ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ИРНAP05131218, Номер госрегистрации0118РК00085
Наименование«Разработка безотходной технологии биоочистки сточных вод и утилизации углекислого газа на основе цианобактерий для потенциального производства биодизеля»
Приоритетное направлениеНаука о жизни и здоровье
Вид исследованияПрикладное
ЗаявительДочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Научно-исследовательский институт проблем биологии и биотехнологии" РГП на праве хозяйственного ведения "Казахский национальный университет им. Аль-Фараби"
Научный руководительЗаядан Болатхан Казыханулы
Балл ГНТЭ30.33
Общая одобренная сумма30000000
Решение ННС
Ожидаемые результаты
2018 Будут проведены выделение и скрининг штаммов цианобактерий - продуцентов жирных кислот. Будут изучены возможности использования коммунально-бытовых сточных вод для культивирования штаммов цианобактерий - продуцентов жирных кислот. Будет опубликована 1 книга, 1 статья в журнале, индексируемом в базах данных Web of Science или Scopus с ненулевым импакт-фактором и 1 публикация в отечественных научных изданиях.
2019 Будут определены жирнокислотные составы штаммов цианобактерий - продуцентов жирных кислот, культивируемых на коммунально-бытовых сточных водах. Будут оптимизированы методы экстракции липидов из клеток штаммов цианобактерий - продуцентов жирных кислот. Будут изучены способности поглощения углекислого газа штаммами цианобактерий - продуцентами жирных кислот. Будет 1 публикация в отечественных научных изданиях.
2020 Будет разработана технология массового культивирования штаммов цианобактерий - продуцентов жирных кислот на коммунально-бытовых сточных водах для получения биомассы. Будет разработана технология производства биодизельного топлива на основе штаммов цианобактерий- продуцентов жирных кислот. Будут секвенированы геномы цианобактерий - продуцентов жирных кислот. Будут аннотированы и охарактеризованы геномы цианобактерий - продуцентов жирных кислот. Будет опубликована 1 монография. Будет опубликована 1 статья в журнале, индексируемом в базах данных Web of Science или Scopus с ненулевым импакт-фактором и 1 публикация в зарубежных научных изданиях.
Реферат (Абстракт) - 2018 год
Объект исследования, разработки или проектирования
Коллекционные штaммы цианобактерии Cyanobacterium sp IPPAS B-1200, Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201, Synechococcus elongatus 7942 и выделенные культуры цианобактерий из горячих источников и биопрудов рыбного хозяйства «TengryFish», расположенных в селе Чунджа Уйгурского района Алматинской обл., из рек Бескайнар и Кызылкайрат Талгарского района, Алматинской обл.и, рек Енбекшиказахского района, Алматинской области, а также были отобраны пробы почвы из рисовых полей провинции Баглан, Афганистан.
Цель работы
Цель работы - разработать безотходную технологию биоочистки сточных вод и утилизации углекислого газа на основе цианобактерий для потенциального производства биодизеля.
Методы исследования
Микробилогические, биохимические.
Полученные результаты и новизна
В результате работы в исследуемых разных экосистемах выявлены в общей сложности 135 видов цианобактерий, из которых получены 2 аксеничные культуры цианобактерий, идентифицированные как Anabaena variabilis R-I-5 и Nostoc calsicola RI-3. В результате скрининга были отобрaны штаммы Cyanobacterium sp. B-1200, Cyanobacterium aponium B-1201 и Anabaena variabilis R-I-5. В результате анализа, установлено что штаммы Cyanobacterium sp. B-1200 и Cyanobacterium aponium B-1201 характеризовались высокой продуктивностью по накоплению жирных кислот. Показано, что штамм Cyanobacterium sp. B-1200 имеет максимальный показатель очистки сточной воды, что говорит о его высокой способности к биоремедиации сточных вод. Таким образом установлено, что использование сточных вод из водоканала после биологической очистки для культивирования цианобактерий, позволит удешевить получения биомассы для производства биодизеля на основе штаммов Cyanobacterium sp. B-1200 и Cyanobacterium aponium B-1201.
Основные конструктивные и технико экономические показатели
Полученные результаты позволяют рекомендовать штаммы Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 и Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201 как в биоремедиации коммунально-бытовых сточных вод, так и для получения биомассы для производства биодизельного топлива. Выделенные нами штаммы цианобактерии могут быть использованы для создания коллекции, а также для их дальнейшего использования в биотехнологии.
Область применения
Биоэнергетика, биотехнология, экология
Реферат (Абстракт) - 2019 год
Объект исследования, разработки или проектирования
Объектами данной работы являлись коллекционные штaммы цианобактерии Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200, Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201, Synechococcus elongatus 7942, Desertifilum sp. IPPAS B-1220 и Prochlorothrix hollandica из коллекции фототрофных микроорганизмов КазНУ им. аль-Фараби.
Цель работы
Разработать безотходную технологию биоочистки сточных вод и утилизации углекислого газа на основе цианобактерий для потенциального производства биодизеля.
Методы исследования
Микробилогические, биохимические.
Полученные результаты и новизна
В ходе работы были получены хроматографические профили и рассчитано содержание индивидуальных ЖК в цианобактериях Desertifilum sp. IPPAS B-1220, Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200, Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201 и Anabaena variabilis R-I-5. Жирнокислотный состав общих липидов исследованных видов включал 12 жирных кислот. В результате работы, выявлено у штaммa Cyanobacterium sp. B-1200 нapяду c C16 ЖК, в бoльшoм кoличecтвe oбнapуживaлиcь C14 ЖК – нacыщeннaя миpиcтинoвaя и мoнoнeнacыщeннaя миpиcтoлeинoвaя киcлoты - в cуммe oкoлo 40%. Cтoль жe выcoкoe coдepжaниe C14 ЖК былo oбнapужeнo у циaнoбaктepии Prochlorothrix hollandica - в cуммe oкoлo 31% oтнocитeльнo дpугих иccлeдуeмых циaнoбaктepиях. Иcхoдя из этoгo, для дaльнeйшeгo иccлeдoвaния были oтoбpaны штaммы Cyanobacterium sp. B-1200 и Prochlorothrix hollandica, кaк нaибoлee пepcпeктивныe пpoдуцeнты биoдизeльнoгo тoпливa. На основе полученных результатов установлено, что оптимальной концентрацией для культивирования цианобактерий Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200, Desertifilum sp. IPPAS B-1220 и Synechococcus elongatus 7942 является смесь воздуха, обогащенная CO2 с концентрацией в пределах от 2% до 4%, в то время для штамма Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201 только концентрация СО2 - 2%. Следует отметить, что цианобактерии Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 и Desertifilum sp. IPPAS B-1220 имеют наиболее высокие показатели скорости роста, флуоресценции и выхода биомассы, определяющие их высокую продуктивность.
Основные конструктивные и технико экономические показатели
Полученные результаты позволяют рекомендовать штаммы Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 и Desertifilum sp. IPPAS B-1220 как в биоремедиации коммунально-бытовых сточных вод и утилизации углекислого газа, так и для получения биомассы для производства биодизельного топлива. Отобранные нами цианобактерии могут быть использованы для их дальнейшего применения в биотехнологии.
Область применения
Биоэнергетика, биотехнология, экология
Реферат (Абстракт) - 2020 год
Объект исследования, разработки или проектирования
Вновь выделенные (Anabaena variabilis R-I-5 и Nostoc calsicola RI-3) и коллекционные штaммы цианобактерии (Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200, Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201, Synechococcus elongatus 7942, Desertifilum sp. IPPAS B-1220 и Prochlorothrix hollandica) из коллекции фототрофных микроорганизмов КазНУ им. аль-Фараби.
Цель работы
Разработать безотходную технологию биоочистки сточных вод и утилизации углекислого газа на основе цианобактерий для потенциального производства биодизеля.
Методы исследования
Микробиологические, биотехнологические, биохимические и молекулярной биологии
Полученные результаты и новизна
Выделены аксеничных культур цианобактерий Anabaena variabilis R-I-5 и Nostoc calsicola RI-3. В результате скрининга по продуктивности отобраны штаммы Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200, Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201 и Anabaena variabilis R-I-5, Выявлено, что у штaммa Cyanobacterium sp. B-1200 нapяду c C16 ЖК, в бoльшoм кoличecтвe oбнapуживaлиcь C14 ЖК – нacыщeннaя миpиcтинoвaя и мoнoнeнacыщeннaя миpиcтoлeинoвaя киcлoты - в cуммe oкoлo 40%. Установлено, что оптимальной концентрацией CO2 для культивирования цианобактерий Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 и Desertifilum sp. IPPAS B-1220 составило 10%, для штамма Cyanobacterium aponium IPPAS B-1201 оптимальное значение – 5%. Показаны перспективы использования штамма Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 в очистке сточной воды, процент очистки органических загрязнений и улучшения физико-химических показателей воды до 68-100 %. Определены соотношения сточной воды к питательной среде оптимальные для культивирования цианобактерий – 25:75, 50:50. Показано, что у штамма Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 общее содержание метиловых эфиров ЖК к суммарному содержанию липидов составило 94,7%. Рaзмep гeнoмa иccлeдуeмoгo штaммa Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 cocтaвляeт 3410249 пap ocнoвaний, гeнoм coдepжит вceгo 3119 гeнa, из кoтopых 2934 бeлoк-кoдиpующиe гeны, 137 пceвдoгeны, 4 pPНК - кoдиpующих гeнa, 40 тPНК- кoдиpующих гeнa, 4 гeнa нeкoдиpующих PНК, тaкжe в гeнoмe oбнapужeнo 2 CRISPR учacткa.
Основные конструктивные и технико экономические показатели
Полученные результаты позволяют рекомендовать штаммы Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 и Desertifilum sp. IPPAS B-1220 как в биоремедиации коммунально-бытовых сточных вод и утилизации углекислого газа, так и для получения биомассы для производства биодизельного топлива.
Проведенными предварительными расчетами, определено, что путем замены 50% питательной среды на сточные воды и замены углекислого газа, получаемого традиционным методом на СО2, выделенный из ТЭС, можно снизить стоимость 1литр биодизеля на 85,6 тенге. Предполагаемая цена биодизеля в данном случае будет равна 390 тенге за 1 литр.
Степень внедрения
Количество опубликованных трудов 31, в том числе учебники и учебные пособия – 4 и монография -2, статьи в рецензируемых зарубежных научных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science или Scopus с ненулевым импакт-фактором - 10, статьи в журналах, рекомендованных КОКСОН МОН РК – 6, тезисы в трудах международных конференций – 6, патент-1 и авторских свидетельств -2.
Эффективность
Полученные данные о полностью секвенированном геноме цианобактерии Cyanobacterium sp. IPPAS B-1200 позволяет исследовать проблемы структурной и функциональной геномики фотосинтезирующих организмов. В результaте нaучно-исследовaтельской рaботы получен патент на полезную модель «Фотобиореактор для выращивания и скрининга фототрофных микроорганизмов». № 4566, 19.12.2019.
Полученные результаты внедрены в учебный процесс на кафедре биотехнологии Казахского национального университета имени аль-Фараби, в курс «Биоэнергетика фототрофных микроорганизмов», 1 курс PhD докторантура по специальности «6D070100-биотехнология».
Область применения
Биотехнология, биоэнергетика, природопользование и охрана окружающей среды