Prove respirometriche e modellazione della crescita eterotrofa delle microalghe Scenedesmus e Chlorella in consorzi alghe-batteri

To study the heterotrophic growth of microalgae and its dependence on environmental conditions and nutrient availability, batch respirometric tests were carried out, in which the growth of two algal genera, Scenedesmus and Chlorella, was observed separately in an algae-bacteria consortium. In the experiments conducted, environmental conditions of temperature (around 25°C), dissolved oxygen (with a concentration above 2 mgO2 L-1) and pH (below 7.5) were controlled. For both species, two tests were carried out, in which glucose was given at different concentrations in the different trials. In these trials, data were collected on biomass concentration over time, nutrient availability, and environmental conditions. These were used, to estimate the main growth parameters using the HALBA biological model. This model is a revised version of the ALBA model, in which the possibility of simulating processes related to algal heterotrophic metabolism was introduced, making it possible to study the interactions between algae and heterotrophic bacteria, as well as nutrient consumption. The HALBA model from comparison with experimental data, has proven to be reliable and representative of algal growth dynamics. Algal biomass concentration data were interpolated, in addition to the HALBA model, via the Gompertz model for the growth phase while a decreasing exponential model was used for the decay phase. The parameters obtained from these interpolations were compared with those derived from the HALBA model, showing consistency. The optimal growth has been observed with low-dose glucose administrations (≤1 gL-1). However, a shorter lag time was observed, with higher starting dose, indicating a possible correlation. The growth parameters obtained for Chlorella are in line with literature values. For Scenedesmus, the test conditions proved to be particularly favourable: both growth rate and yield recorded in the experiments are higher than the values observed in the literature.

Per studiare la crescita eterotrofa delle microalghe e la sua dipendenza dalle condizioni ambientali e dalla disponibilità di nutrienti, sono state svolte delle prove respirometriche in batch, in cui si è osservata separatamente la crescita di due generi algali, Scenedesmus e Chlorella, in un consorzio alghe-batteri. Negli esperimenti svolti, sono state controllate le condizioni ambientali di temperatura (fissata intorno a 25°C), ossigeno disciolto (con una concentrazione sopra a 2 mgO2 L-1) e pH (mantenuto sotto a 7,5). Per entrambe le specie, sono stati svolti due test, in cui è stato somministrato glucosio, in concentrazioni differenti. I parametri monitorati sono: la concentrazione della biomassa nel tempo, la disponibilità di nutrienti, e le condizioni ambientali. La stima dei principali parametri di crescita è stata effettuata adottando il modello biologico HALBA, versione rivisitata del modello ALBA, in cui vi è la possibilità di simulare i processi legati al metabolismo eterotrofo algale. Il confronto con i dati sperimentali ha dimostrato l’affidabilità del modello nel descrivere le dinamiche di crescita algale. I dati sulla concentrazione di biomassa sono stati interpolati, oltre che con HALBA, tramite i modelli di Gompertz, per la fase di crescita, e esponenziale decrescente, per la fase di decadimento. I parametri ottenuti da tali interpolazioni sono stati confrontati con quelli derivati dal modello HALBA, mostrando coerenza. Le modalità di crescita ottimali, per entrambe le specie algali, sono state quelle caratterizzate da somministrazioni di glucosio a bassa dose (≤1 gL-1). Tuttavia, fornendo una quantità di glucosio maggiore all’inizio della prova, si è osservato un tempo di latenza minore, indicando una possibile correlazione tra questi fattori. I parametri di crescita ottenuti nelle prove svolte con Chlorella sono in linea con i valori disponibili in letteratura. Per Scenedesmus le condizioni di prova si sono dimostrate particolarmente favorevoli alla crescita: sia la velocità di crescita che la resa registrate negli esperimenti risultano maggiori rispetto ai valori osservati in letteratura.