Ingeniería de fotonic-chemostato para el cultivo continuo eficiente de cianobacterias

Área de la Ciencia:

• * Biotecnología e Ingeniería de Bioprocesos
• * Cultivo y Fisiología Microbiana
• * Energía Renovable y Captura de Carbono

Sus antecedentes:

• * El cultivo fototrófico escalable y energéticamente eficiente de cianobacterias es crucial para los bioprocesos.
• * La optimización del cultivo continuo presenta desafíos significativos.
• * Synechocystis sp. PCC 6803 es un organismo modelo para la investigación de cianobacterias.

Objetivo del estudio:

• * Definir una ventana operativa precisa para el cultivo fototrófico continuo de Synechocystis sp. PCC 6803.
• * Establecer límites cinéticos para maximizar la productividad de biomasa y la eficiencia energética.
• * Desarrollar un marco predictivo de modelos para fotoprocesos de cianobacterias.

Principales métodos:

• * Experimentos controlados de foto-fisiología con fotobiorreactores de placa plana (FP-PBRs) calibrados.
• * Cultivo continuo a largo plazo y análisis multivariable.
• * Modelado cinético de Monod derivado de lotes y análisis estequiométrico.

Principales resultados:

• * Se cuantificaron los límites intrínsecos de crecimiento (µmax = 0.081-0.118 día−1) bajo irradiación variable.
• * Se identificó una ventana operativa óptima: intensidad de luz (500-700 µmol fotones m−2 s−1), temperatura (32-34 °C) y tasa de dilución (0.12-0.14 día−1).
• * Se logró una productividad de biomasa de 0.07-0.125 g L−1 día−1, con una secuestración significativa de CO2 (15.6-27.6 g CO2 día−1).

Conclusiones:

• * Un marco cinéticamente restringido permite fotoprocesos de cianobacterias eficientes y con bajo desperdicio.
• * La ventana operativa definida apoya la producción sostenible de biomasa y la captura de carbono.
• * Los resultados proporcionan una base para la biofabricación predictiva de modelos alineada con la química verde.