Optimization of Parachlorella kessleri growth under different environmental conditions for lipid production

地球に害を与えない材料の探求において、科学者たちは藻類の微小な世界に注目しています。これら微小な単細胞植物は、日光を利用して成長し、その過程で、いつの日か埋立地や海洋を埋め尽くしている石油由来製品に取って代わる可能性のあるオイルやプラスチックを生産することができます。課題は、適切な種類の藻類を見つけ出し、それらを急速に成長させ、最も有用な物質を生産させるための完璧な環境を見出すことにあります。それは、特定の作物から最高の収穫を引き出すために温室の条件を調整する庭師のように、水の酸性度、空気の温度、日照時間、利用可能な二酸化炭素量といった条件を微調整するという問題なのです。これらの要因が正しくバランスされたとき、藻類は持続可能なエネルギーと生分解性プラスチックのための工場へと変貌します。

インドの研究チームは最近、デリーのヤムナー川で発見された「パラクロレラ・ケスレリ（Parachlorella kessleri）」と呼ばれる特定の緑藻株に焦点を当てました。彼らは、この地元の品種が、バイオ燃料の原料となる脂質（脂肪）と、生分解性プラスチックであるポリヒドロキシアルカン酸（PHA）を大量に生産するように誘導できるかどうかを調べたいと考えました。成長のための最適なレシピを見つけるため、科学者たちは河川水から藻類を分離し、細菌を取り除いて洗浄しました。その後、彼らはガラス製のフラスコの中で藻類を培養し、微小な細胞がどのように反応するかを見るために、条件を一つずつ慎重に変えていきました。彼らは、異なるレベルの酸性度、低温から高温までの温度、さまざまな明暗のサイクル、そして水中に吹き込まれたさまざまな濃度の二酸化炭素ガスをテストしました。

実験の結果、藻類が旺盛に成長する明確な条件のセットが明らかになりました。細胞は、水がpH 8の弱アルカリ性で、温度が摂氏25度の快適な状態にあるときに最もよく成長しました。また、彼らは夜よりも長い一日、具体的には16時間の光と8時間の暗闇のサイクルを好み、空気中の二酸化炭素濃度が2パーセントのときに最も活発に成長しました。これらの特定の条件下で、藻類は16日後に最大サイズに達しました。この最適な環境において、研究者たちは、藻類が単によく成長しているだけでなく、エネルギーとプラスチックの構成要素を蓄積していることも発見しました。乾燥させた細胞には、重量比で17パーセントの脂質と11パーセントのPHAが含まれていました。これは、これらの条件下で育てられた単一の藻類のバッチから、燃料とプラスチック材料の両方を収穫できる可能性があることを意味します。

この発見は、ヤムナー川で見つかったこの特定の種類の藻類が、これら両方の価値ある材料を同時に生産するために研究され、最適化された初めての事例であるため、非常に重要です。他の研究では、一つの目的のために藻類を育てる方法について調査されてきましたが、この研究は、同じ細胞のバッチが二重の目的を果たすことができることを示しており、これにより持続可能な製品を作るプロセスをより効率的かつ安価にできる可能性があります。研究者たちは、藻類が幅広い条件に対応できる一方で、特定されたpH、温度、光、二酸化炭素の組み合わせが最高の収量を産出したと述べています。この研究は、この土着の菌株が、廃棄物と日光を有用な製品へと変える循環型経済を実現するために、バイオリファイナリーのような大規模な操業に使用できる可能性を裏付けています。この成果は、これらの結果が工業規模でも当てはまるかどうかを確認するために、より大規模で制御されたタンク内で藻類をテストするという、将来のステップへの基礎を築くものです。