Открытый доступ
Только для подписчиков
Подходы к получению биомассы микроводорослей с высоким содержанием липидов и их биокаталитической переработке в биодизельное топливо: обзор
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2019-2-149-162
Аннотация
В обзоре рассмотрены современные направления исследований в области получения биодизельного топлива из микроводорослей. Приведены данные о наиболее перспективных штаммах микроводорослей, продуцирующих липиды. Оценено влияние на накопление липидов, состав биомассы микроводорослей и их метаболизм таких факторов, как состав среды, температура, рН и освещенность. Показано, что среди субстратов, используемых для культивирования микроводорослей, наиболее перспективными являются сточные воды. Рассмотрены подходы к получению биодизельного топлива из липидов микроводорослей с использованием биокаталитической переэтерификации различными липазами.
Об авторах
А. В. Пилигаев
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск
Россия
Россия
К. Н. Сорокина
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (НГУ)
Россия
Россия
Ю. В. Самойлова
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск
Россия
Россия
В. Н. Пармон
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), Новосибирск; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (НГУ)
Россия
Россия
Список литературы
1. Niphadkar S., Bagade P., Ahmed S. // Biofuels. 2018. T. 9. № 2. C. 229-238.
2. Adenle A.A., Haslam G.E., Lee L. // Energy Policy. 2013. T. 61. C. 182-195.
3. Sorokina K.N., Samoylova Y.V., Piligaev A.V., Sivakumar U., Parmon V.N. // Catalysis in Industry. 2017. T. 9. № 3. C. 264-269.
4. Sorokina K.N., Samoylova Y.V., Piligaev A.V., Sivakumar U., Parmon V.N. // Catalysis in Industry. 2017. T. 9. № 3. C. 270-276.
5. Alam F., Date A., Rasjidin R., Mobin S., Moria H., Baqui A. // Procedia Engineering. 2012. T. 49. C. 221-227.
6. Ефременко Е.Н. Никольская А.Б., Мамедова Ф.Т., Сенько О.В., Трусов Л.И. // Альтернативная энергетика и экология. 2013. T. 119. № 2. C. 44—49.
7. Carvalho A.P., Meireles L.A., Malcata F.X. // Biotechnol Prog. 2006. T. 22. № 6. C. 1490-506.
8. Sorokina K.N., Yakovlev V.A., Piligaev A.V., Kukushkin R.G., Pel’tek S.E., Kolchanov N.A., Parmon V.N. // Catalysis in Industry. 2012. T. 4. № 3. C. 202-208.
9. Biello D. // Sci Am. 2011. T. 305. № 2. C. 58-65.
10. Lundquist, T.J., Woertz I.C., Quinn N.W.T., Benemann J. // Energy Biosciences Institute. 2010. 178 с.
11. Chen C.-Y., Yeh K.-L., Aisyah R., Lee D.-J., Chang J.-S. // Bioresource Technology. 2011. T. 102. № 1. C. 71-81.
12. Kim J., Yoo G., Lee H., Lim J., Kim K., Kim C. W., Park M. S., Yang J.-W. // Biotechnology Advances. 2013. T. 31. № 6. C. 862-876.
13. Andersen R.A. // Biodiversity & Conservation. 1992. T. 1, № 4.C. 267-292.
14. Piligaev A.V., Sorokina K.N., Bryanskaya A.V., Demidov E.A., Kukushkin R.G., Kolchanov N.A., Parmov V.N., Pel’tek S.E. //Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2013. T. 3, № 6. C. 487-492.
15. Schlichting H.E. // Trans Am Microsc Soc. 1974. T. 93, № 4. C. 610-613.
16. Chisti Y. // Biotechnology Advances. 2007. T. 25, № 3. C. 294-306.
17. Mata T.M., Martins A.A., Caetano N.S. // Renewable & Sustainable Energy Reviews. 2010. T. 14, № 1. C. 217-232.
18. Klok A.J., Lamers P.P., Martens D.E., Draaisma R.B., Wijffels R.H. // Trends in Biotechnology. 2014. T. 32, № 10. C. 521-528.
19. Simionato D., Block M.A., La Rocca N., Jouhet J., Marechal E., Finazzi G., Morosinotto T. // Eukaryot Cell. 2013. T. 12, № 5. C. 665-76.
20. Suriya Narayanan G., Kumar G., Seepana S., Elankovan R., Arumugan S., Premalatha M. // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2018. T. 14. C. 357-365.
21. Zhu L.D., Li Z.H., Hiltunen E. // BioMed Research International. 2016. T. 2016. C. 8.
22. Talebi A.F., Tohidfar M., Mousavi Derazmahalleh S.M., Sulaiman A., Baharuddin A.S., Tabatabaei M. // BioMed Research International. 2015. T. 2015. C. 12.
23. Knothe G. // Energy & Fuels. 2012. T. 26, № 8. C. 5265-5273.
24. Piligaev A.V., Sorokina K.N., Bryanskaya A.V., Peltek S.E., Kolchanov N.A., Parmon V.N. // Algal Research. 2015. T. 12. C. 368-376.
25. Johnson D.A.: Golden, Colo. : Solar Energy Research Institute, 1987. 9 с.
26. Chu W.-L. // European Journal of Phycology. 2017. T. 52, № 4. C. 419-437.
27. Singh S.P., Singh P. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. T. 50. C. 431-444.
28. Varshney P., Beardall J., Bhattacharya S., Wangikar P.P. // Algal Research. 2018. T. 30. C. 28-37.
29. Kalacheva G.S. Zhila N.O., Volova T.G., Gladyshev M.I. // Microbiology. 2002. T. 71, № 3. C. 286-293.
30. Weisse T., Stadler P. // Limnology and Oceanography. 2006. T. 51, № 4. C. 1708-1715.
31. Nancucheo I., Barrie Johnson D. // Front Microbiol. 2012. T. 3. C. 325.
32. Schulze P.S.C., Pereira H.G.C., Santos T.F.C., Schueler L., Guerra R., Barreira L.A., Perales J.A., Varela J.C.S. // Algal Research. 2016. T. 16. C. 387-398.
33. Kim G., Mujtaba G., Lee K. // ALGAE. 2016. T. 31, № 3. C. 257-266.
34. Li T., Wan L., Li A., Zhang C. // Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2013. T. 31, № 6. C. 1306-1314.
35. Ho S.H., Chen C.Y., Chang J.S. // Bioresour Technol. 2012. T. 113. C. 244-52.
36. Siaut M., Cuine S., Cagnon C., Fessler B., Nguyen M., Carrier P., Beyly A., Beisson F., Triantaphylides C., Li-Beisson Y., Peltier G. // BMC Biotechnol. 2011. T. 11. C. 7.
37. Tsuzuki M., Ohnuma E., Sato N., Takaku T., Kawaguchi A. // Plant Physiology. 1990. T. 93, № 3. C. 851-856.
38. Wen Z.Y., Chen F. // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2000. T. 25, № 4. C. 218-224.
39. Zhan J., Hong Y., Hu H. // J Microbiol Biotechnol. 2016. T. 26, № 7. C. 1290-302.
40. Adenan N.S., Yusoff F.M., Medipally S.R., Shariff M. // J Environ Biol. 2016. T. 37, № 4 Spec No. C. 669-76.
41. Liang K., Zhang Q., Gu M., Cong W. // Journal of Applied Phycology. 2013. T. 25, № 1. C. 311-318.
42. Belotti G., Bravi M., Caprariis B. d., Filippis P. d., ScarsellaM. // American Journal of Plant Sciences. 2013. T. 4, № 12.C. 44-51.
43. Li Y., Han F., Xu H., Mu J., Chen D., Feng B., Zeng H. // Bioresource Technology. 2014. T. 174. C. 24-32.
44. Wan M., Jin X., Xia J., Rosenberg J.N., Yu G., Nie Z.,Oyler G.A., Betenbaugh M.J. // Appl Microbiol Biotechnol.2014. T. 98, № 22. C. 9473-81.
45. Rizwan M., Mujtaba G., Lee K. // Biotechnology and Bioprocess Engineering. 2017. T. 22, № 1. C. 68-75.
46. Liu Z.Y., Wang G.C., Zhou B.C. // Bioresource Technology. 2008. T. 99, № 11. C. 4717-4722.
47. Elenkov I., Stefanov K., Dimitrova-Konaklieva S., Popov S. // Phytochemistry. 1996. T. 42, № 1. C. 39-44.
48. Peeler T.C., Stephenson M.B., Einspahr K.J., Thompson G.A. // Plant Physiol. 1989. T. 89, № 3. C. 970-6.
49. Xu X.-Q., Beardall J. // Phytochemistry. 1997. T. 45, № 4. C. 655-658.
50. Дробецкая И.В. // Экология моря. 2002. T. 60. C. 53—59.
51. De-Bashan L.E., Magallon P., Antoun H., Bashan Y. // J Phycol. 2008. T. 44, № 5. C. 1188-96.
52. Смолов А.П. Семенова Г. А., Минакова Н.Ю., Бутанаев А.М., Ширшикова Г.Н. // Физиология растений. 2012. T. 59. № 6. C. 781.
53. Fan J., Andre C., Xu C. // FEBS Lett. 2011. T. 585, № 12.C. 1985-91.
54. Sun Z., Chen Y.F., Du J. // Plant Biotechnol J. 2016. T. 14, № 2.C. 557-66.
55. Patil L., Kaliwal B. // Appl Biochem Biotechnol. 2017. T. 182, № 1. C. 335-348.
56. Mühlroth A., Winge P., El Assimi A., Jouhet J., Maréchal E., Hohmann-Marriott M.F., Vadstein O., Bones A.M. // Plant Physiology. 2017. T. 175, № 4. C. 1543.
57. Satoh K., Smith C.M., Fork D.C. // Plant Physiology. 1983. T. 73, № 3. C. 643-647.
58. Das D. // Springer International Publishing, 2015. 467 с.
59. Мамедова Ф.Т., Никольская А.Б., Ефременко Е.Н. // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2013. T. 95. № 1. C. 113—115.
60. Сенько О.В., Гладченко М.А., Лягин И.В., Никольская А.Б., Маслова О.В., Чернова Н.И., Киселева С.В., Коробкова Т.П., Ефременко Е.Н., Варфоломеев С.Д. // Альтернативная энергетика и экология. 2012. T. 3. C. 89—94.
61. Abdel-Raouf N., Al-Homaidan A.A., Ibraheem I.B.M. // Saudi Journal of Biological Sciences. 2012. T. 19, № 3. C. 257-275.
62. De-Bashan L.E., Bashan Y. // Bioresource Technology. 2010. T. 101, № 6. C. 1611-1627.
63. Rasalingam S., Peng R., Koodali R.T. // Journal of Nanomaterials. 2014. T. 2014. C. 42.
64. Cho D.-H., Choi J.-W., Kang Z., Kim B.-H., Oh H.-M., Kim H.-s., Ramanan R. // Sci Rep. 2017. T. 7, № 1. C. 1979.
65. Yu J.-U., Kim H.-W. // Water, Air, & Soil Pollution. 2017. T. 228, № 9. C. 357.
66. Muñoz R., Guieysse B. // Water Research. 2006. T. 40, № 15. C. 2799-2815.
67. Ge S., Champagne P., Plaxton William C., Leite Gustavo B., Marazzi F. // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2016. T. 11, № 2. C. 325-343.
68. Lu W., Wang Z., Wang X., Yuan Z. // Bioresource Technology. 2015. T. 192. C. 382-388.
69. Kong Q. X., Li L., Martinez B., Chen P., Ruan R. // Appl Biochem Biotechnol. 2010. T. 160, № 1. C. 9-18.
70. Abou-Shanab R.A.I., El-Dalatony M.M., El-Sheekh M.M., Ji M.-K., Salama E.-S., Kabra A.N., Jeon B.-H. // Biotechnology and Bioprocess Engineering. 2014. T. 19, № 3. C. 510-518.
71. Piligaev A.V., Sorokina K.N., Shashkov M.V., Parmon V.N. // Bioresour Technol. 2018. T. 250. C. 538-547.
72. Hena S., Abida N., Tabassum S. // RSC Advances. 2015. T. 5, № 120. C. 98805-98813.
73. Shaha S.M.U., Ahmada A., Othmanb M.F., Abdullah M.A. // Chemical Engineering Transactions.. 2014. T. 37. C. 733-738.
74. Самойлова Ю.В., Сорокина К.Н., Пилигаев А.В., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2018. T. 18. № 6. C. 61—73.
75. Fjerbaek L., Christensen K.V., Norddahl B. // Biotechnol Bioeng. 2009. T. 102, № 5. C. 1298-315.
76. Freedman B., Pryde E.H., Mounts T.L. // Journal of the American Oil Chemists Society. 1984. T. 61, № 10. C. 1638-1643.
77. Сорокина К.Н., Самойлова Ю.В., Пилигаев А.В., Тулупов А.А., Пармон В.Н. // Новосибирск: ИПЦ НГУ, 2017. 150 с.
78. Samoylova Y.V., Piligaev A.V., Sorokina K.N., Rozanov A. S., Peltek S.E., Novikov A.A., Almyasheva N.R., Parmon V.N. // Catalysis in Industry. 2016. T. 8, № 2. C. 187-193.
79. Samoylova Y.V., Piligaev A.V., Sorokina K.N., Parmon V.N. // Catalysis in Industry. 2017. T. 9, № 1. C. 62-70.
80. Samoylova Y.V., Sorokina K.N., Parmon V.N. // Catalysis in Industry. 2016. T. 8, № 4. C. 348-353.
81. Bajaj A., Lohan P., Jha P.N., Mehrotra R. // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2010. T. 62, № 1. C. 9-14.
82. Samoylova Y., Sorokina K., Piligaev A., Parmon V. // Catalysts. 2018. T. 8, № 4. C. 154.
83. Samoylova Y.V., Sorokina K.N., Romanenko M.V., Parmon V.N. // Extremophiles. 2018.10.1007/s00792-018-0996-9. 84. Adlercreutz P. // Chemical Society Reviews. 2013. T. 42, № 15. C. 6406-6436.
84. Almeida G.F.d., Araújo P.H.F.d., Florentino A.C., Bezerra R.M., Carvalho J.C.T., Faustino S.M.M., Ferreira I.M. // Química Nova. 2018. T. 41. C. 1-4.
85. Amoah J., Ho S.-H., Hama S., Yoshida A., Nakanishi A., Hasunuma T., Ogino C., Kondo A. // Algal Research. 2017. T. 28. C. 16-23.
86. Kim S.W., Xiao M., Shin H.-J. // Biotechnology and Bioprocess Engineering. 2016. T. 21, № 6. C. 743-750.
87. Navarro López E., Robles Medina A., González Moreno P. A., Esteban Cerdán L., Molina Grima E. // Bioresource Technology. 2016. T. 216. C. 904-913.
88. Tran D.-T., Chen C.-L., Chang J.-S. // Bioresource Technology. 2013. T. 135. C. 213-221.
89. Kim K.H., Lee O.K., Kim C.H., Seo J.-W., Oh B.-R., Lee E.Y. // Bioresource Technology. 2016. T. 211. C. 472-477.
90. Sivaramakrishnan R., Incharoensakdi A. // Fuel. 2017. T. 191. C. 363-370.
91. Bautista L.F., Vicente G., Mendoza Á., González S., Morales V. // Energy & Fuels. 2015. T. 29, № 8. C. 4981-4989.
92. Bayramoglu G., Akbulut A., Ozalp V.C., Arica M.Y. // Chemical Engineering Research and Design. 2015. T. 95. C. 12-21.
93. Lai J.-Q., Hu Z.-L., Wang P.-W., Yang Z. // Fuel. 2012. T. 95. C. 329-333.
94. Piligaev A.V., Sorokina K.N., Samoylova Y.V., Parmon V.N. // Energy Conversion and Management. 2018. T. 156. C. 1-9.
95. Guldhe A., Singh P., Kumari S., Rawat I., Permaul K., Bux F. // Renewable Energy. 2016. T. 85. C. 1002-1010.
96. Huang J., Xia J., Jiang W., Li Y., Li J. // Bioresource Technology. 2015. T. 180. C. 47-53.
97. Amoah J., Ho S.-H., Hama S., Yoshida A., Nakanishi A., Hasunuma T., Ogino C., Kondo A. // Biochemical Engineering Journal. 2016. T. 105. C. 10-15.
98. Teo C.L., Jamaluddin H., Zain N.A.M., Idris A. // Renewable Energy. 2014. T. 68. C. 1-5.
Рецензия
Для цитирования:
Пилигаев А.В., Сорокина К.Н., Самойлова Ю.В., Пармон В.Н. Подходы к получению биомассы микроводорослей с высоким содержанием липидов и их биокаталитической переработке в биодизельное топливо: обзор. Катализ в промышленности. 2019;19(2):149-162. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2019-2-149-162
For citation:
Piligaev A.V., Sorokina K.N., Samoilova Yu.V., Parmon V.N. Approaches to Production of High-Lipid Biomass of Microalgae and to their Biocatalytic Processing to Biodiesel Fuel: Review. Kataliz v promyshlennosti. 2019;19(2):149-162. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2019-2-149-162
Просмотров: 586
Послать статью по эл. почте 