Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa

Continuously growing population on Earth and accelerating climate change have together led to a situation where there is a need for new sustainable methods for food production. One possible sustainable alternative is a recirculating aquaculture system (RAS). The sustainability of RAS can be further...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Söderena, Olivia
Other Authors: Faculty of Sciences, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Department of Biological and Environmental Science, Bio- ja ympäristötieteiden laitos, University of Jyväskylä, Jyväskylän yliopisto
Format: Master's thesis
Language:fin
Published: 2024
Subjects:
Online Access: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/95397
_version_ 1826225752774803456
author Söderena, Olivia
author2 Faculty of Sciences Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Department of Biological and Environmental Science Bio- ja ympäristötieteiden laitos University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_facet Söderena, Olivia Faculty of Sciences Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Department of Biological and Environmental Science Bio- ja ympäristötieteiden laitos University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto Söderena, Olivia Faculty of Sciences Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Department of Biological and Environmental Science Bio- ja ympäristötieteiden laitos University of Jyväskylä Jyväskylän yliopisto
author_sort Söderena, Olivia
datasource_str_mv jyx
description Continuously growing population on Earth and accelerating climate change have together led to a situation where there is a need for new sustainable methods for food production. One possible sustainable alternative is a recirculating aquaculture system (RAS). The sustainability of RAS can be further improved by utilizing its wastewater in the cultivation of microalgae which would purify the wastewater at the same time. This study investigated the ability of Chlorella vulgaris microalgae to collect nutrients and carbon dioxide from RAS wastewater. The study compared growth and biochemical properties, such as carotenoid content, of C. vulgaris in four different treatments. The treatments consisted of two different factors, the culture medium and the CO2 concentration used in the aeration of the cultures. Culture medium was either RAS wastewater or MWC medium (modified Wright’s cryptophyte medium) as a control. Algae cultures were aerated either with the exhaust air from the RAS trickling filter with higher CO2 concentration (average during cultivation 809±132 ppm), or with room air as a control (average during cultivation 375±8 ppm). Microalgae grown in RAS wastewater had higher dry weight, growth rate and chlorophyll a content compared to algae grown in MWC medium. In addition, the removal efficiencies of nutrients, nitrate nitrogen (NO3-N) and orthophosphate (PO4-P), were higher in algae grown in RAS wastewater than in MWC medium. The proportions of carbon and lipids in the dry weight were higher in algae grown in MWC medium, while the proportion of nitrogen was higher in algae grown in RAS wastewater. Significant differences were observed between fatty acid groups between treatments, while no significant differences were observed in carotenoid concentrations. The CO2 concentration of aeration did not significantly increase the growth or other properties of the algae, but on the other hand, no negative effects were found either. Based on this and previous studies, C. vulgaris microalgae can be used in the purification of RAS wastewater, and there are possibilities for further use of the grown algae. However, industrial utilization of C. vulgaris in RAS wastewater treatment still requires more research to maximize the productivity of biochemical properties. Maapallon jatkuvasti kasvava väkiluku yhdessä kiihtyvän ilmastonmuutoksen kanssa ovat johtaneet tilanteeseen, jossa on tarvetta uusille kestäville ruoantuotantomenetelmille. Yhtenä mahdollisena kestävänä vaihtoehtona ruoantuotannolle on kalojen kiertovesikasvatus (Recirculating Aquaculture System, RAS). RAS-kasvatusten kestävyyttä voidaan edelleen parantaa hyödyntämällä niiden jätevettä mikrolevän kasvatuksessa samalla vettä puhdistaen. Tässä tutkielmassa selvitettiin Chlorella vulgaris -mikrolevän kykyä sitoa RAS-jäteveden ravinteita ja hiilidioksidia. Tutkimuksessa vertailtiin levän kasvua sekä levän biokemiallisia ominaisuuksia, kuten karotenoidipitoisuutta, eri käsittelyissä. Neljä eri käsittelyä muodostuivat kahdesta eri tekijästä, kasvatusliuoksesta ja kuplitusilman CO2-pitoisuudesta. Kasvatusliuoksena käytettiin RAS-jätevettä ja kontrollina MWC-kasvatusainetta (modified Wright’s cryptophyte medium, MWC). Korkeampana ilman CO2-pitoisuutena käytettiin RAS-järjestelmän poistoilmaa (koko kokeen aikana 809±132 ppm), ja kontrollina huoneilmaa (koko kokeen aikana 375±8 ppm). RAS-jäteveden levillä oli korkeampi kuivapaino, kasvunopeus sekä klorofylli a -pitoisuus verrattuna MWC-kasvatusaineessa kasvaneisiin leviin. Lisäksi ravinteiden, nitraattitypen (NO3-N) ja fosfaattifosforin (PO4-P), poistotehokkuudet olivat korkeammat RAS-jätevedessä kuin MWC-kasvatusaineessa kasvaneilla levillä. Hiilen ja lipidien osuus kuivapainosta oli suurempi MWC-kasvatusaineen levillä, kun taas typen osuus oli suurempi RAS-jätevedessä kasvaneilla levillä. Rasvahapporyhmien välillä havaittiin merkitseviä eroja käsittelyiden välillä, kun taas karotenoidipitoisuuksissa ei havaittu merkitseviä eroja. Kuplitusilman CO2-pitoisuus ei nostanut levän kasvua tai muita ominaisuuksia merkitsevästi, mutta sen käytöllä ei havaittu myöskään negatiivisia vaikutuksia. Tämän ja aiempien tutkimusten perusteella C. vulgaris -levää voidaan hyödyntää RAS-jäteveden puhdistuksessa, ja kasvatetulle levälle on erilaisia jatkokäyttömahdollisuuksia. Teollinen hyödyntäminen vaatii kuitenkin vielä lisää tutkimusta RAS-jäteveden puhdistamiseksi ja biokemiallisten ominaisuuksien tuottavuuden maksimoimiseksi.
first_indexed 2024-05-31T20:00:36Z
format Pro gradu
fullrecord [{"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Pulkkinen, Katja", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Hiltunen, Minna", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.advisor", "value": "Pirhonen, Juhani", "language": null, "element": "contributor", "qualifier": "advisor", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.author", "value": "S\u00f6derena, Olivia", "language": "", "element": "contributor", "qualifier": "author", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.accessioned", "value": "2024-05-31T07:21:54Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "accessioned", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.available", "value": "2024-05-31T07:21:54Z", "language": null, "element": "date", "qualifier": "available", "schema": "dc"}, {"key": "dc.date.issued", "value": "2024", "language": null, "element": "date", "qualifier": "issued", "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.uri", "value": "https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/95397", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "uri", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "Continuously growing population on Earth and accelerating climate change have together led to a situation where there is a need for new sustainable methods for food production. One possible sustainable alternative is a recirculating aquaculture system (RAS). The sustainability of RAS can be further improved by utilizing its wastewater in the cultivation of microalgae which would purify the wastewater at the same time. This study investigated the ability of Chlorella vulgaris microalgae to collect nutrients and carbon dioxide from RAS wastewater. The study compared growth and biochemical properties, such as carotenoid content, of C. vulgaris in four different treatments. The treatments consisted of two different factors, the culture medium and the CO2 concentration used in the aeration of the cultures. Culture medium was either RAS wastewater or MWC medium (modified Wright\u2019s cryptophyte medium) as a control. Algae cultures were aerated either with the exhaust air from the RAS trickling filter with higher CO2 concentration (average during cultivation 809\u00b1132 ppm), or with room air as a control (average during cultivation 375\u00b18 ppm). Microalgae grown in RAS wastewater had higher dry weight, growth rate and chlorophyll a content compared to algae grown in MWC medium. In addition, the removal efficiencies of nutrients, nitrate nitrogen (NO3-N) and orthophosphate (PO4-P), were higher in algae grown in RAS wastewater than in MWC medium. The proportions of carbon and lipids in the dry weight were higher in algae grown in MWC medium, while the proportion of nitrogen was higher in algae grown in RAS wastewater. Significant differences were observed between fatty acid groups between treatments, while no significant differences were observed in carotenoid concentrations. The CO2 concentration of aeration did not significantly increase the growth or other properties of the algae, but on the other hand, no negative effects were found either. Based on this and previous studies, C. vulgaris microalgae can be used in the purification of RAS wastewater, and there are possibilities for further use of the grown algae. However, industrial utilization of C. vulgaris in RAS wastewater treatment still requires more research to maximize the productivity of biochemical properties.", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.abstract", "value": "Maapallon jatkuvasti kasvava v\u00e4kiluku yhdess\u00e4 kiihtyv\u00e4n ilmastonmuutoksen kanssa ovat johtaneet tilanteeseen, jossa on tarvetta uusille kest\u00e4ville ruoantuotantomenetelmille. Yhten\u00e4 mahdollisena kest\u00e4v\u00e4n\u00e4 vaihtoehtona ruoantuotannolle on kalojen kiertovesikasvatus (Recirculating Aquaculture System, RAS). RAS-kasvatusten kest\u00e4vyytt\u00e4 voidaan edelleen parantaa hy\u00f6dynt\u00e4m\u00e4ll\u00e4 niiden j\u00e4tevett\u00e4 mikrolev\u00e4n kasvatuksessa samalla vett\u00e4 puhdistaen. T\u00e4ss\u00e4 tutkielmassa selvitettiin Chlorella vulgaris -mikrolev\u00e4n kyky\u00e4 sitoa RAS-j\u00e4teveden ravinteita ja hiilidioksidia. Tutkimuksessa vertailtiin lev\u00e4n kasvua sek\u00e4 lev\u00e4n biokemiallisia ominaisuuksia, kuten karotenoidipitoisuutta, eri k\u00e4sittelyiss\u00e4. Nelj\u00e4 eri k\u00e4sittely\u00e4 muodostuivat kahdesta eri tekij\u00e4st\u00e4, kasvatusliuoksesta ja kuplitusilman CO2-pitoisuudesta. Kasvatusliuoksena k\u00e4ytettiin RAS-j\u00e4tevett\u00e4 ja kontrollina MWC-kasvatusainetta (modified Wright\u2019s cryptophyte medium, MWC). Korkeampana ilman CO2-pitoisuutena k\u00e4ytettiin RAS-j\u00e4rjestelm\u00e4n poistoilmaa (koko kokeen aikana 809\u00b1132 ppm), ja kontrollina huoneilmaa (koko kokeen aikana 375\u00b18 ppm). RAS-j\u00e4teveden levill\u00e4 oli korkeampi kuivapaino, kasvunopeus sek\u00e4 klorofylli a -pitoisuus verrattuna MWC-kasvatusaineessa kasvaneisiin leviin. Lis\u00e4ksi ravinteiden, nitraattitypen (NO3-N) ja fosfaattifosforin (PO4-P), poistotehokkuudet olivat korkeammat RAS-j\u00e4tevedess\u00e4 kuin MWC-kasvatusaineessa kasvaneilla levill\u00e4. Hiilen ja lipidien osuus kuivapainosta oli suurempi MWC-kasvatusaineen levill\u00e4, kun taas typen osuus oli suurempi RAS-j\u00e4tevedess\u00e4 kasvaneilla levill\u00e4. Rasvahapporyhmien v\u00e4lill\u00e4 havaittiin merkitsevi\u00e4 eroja k\u00e4sittelyiden v\u00e4lill\u00e4, kun taas karotenoidipitoisuuksissa ei havaittu merkitsevi\u00e4 eroja. Kuplitusilman CO2-pitoisuus ei nostanut lev\u00e4n kasvua tai muita ominaisuuksia merkitsev\u00e4sti, mutta sen k\u00e4yt\u00f6ll\u00e4 ei havaittu my\u00f6sk\u00e4\u00e4n negatiivisia vaikutuksia. T\u00e4m\u00e4n ja aiempien tutkimusten perusteella C. vulgaris \n-lev\u00e4\u00e4 voidaan hy\u00f6dynt\u00e4\u00e4 RAS-j\u00e4teveden puhdistuksessa, ja kasvatetulle lev\u00e4lle on erilaisia jatkok\u00e4ytt\u00f6mahdollisuuksia. Teollinen hy\u00f6dynt\u00e4minen vaatii kuitenkin viel\u00e4 lis\u00e4\u00e4 tutkimusta RAS-j\u00e4teveden puhdistamiseksi ja biokemiallisten ominaisuuksien tuottavuuden maksimoimiseksi.", "language": "fi", "element": "description", "qualifier": "abstract", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Submitted by Paivi Vuorio (paelvuor@jyu.fi) on 2024-05-31T07:21:54Z\nNo. of bitstreams: 0", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.description.provenance", "value": "Made available in DSpace on 2024-05-31T07:21:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0\n Previous issue date: 2024", "language": "en", "element": "description", "qualifier": "provenance", "schema": "dc"}, {"key": "dc.format.extent", "value": "45", "language": "", "element": "format", "qualifier": "extent", "schema": "dc"}, {"key": "dc.language.iso", "value": "fin", "language": null, "element": "language", "qualifier": "iso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights", "value": "In Copyright", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.other", "value": "RAS", "language": "", "element": "subject", "qualifier": "other", "schema": "dc"}, {"key": "dc.title", "value": "Chlorella vulgaris -mikrolev\u00e4n hy\u00f6dynt\u00e4minen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidip\u00e4\u00e4st\u00f6jen talteenotossa", "language": "", "element": "title", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.type", "value": "master thesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": null, "schema": "dc"}, {"key": "dc.identifier.urn", "value": "URN:NBN:fi:jyu-202405314160", "language": null, "element": "identifier", "qualifier": "urn", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Master\u2019s thesis", "language": "en", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.ontasot", "value": "Pro gradu -tutkielma", "language": "fi", "element": "type", "qualifier": "ontasot", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Faculty of Sciences", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.faculty", "value": "Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "faculty", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Department of Biological and Environmental Science", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.department", "value": "Bio- ja ymp\u00e4rist\u00f6tieteiden laitos", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "department", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "University of Jyv\u00e4skyl\u00e4", "language": "en", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.contributor.organization", "value": "Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopisto", "language": "fi", "element": "contributor", "qualifier": "organization", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Aquatic sciences", "language": "en", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.discipline", "value": "Akvaattiset tieteet", "language": "fi", "element": "subject", "qualifier": "discipline", "schema": "dc"}, {"key": "yvv.contractresearch.funding", "value": "0", "language": "", "element": "contractresearch", "qualifier": "funding", "schema": "yvv"}, {"key": "dc.type.coar", "value": "http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc", "language": null, "element": "type", "qualifier": "coar", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accesslevel", "value": "restrictedAccess", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "accesslevel", "schema": "dc"}, {"key": "dc.type.publication", "value": "masterThesis", "language": null, "element": "type", "qualifier": "publication", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.oppiainekoodi", "value": "4012", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "oppiainekoodi", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "lipidit", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "uusiutuvat energial\u00e4hteet", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "vesiviljely (kalatalous)", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "viherlev\u00e4t", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "lev\u00e4t", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "j\u00e4tevesi", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "ravinteet", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "hiilidioksidi", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "fosfori", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "hy\u00f6dynt\u00e4minen", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "vesi", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "p\u00e4\u00e4st\u00f6t", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.subject.yso", "value": "kest\u00e4v\u00e4 kehitys", "language": null, "element": "subject", "qualifier": "yso", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.url", "value": "https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/", "language": null, "element": "rights", "qualifier": "url", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accessrights", "value": "The author has not given permission to make the work publicly available electronically. Therefore the material can be read only at the archival workstation at Jyv\u00e4skyl\u00e4 University Library (https://kirjasto.jyu.fi/en/workspaces/facilities/facilities#autotoc-item-autotoc-2).", "language": "en", "element": "rights", "qualifier": "accessrights", "schema": "dc"}, {"key": "dc.rights.accessrights", "value": "Tekij\u00e4 ei ole antanut lupaa avoimeen julkaisuun, joten aineisto on luettavissa vain Jyv\u00e4skyl\u00e4n yliopiston kirjaston arkistoty\u00f6semalta. Ks. https://kirjasto.jyu.fi/fi/tyoskentelytilat/laitteet-ja-tilat#autotoc-item-autotoc-2.", "language": "fi", "element": "rights", "qualifier": "accessrights", "schema": "dc"}]
id jyx.123456789_95397
language fin
last_indexed 2025-02-18T10:54:41Z
main_date 2024-01-01T00:00:00Z
main_date_str 2024
publishDate 2024
record_format qdc
source_str_mv jyx
spellingShingle Söderena, Olivia Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa RAS Aquatic sciences Akvaattiset tieteet 4012 lipidit uusiutuvat energialähteet vesiviljely (kalatalous) viherlevät levät jätevesi ravinteet hiilidioksidi fosfori hyödyntäminen vesi päästöt kestävä kehitys
title Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa
title_full Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa
title_fullStr Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa
title_full_unstemmed Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa
title_short Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa
title_sort chlorella vulgaris mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa
title_txtP Chlorella vulgaris -mikrolevän hyödyntäminen kalojen kiertovesikasvatuksen ravinne- ja hiilidioksidipäästöjen talteenotossa
topic RAS Aquatic sciences Akvaattiset tieteet 4012 lipidit uusiutuvat energialähteet vesiviljely (kalatalous) viherlevät levät jätevesi ravinteet hiilidioksidi fosfori hyödyntäminen vesi päästöt kestävä kehitys
topic_facet 4012 Akvaattiset tieteet Aquatic sciences RAS fosfori hiilidioksidi hyödyntäminen jätevesi kestävä kehitys levät lipidit päästöt ravinteet uusiutuvat energialähteet vesi vesiviljely (kalatalous) viherlevät
url https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/95397 http://www.urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-202405314160
work_keys_str_mv AT söderenaolivia chlorellavulgarismikrolevänhyödyntäminenkalojenkiertovesikasvatuksenravinnejahiil