Μελέτη της αύξησης μικροφυκών σε ανακυκλώσιμα νερά ιχθυοτροφείων και παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας

Abstract

During the last decades, the large-scale cultivation of microalgae has attracted considerable interest from both researchers and production units, thanks to the multiple commercial applications of microalgal mass in various sectors. However, the viability of the process is adversely affected by the high cost of the culture medium and the huge volume of water required for microalgae cultivation. In parallel, the aquaculture industry as a fast-growing sector is associated with harmful effects on the environment, due to the quality and quantity of the produced wastewaters. Recently, biotreatment of aquaculture wastewaters with microalgae has been proposed as an attractive approach for simultaneous cost-effective microalgal mass production and sustainable wastewater remediation.Three different effluents derived from fish cultivation tanks were obtained from a Greek fish farm company and one more from a central sedimentation tank, and tested as culture media for Nannochloropsis gaditana. According to preliminary experiments, the effluent released from the sedimentation tank (EST) was the most promising effluent for microalgae cultivation. The chemical composition of the EST depended on the fish species and body weight, thus compositional differences, concerning mostly nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations, were observed among samples. Specifically, EST derived from tanks of fish of small body weight was rich in P (N/P = 20.9), while on the contrary, when large fish were cultivated the effluent was limited in P, while N was present in abundance. Therefore, fish farm effluents were characterized in the present dissertation as phosphate rich (EST_P+) or phosphate limited (EST_P-).

H βιομάζα των μικροφυκών είναι πλούσια σε βιοδραστικές ενώσεις υψηλού βιοτεχνολογικού ενδιαφέροντος, με πολλαπλές εμπορικές εφαρμογές κι έτσι τα τελευταία χρόνια η καλλιέργειά τους σε μεγάλη κλίμακα έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον ερευνητών και παραγωγικών μονάδων. Ωστόσο, η βιωσιμότητα της διαδικασίας επηρεάζεται αρνητικά από το υψηλό κόστος του μέσου καλλιέργειας και από τους τεράστιους όγκους νερού οι οποίοι απαιτούνται για την καλλιέργεια μικροφυκών. Από την άλλη, ο κλάδος της υδατοκαλλιέργειας, ολοένα και αυξανόμενος, συνδέεται με επιβλαβείς επιπτώσεις στους υδροφόρους ορίζοντες, εξαιτίας των υγρών αποβλήτων τα οποία παράγει. Αποτελεσματική εναλλακτική προσέγγιση για την αύξηση της βιωσιμότητας της διαδικασίας αποτελεί η αξιοποίηση των υγρών αποβλήτων υδατοκαλλιέργειας ως μέσο ανάπτυξης μικροφυκών. Για τους σκοπούς της παρούσας διατριβής, παραλήφθηκαν τρία υγρά απόβλητα από δεξαμενές εκτροφής ιχθύων διαφορετικού σωματικού βάρους από Ελληνική μονάδα ιχθυοκαλλιέργειας και ένα ακόμη από την κεντρική δεξαμενή καθίζησης της ιδίας εταιρίας. Σύμφωνα με τα προκαταρκτικά πειράματα, το απόβλητο προερχόμενο από τη δεξαμενή καθίζησης (effluent from the sedimentation tank, EST) αποδείχθηκε το καταλληλότερο να υποστηρίξει την αύξηση του μικροφύκους Nannochloropsis gaditana, σε καλλιέργειές του σε κωνικές φιάλες. Η χημική του σύσταση εμφάνισε εξάρτηση από το μέγεθος των εκτρεφόμενων ιχθύων. Πιο συγκεκριμένα, μήνες κατά τους οποίους στη μονάδα εκτρέφονταν ιχθύες μικρού σωματικού βάρους, στη δεξαμενή καθίζησης κατέληγαν λύματα πλούσια σε φώσφορο (phosphorus, P), έτσι ο ο λόγος Ν/P του αποβλήτου σε μία περίοδο παραλαβής ήταν 20,9 (μοναδική τιμή).