Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56175
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorPrasert Pavasant
dc.contributor.advisorSorawit Powtongsook
dc.contributor.authorWatadta Ritcharoen
dc.contributor.otherChulalongkorn University. Faculty of Engineering
dc.date.accessioned2017-11-27T08:58:10Z-
dc.date.available2017-11-27T08:58:10Z-
dc.date.issued2014
dc.identifier.urihttp://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56175-
dc.descriptionThesis (D.Eng.)--Chulalongkorn University, 2014
dc.description.abstractThe aim of this work was to investigate the effect of the airlift photobioreactor configurations and CO2 supplement on the cultivation of the green microalga Scenedesmus armatus. The scale-up from small scale indoor to large scale outdoor cultivations was also examined. The optimal condition for small scale indoor cultivation was 35oC, 10 kLux and superficial gas velocity (usg) 1 cm s‑1, this was equivalent to the specific biomass productivity of 106±6.6 mg L-1d-1. The associate biochemical compositions of lipid, protein and carbohydrate were 21.7±1.0, 32.9±2.6, 45.4±1.6 %w/w, respectively. The outdoor large scale operation was conducted in 100 L flat panel airlift photobioreactors (FPAPs) with usg 0.35 cm s-1 or aeration rate of 0.2 vvm in the batch mode under Thailand climate. The results indicated that cells could tolerate high light intensity and relatively high temperature where the highest actual growth rate occurred at around 9:00 AM to 3:00 PM with a wide pH range of 6.4 to 11. The average specific biomass productivity was around 39.2 to 55.5 mg L-1d-1. The supply of CO2 had a slight influence on growth characteristics but did exert some observable effects on biochemical accumulations. Adding CO2 from 2 to 15% by volume in the aeration (0.2 vvm) during daytime caused an increase in lipid and protein from 19.8 to 25.6 and 37.8 to 48.2% w/w, respectively, whereas carbohydrate decreased from 42.5 to 26.2% w/w. S. armatus cultivated with 2% CO2 enriched air provided the highest the average of the average biomass productivity of 91.3 mg L-1d-1 which corresponded to a CO2 fixation of 165 mg CO2 L-1d-1 with the average lipid, protein and carbohydrate productivities of 22.2, 38.3 and 30.8 mg L-1d-1. CO2 was also used to control pH in the range of 7-7.7 and similar results with the addition of 2%CO2 were obtained. A novel large scale airlift systems without the physical gas separating baffle, i.e Non-baffled cone airlift photobioreactors (NB-CAPs) and Non-baffled flat panel airlift photobioreactors (NB-FPAPs), could be successfully used to cultivate the microalgal culture. Growth was independent of the slope of the cone bottom NB-CAPs (30o, 45o and 53o) where the 30o cone bottom NB-CAP was suggested for S. armatus outdoor cultivation as it provided the highest volume using the same area. S. armatus was cultivated in NB-FPAPs with various the widths of the reactor from 20, 30, 40 and 50 cm and the unaerated medium heights from 40, 50 and 60 cm. The optimal medium height of NB-FPAPs was 40-50 cm whereas the width was 50 cm. The specific biomass productivities were around 44.6-45.5 mg L-1d-1.
dc.description.abstractalternativeวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือ การศึกษาผลของรูปแบบถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยก และการป้อนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่อการเจริญเติบโตของจุลสาหร่ายสีเขียวชนิด Scenedesmus armatus รวมถึงผลของการขยายขนาดการเพาะเลี้ยงจากระบบขนาดเล็กในร่มเป็นระบบขนาดใหญ่กลางแจ้ง สภาวะการเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมสำหรับระบบขนาดเล็กในร่ม คือ อุณหภูมิ 35องศาเซลเซียส ความเข้มแสง 10 กิโลลักซ์ และความเร็วของอากาศ 1 เซนติเมตรต่อวินาที ซึ่งได้อัตราการผลิตชีวมวลจำเพาะเท่ากับ 106±6.6 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อวัน ปริมาณไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรตเท่ากับ 21.7±1.0, 32.9±2.6, 45.4±1.6 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ตามลำดับ การเพาะเลี้ยงขนาดใหญ่กลางแจ้งถูกดำเนินการแบบกะด้วยถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยกแบบแบนปริมาตร 100 ลิตร ความเร็วของอากาศ 0.35 เซนติเมตรต่อวินาที หรืออัตราการให้อากาศ 0.2 โดยปริมาตรอากาศต่อปริมาตรน้ำเลี้ยงต่อนาที ภายใต้สภาวะอากาศของประเทศไทย ผลการเพาะเลี้ยงแสดงให้เห็นว่าเซลล์สามารถเจริญเติบโตและมีความต้านทานต่อความเข้มแสงและอุณหภูมิสูง โดยที่อัตราการเจริญเติบโตสูงสุดแท้จริงเกิดขึ้นในช่วงเวลา 9.00น.ถึง15.00น. กับค่า pH ในช่วงกว้าง 6.4 ถึง 11 ซึ่งมีอัตราการผลิตชีวมวลเฉลี่ยจำเพาะเท่ากับ 39.2 ถึง 55.5 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อวัน การป้อนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าในระบบการเพาะเลี้ยงกลางแจ้งระหว่างวัน ส่งผลเพียงเล็กน้อยต่อการเจริญเติบโต แต่มีอิทธิพลต่อการสะสมสารชีวเคมี เมื่อป้อนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในช่วงความเข้มข้น 2 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตรของอัตราการให้อากาศ (0.2 โดยปริมาตรอากาศต่อปริมาตรน้ำเลี้ยงต่อนาที) พบว่า ปริมาณไขมันและโปรตีน เพิ่มขึ้นจาก 19.8 เป็น 25.6 และ 37.8 เป็น 48.2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ตามลำดับ ในขณะที่ ปริมาณคาร์โบไฮเดรต ลดลงจาก 42.5 เป็น 26.2 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก การเพาะเลี้ยง S. armatus ด้วยการป้อนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร ทำให้ได้อัตราการผลิตชีวมวลเฉลี่ยจำเพาะสูงสุด 91.3 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อวัน อัตราการตรึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุด 165 มิลลิกรัมคาร์บอนไดออกไซด์ต่อลิตรต่อวัน และอัตราการผลิตไขมัน โปรตีนและคาร์โบไฮเดรตเฉลี่ยสูงสุดเท่ากับ 22.2 38.3 และ 30.8 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อวัน นอกจากนี้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังถูกใช้เป็นตัวควบคุมค่า pH โดยที่ ค่า pH 7 ถึง 7.7 ให้ผลการเจริญเติบโตคล้ายกับการป้อนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้มข้น 2 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร การออกแบบถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยกแบบใหม่ชนิดไร้แผ่นกั้น 2 รูปแบบคือ ถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยกชนิดไร้แผ่นกั้นแบบกรวย และถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยกชนิดไร้แผ่นกั้นแบบแบน แสดงให้เห็นว่าสามารถนำมาเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายได้ โดยที่อัตราการเจริญเติบโตของเซลล์ไม่ขึ้นกับองศาของมุมที่ก้นถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยกชนิดไร้แผ่นกั้นแบบกรวย (30 45 และ 53 องศา) โดยที่ถังกรวยมุมก้นถัง30 องศา เหมาะกับการเพาะเลี้ยง S. armatus กลางแจ้ง เนื่องจากมีปริมาตรสูงสุดเมื่อพื้นที่การเพาะเลี้ยงเท่ากัน ในขณะที่การเพาะเลี้ยง S. armatus ด้วยถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยกชนิดไร้แผ่นกั้นแบบแบนที่ความกว้างของถังคือ 20 30 40 และ 50 เซนติเมตร และความสูงของน้ำเลี้ยง 40 50 และ 60 เซนติเมตร พบว่า ความสูงของน้ำเลี้ยงที่เหมาะสม คือ 40 และ 50 เซนติเมตร และความกว้างของถัง 50 เซนติเมตร โดยที่อัตราการผลิตชีวมวลจำเพาะเฉลี่ยอยู่ในช่วง 44.6 ถึง 45.5 มิลลิกรัมต่อลิตรต่อวัน
dc.language.isoen
dc.publisherChulalongkorn University
dc.rightsChulalongkorn University
dc.titleLARGE SCALE OUTDOOR CULTIVATION OF MICROALGA SCENEDESMUS ARMATUS WITH AIRLIFT PHOTOBIOREACTOR
dc.title.alternativeการเพาะเลี้ยงสาหร่าย Scenedesmus armatus สภาวะกลางแจ้งด้วยถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบอากาศยกขนาดใหญ่
dc.typeThesis
dc.degree.nameDoctor of Engineering
dc.degree.levelDoctoral Degree
dc.degree.disciplineChemical Engineering
dc.degree.grantorChulalongkorn University
dc.email.advisorPrasert.P@Chula.ac.th,supersert@gmail.com
dc.email.advisorsorawit@biotec.or.th
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5271823421.pdf3.76 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.