|
|
Optimalizace vzduchování fotobioreaktoru za pomoci analýzy obrazu
Hruška, Kryštof ; Létal, Tomáš (oponent) ; Naď, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce shrnuje poznatky o mikrořasách, jejich využití, metodách kultivace a překážkách, které brání jejich většímu rozšíření. V praktické části práce bylo navrhnuto, zkonstruováno a naprogramováno zařízení, jež dokáže analyzovat bubliny trubicového fotobioreaktoru a na základě získaných dat řídit jeho vzduchování. K vytvoření programu byl použit programovací jazyk Python a k analýze fotografií byla využita knihovna OpenCV. Detekce bublin probíhá na základě detekce hran a jejich následném třídění. Data získaná z analýzy jsou zobrazována na obrazovce zařízení a uchovávaná v csv souboru. V diskuzi práce jsou uvedena možná vylepšení a poznatky získané během vytváření tohoto zařízení.
|
|
|
Balance of energy, water and nutrients in the aquaponic cycle
Szotkowski, Matěj ; Procházková, Michaela (oponent) ; Máša, Vítězslav (vedoucí práce)
The motivation behind this thesis was to provide an overview of current scientific knowledge in the area of aquaponic food production, which would culminate in the creation of a mathematical model. Additionally, an experimental aquaponic farm was to be examined from the viewpoint of water and energy balance to provide real-world data for the creation of the mathematical model. Lastly, the applicability of algal photobioreactor in a general aquaponic cycle was to be assessed. The preliminary part of the work describes the motives behind the need for innovation in agriculture. The definition of aquaponics is provided along with a description of its subcomponents, their working mechanism and design. In this part of the thesis, the nutrient cycle of aquaponics is outlined as well. As the last part of the theoretical portion of the work, the implementation of algal photobioreactor into the aquaponic cycle is examined. Mechanisms both motivating and discouraging from such an implementation are described. Consequently, the reactor in and of itself is examined more closely. The process variables influencing the growth of algae are presented along with possible reactor designs, harvesting methods, and utilizations of the resulting products. In the first part of the experimental section of this work, the examined farm run by Flenexa plus s.r.o. is introduced from the viewpoint of the aquaponic process. Furthermore, the water and energy balances of implemented aquaponic process are provided and evaluated. The focus is then shifted towards the mathematical models which were created based on the knowledge and data gathered in the course of this work. The logic and algorithms behind both models are explained and discussed along with their main features and capabilities. Paths of future development for both models are also outlined in the closing section. Lastly, the findings obtained and gathered during the process of the thesis creation are discussed and summarized in the concluding chapters.
|
|
|
Snižování CO2 pomocí řas
Naider, Jakub ; Rebej, Miroslav (oponent) ; Vondál, Jiří (vedoucí práce)
Práce je zaměřena na proces kultivace řas a jejich využití pro snižování emisí oxidu uhličitého. Hlavním cílem práce je hmotnostní a tepelná bilance fotobioreaktoru a návrh řešení regulace teploty. V rámci práce byla vypracována rešerše, která se zabývá jednotlivými typy bioreaktorů a fotobioreaktorů, aktuální situací kolem klimatu a vlivu kultivace mikrořas na emise oxidu uhličitého. V práci je popsán model pro regulaci teploty a přenosu hmoty deskového fotobioreaktoru.
|
|
| |
|
|
Životní cyklus zelené řasy Haematococcus pluvialis produkující astaxantin, podmínky kultivace a použitá kultivační média
Vávrová, Karolína ; Němcová, Yvonne (vedoucí práce) ; Pichrtová, Martina (oponent)
Haematococcus pluvialis je jednobuněčná zelená řasa (Chlorophyceae, Chlamydomonadales), kterou je možné nalézt v efemérních nádržkách na kamenech nebo v ptačích koupalištích. Tato řasa je nejlepším přírodním producentem červeného sekundárního karotenoidu astaxanthinu se silnými antioxidačními vlastnostmi, který se používá jako pigment v akvakulturách a v chovech drůbeže a který má pozitivní účinky na lidské zdraví. Haematococcus pluvialis má poměrně komplexní životní cyklus, v němž se objevují čtyři stádia, dvoubičíkaté zoospory, nepohyblivé kulaté palmely, tlustostěnné akinety (aplanospory, cysty) s vysokým obsahem astaxanthinu a malé dvoubičíkaté gamety. Akinety, které umožňují H. pluvialis přečkat období desikace v jeho přirozeném prostředí, jsou tvořeny při vystavení stresovým podmínkám, jako je vysoké ozáření a teplota a nedostatek živin. Během přeměny na cysty dochází v buňkách k výrazným ultrastrukturálním změnám. Sníží se objem chloroplastu, výsledkem syntézy velkého množství astaxanthinu a mastných kyselin je přítomnost tukových tělísek, jejichž tvorba postupuje od středu buňky směrem k periferii. Je vytvořena i tlustá buněčná stěna obsahující algaenan. Kultivace H. pluvialis většinou probíhá ve dvou fázích, první zelená fáze zaměřená na produkci biomasy je následovaná červenou fází, ve...
|
|
|
Production, Characterization and Utilization of the Biomass from Various Sources
Gojkovic, Živan ; Vávrová, Milada (oponent) ; Čertík, Milan (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Biomass management is one of the most important issues in modern natural science as it is the basic category which spans through various disciplines of biotechnology. Whether animal, plant or microbial by its origin, biomass presents a vast source of food components, fine chemicals and bioactive molecules, which extraction, characterization and formulation can result in interesting new products destined for human consumption or as new materials in biomedicine. In the scope of this work, two natural biomass types were investigated – chicken skin as a source of collagen type I, and green microalga Chlorella sorokiniana biomass enriched in selenomethionine (SeMet). Chicken skin is a good alternative to traditional sources of collagen such as pork, bovine and carp that have some limitations. In the first part of this thesis, collagen type I from chicken skin was isolated, identified and characterized and molecular properties were compared to collagen from other animal skins. New methods (viscosimetry and ultrasonic spectroscopy) for molecular characterization of collagen were used. By ultrasonic attenuation, it has been determined that disaggregation and liquefaction phase starts at 40 °C in bovine collagen, whereas in chicken collagen starts at 50 °C. Using viscosimetry technique, denaturation temperature was found to be 50 °C, which is 10 °C higher than that obtained with bovine tendon collagen, confirming higher thermal stability of chicken skin collagen, probably because lysine levels in chicken collagen are two times higher than in bovine. Based on obtained results it could be concluded that due to its higher thermal stability and amino acid composition, chicken skin could be used as an excellent alternative source of collagen. The second phase of the thesis focused on the enrichment of green microalga C. sorokiniana biomass in SeMet by exposing cultures to selenate Se (+VI) during batch and continuous cultivation, and it was performed at the laboratory of Biotechnology of Algae from the Faculty of Experimental Sciences at the University of Huelva in Spain. Effect of selenate on viability, cell morphology and SeMet accumulation of the microalga C. sorokiniana grown in batch conditions was studied. Growth rate of cultures exposed to a sub-lethal 40 mgL1 (212 M) of Se decreased about 25 % compared to control. EC50 of 45 mgL1 (238.2 M) was determined for selenate. Ultrastructural studies with electronic microscope revealed cellular alterations. Electrophoresis of Se-exposed cell proteins suggests that selenate affects expression of the Rubisco gene. Microalga was able to accumulate up to 140 mgkg-1 of SeMet in 120 h of cultivation. The second type of microalgae experiments focused on the enrichment of C. sorokiniana in SeMet, grown in continuous conditions in a 2.2 L photobioreactor, in a medium supplemented with selenate concentrations ranging from 5 to 50 mgL-1. Continuous cultivation at several dilution rates was performed at 40 mgL-1 selenate obtaining a maximum of 246 gL-1day-1 of SeMet. Results suggest that an efficient batch and continuous cultivation of C. sorokiniana for the production of biomass enriched in the high value amino acid SeMet, at laboratory scale is feasible by carefully selecting sub-lethal selenate concentrations in culture medium as well as the culture dilution rates.
|
|
|
Regulace teploty v bioreactoru
Pospíchal, Zbyněk ; Václavek, Pavel (oponent) ; Blaha, Petr (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá možnostmi zlepšení kvality regulace teploty v bioreactoru. Byl vytvořen model systému. Klasický PI regulátor není schopen splnit podmínky regulace. Na základě analýzy systému byl zvolen jako nejvhodnější fuzzy regulátor. Nastavený fuzzy regulátor je porovnán s původně implementovaným PI regulátorem. Je dosaženo zlepšení odezvy ve všech sledovaných parametrech.
|
|
| |
|
|
Optimalizace růstu populace řas pomocí Markovských procesů a simulačních technik
Zouharová, Martina ; Kalčevová, Jana (vedoucí práce) ; Černý, Michal (oponent)
Práce spadá do problematiky spojené s hledáním konstrukčních a operačních parametrů tubulárního fotobioreaktoru, které by umožňovaly maximalizovat růst řas obsažených v kultivačním mediu. Vychází z růstového modelu pro řasu Porhydrium sp. a zaměřuje se na optimalizaci vnějšího osvitu, jakožto jednoho z nejdůležitějších faktorů, které růst determinu-jí. V práci jsou uplatněny dva metodologické přístupy: analytický, spočívající ve využití Markovských procesů, a simulační, využívající multiagentního modelování. V analytické části je navržena konstrukce přechodové matice markovského řetězce, který na rozdíl od některých dříve použitých a publikovaných metod umožňuje zahrnout vliv nekonstantního osvitu uvnitř fotobioreaktoru. V simulační části pak byl vytvořen multiagentní model popula-ce řas, jehož prostřednictvím lze zkoumat chování systému a interaktivně toto chování ovlivňovat. V kontextu výsledků obdržených v obou částech byla v závěru práce navržena optimální hodnota vnějšího osvitu.
|
host ::
RSS.