip

Global warming and eutrophication make some aquatic ecosystems behave as true bioreactors that trigger rapid and massive cyanobacterial growth; this has ...

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ammonia removal, nitrogen removal and algal growth are compared over an 8-week period in paired sets of small (100 L) and large (1,000 L) reactors designed for algal remediation of landfill wastewater. Contents of the small and large scale reactors were mixed before the beginning of each weekly testing interval to maintain equivalent initial conditions across the two scales. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted to better equalize conditions occurring at both scales. During the short 8-week representative time period, starting ammonia and total nitrogen concentrations ranged from 3.1-14 mg NH3-N/L, and 8.1-20.1 mg N/L, respectively. The performance of the treatment system was evaluated based on its ability to remove ammonia and total nitrogen and to produce algal biomass. Mean &#177; standard deviation of ammonia removal, total nitrogen removal and biomass growth rates were 0.95&#177;0.3 mg NH3-N/L/day, 0.89&#177;0.3 mg N/L/day, and 0.02&#177;0.03 g biomass/L/day, respectively. All vessels showed a positive relationship between the initial ammonia concentration and ammonia removal rate (R2=0.76). Comparison of process efficiencies and production values measured in reactors of different scale may be useful in determining if lab-scale experimental data is appropriate for prediction of commercial-scale production values.

An experimental methodology is presented to compare the performance of small (100 L) and large (1,000 L) scale reactors designed for algae remediation of landfill wastewater. System characteristics, including surface area to volume ratio, retention time, biomass density, and wastewater feed concentrations, can be adjusted based on application.

Vergleich von Scale in einer Photosynthetic Reaktorsystem für Algal Sanierung von Abwasser

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

Development of Metarhizium anisopliae as a Mycoinsecticide: From Isolation to Field Performance

A major concern when developing commercial mycoinsecticides is the kill speed compared to that of chemical insecticides. Therefore, isolation and screening for the selection of a fast-acting, highly virulent entomopathogenic fungus are important steps. Entomopathogenic fungi, such as Metarhizium, Beauveria, and Nomurea, which act by contact, are better suited than Bacillus thuringiensis or nucleopolyhedrosis virus (NPV), which must be ingested by the insect pest. In the present work, we isolated 68 Metarhizium strains from infected insects using a soil dilution and bait method. The isolates were identified by the amplification and sequencing of the ITS1-5.8S-ITS2 and 26S rDNA region. The most virulent strain of Metarhizium anisopliae was selected based on the median lethal concentration (LC50) and time (LT50) obtained in insect bioassays against III-instar larvae of Helicoverpa armigera. The mass production of spores by the selected strain was carried out with solid-state fermentation (SSF) using rice as a substrate for 14 days. Spores were extracted from the sporulated biomass using 0.1% tween-80, and different formulations of the spores were prepared. Field trials of the formulations for the control of an H. armigera infestation in pigeon peas were carried out by randomized block design. The infestation control levels obtained with oil and aqueous formulations (78.0% and 70.9%, respectively) were better than the 63.4% obtained with chemical pesticide.

Development of Metarhizium anisopliae as a Mycoinsecticide: From Isolation to Field Performance

Here, we report the different stages involved in the knowledge-based development of an effective mycoinsecticide, including the isolation, identification, screening, and selection of the "best-fit" entomopathogenic fungus, Metarhizium anisopliae, for the control of insect pests in agriculture.

Entwicklung von<em&gt; Metarhizium anisopliae</em&gt; Als Mycoinsektizid: Von der Isolation bis zur Field Performance

A major concern when developing commercial mycoinsecticides is the kill speed compared to that of chemical insecticides. Therefore, isolation and ...

Experimental System of Solar Adsorption Refrigeration with Concentrated Collector

To improve the performance of solar adsorption refrigeration, an experimental system with a solar concentration collector was set up and investigated. The main components of the system were the adsorbent bed, the condenser, the evaporator, the cooling sub-system, and the solar collector. In the first step of the experiment, the vapor-saturated bed was heated by the solar radiation under closed conditions, which caused the bed temperature and pressure to increase. When the bed pressure became high enough, the bed was switched to connect to the condenser, thus water vapor flowed continually from the bed to the condenser to be liquefied. Next, the bed needed to cool down after the desorption. In the solar-shielded condition, achieved by aluminum foil, the circulating water loop was opened to the bed. With the water continually circulating in the bed, the stored heat in the bed was took out and the bed pressure decreased accordingly. When the bed pressure dropped below the saturation pressure at the evaporation temperature, the valve to the evaporator was opened. A mass of water vapor rushed into the bed and was adsorbed by the zeolite material. With the massive vaporization of the water in the evaporator, the refrigeration effect was generated finally. The experimental result has revealed that both the COP (coefficient of the performance of the system) and the SCP (specific cooling power of the system) of the SAPO-34 zeolite was greater than that of the ZSM-5 zeolite, no matter whether the adsorption time was longer or shorter. The system of the SAPO-34 zeolite generated a maximum COP of 0.169.

With solar energy as the driving force, a novel adsorption refrigeration system has been developed and experimentally investigated. Water vapor and zeolite formed the working pair of the adsorption system. This manuscript describes the setup of the experimental rig, the operation procedure, and the important results.

Experimentelles System Solar Adsorption Kühlung mit konzentrierter Sammler

To improve the performance of solar adsorption refrigeration, an experimental system with a solar concentration collector was set up and investigated. The ...

Experimental Protocol for Detecting Mitochondrial Function in Hepatocytes Exposed to Organochlorine Pesticides

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by environmental organochlorine pesticides (OCPs) in hepatocytes. HepG2 cells were exposed to &#946;-hexachlorocyclohexane (&#946;-HCH) for 24 h at an equivalent dose of internal exposure in general population. Ultrastructure in hepatocytes was examined by transmission electron microscopy (TEM) to show the damage of mitochondria. Mitochondrial function was further evaluated by mitochondrial fluorescence intensity, adenosine 5'-triphosphate (ATP) levels, oxygen consumption rate (OCR) and mitochondrial membrane potential (MMP) in HepG2 cells incubated with &#946;-HCH. The mitochondria fluorescence intensity after stained by mitochondrial green fluorescent probe was observed with a fluorescence microscopy. The luciferin-luciferase reaction was used to determine ATP levels. The MMP was detected by the cationic dye JC-1 and analyzed under flow cytometry. OCR was measured with an extracellular flux analyzer. In summary, these protocols were used in detecting mitochondrial function in hepatocytes with to investigate mitochondria damages.

Understanding the influence of environmental organochlorine pesticides (OCPs) on mitochondrial function in hepatocytes is important in exploring the mechanism of OCPs causing metabolic disorders. This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function.

Experimentelles Protokoll zum Nachweis der mitochondrialen Funktion in Hepatozyten, die Organochlor-Pestiziden ausgesetzt sind

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by ...

Experimental Methods of Dust Charging and Mobilization on Surfaces with Exposure to Ultraviolet Radiation or Plasmas

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using three recently developed experiments in which dust particles are exposed to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. The UV light source has a narrow bandwidth in wavelength centered at 172 nm. The beam electrons with the energy of 120 eV are created with a negatively biased hot filament. When the vacuum chamber is filled with the argon gas, a thermal plasma is created in addition to the electron beam. Insulating dust particles of a few tens of microns in diameter are used in the experiments. Dust particles are recorded to be lofted to a height up to a few centimeters with a launch speed up to 1 m/s. These experiments demonstrate that photo and/or secondary electron emission from a dusty surface changes the charging mechanism of dust particles. According to the recently developed &#34;patched charge model&#34;, the emitted electrons can be re-absorbed inside microcavities between neighboring dust particles below the surface, causing the accumulation of enhanced negative charges on the surrounding dust particles. The repulsive forces between these negatively charged particles may be large enough to mobilize and lift them off the surface. These experiments present the advanced understanding of dust charging and transport on dusty surfaces, and laid a foundation for future investigations of its role in the surface evolution of airless planetary bodies.

Dust charging and mobilization is demonstrated in three experiments with exposure to thermal plasma with beam electrons, beam electrons only, or ultraviolet (UV) radiation only. These experiments present the advanced understanding of electrostatic dust transport and its role in shaping the surfaces of airless planetary bodies.

Experimentelle Methoden der Aufladung Staub und Mobilisierung auf Oberflächen mit der Exposition gegenüber ultravioletter Strahlung oder Plasmen

Electrostatic dust transport has been hypothesized to explain a number of observations of unusual planetary phenomena. Here, it is demonstrated using ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current measures to combat such pathogens have proved too conservative and, thus, not sufficiently effective, and they can potentially pose environmental risks. Therefore, it is extremely necessary to identify host-resistance factors to assist in controlling plant diseases naturally through the identification of resistant germplasm, the isolation and characterization of resistance genes, and the molecular breeding of resistant cultivars. In this regard, there is need to establish an accurate, rapid, and large-scale inoculation method to breed and develop plant resistance genes. The rice blast fungal pathogen Magnaporthe grisea causes severe disease symptoms and yield losses. Recently, M. grisea has emerged as a model organism for studying the mechanisms of plant-fungal pathogen interactions. Hence, we report the development of a plant virulence test method that is specific for M. grisea. This method provides for both spray inoculation with a conidial suspension and wounding inoculation with mycelium cubes or droplets of conidial suspension. The key step of the wounding inoculation method for detached rice leaves is to make wounds on plant leaves, which avoids any interference caused by host penetration resistance. This spray/wounding protocol contributes to the rapid, accurate, and large-scale screening of the pathotypes of M. grisea isolates. This integrated and systematic plant infection method will serve as an excellent starting point for gaining a broad perspective of issues in plant pathology.

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

Here, we present a protocol to test plant virulence with the plant pathogen Magnaporthe grisea. This report will contribute to the large-scale screening of the pathotypes of fungi isolates and serve as an excellent starting point for understanding the resistant mechanisms of plants during molecular breeding.

Die Pflanze-Infektion-Test: Spray und Wunde-vermittelten Inokulation mit Pflanzen Pathogen Magnaporthe Grisea

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...