20.500.12556/RUL-174016 Primerjava učinkovitosti žetve mikroalg z elektrokemijskimi postopki na osnovi aluminija in grafita magistrsko delo Comparison of the efficiency of microalgae harvesting using electrochemical processes based on aluminium and graphite master thesis Uvod: Mikroalge, gojene s pomočjo algnih tehnologij, predstavljajo pomembno surovino v različnih sektorjih, vključno s kmetijstvom. Največji izziv pri produkciji mikroalg v algnih tehnologijah je žetev zaradi visokih stroškov in neučinkovitosti procesov. Namen: Namen magistrskega dela je uspešno požeti oz. zgostiti in ločiti rastni medij za gojenje mikroalg od biomase mikroalg na laboratorijski skali. Uspešna žetev mikroalgne biomase je namreč ključni korak v primeru ponovne uporabe mikroalgne biomase v kmetijstvu. Za ločevanje obeh faz smo uporabili elektrokemijske postopke, pri katerih smo želeli izločiti oz. zmanjšati tveganje za nastanek strupenih snovi med procesom žetve. V ta namen smo primerjali učinkovitost žetve mikroalgne biomase ob uporabi aluminijevih elektrod, ki izločajo kovinske ione, in elektrod iz grafita, ki je inerten material. Metode dela: Učinkovitost žetve smo preverjali na laboratorijsko gojeni združbi mikroalg ter na okoljskem vzorcu mikroalgno-bakterijske združbe iz visoko-pretočnega algnega bazena iz Centralne čistilne naprave Ajdovščina. Poskuse smo izvedli v laboratoriju pod ključnimi pogoji za izvedbo poskusa: elektrodni material (aluminij, aluminij-grafit, grafit), električna napetost (5, 8, 10 V) in čas žetve (4 in 8 min). Za vsakega od elektrodnih materialov smo pri vsaki napetosti in času izvedli tri ponovitve poskusa. Učinkovitost žetve smo določali z merjenjem absorbance pri 680 in 750 nm ter skupnih suspendiranih trdnih snovi in skupnih trdnih snovi. Rezultati: Najvišjo učinkovitost žetve laboratorijskega vzorca (58,0 %) smo dosegli z uporabo aluminijeve elektrode pri napetosti 10 V in času 4 min. Z aluminij-grafitno in grafitno elektrodo pri večini poskusov na laboratorijskih vzorcih žetev ni bila uspešna (učinkovitost pod 10 %). Najvišjo učinkovitost žetve okoljskega vzorca (~ 98 %) smo dosegli z uporabo aluminijeve elektrode pri vseh treh napetostih ob času 8 min. Primerljivo učinkovitost žetve okoljskega vzorca (96,8 %) smo dosegli z uporabo aluminij-grafitne elektrode pri napetosti 8 V in času 8 min. Ob uporabi grafitne elektrode je učinkovitost žetve okoljskega vzorca znašala največ 66,5 % pri napetosti 10 V in času 8 min. Razprava in zaključek: Na učinkovitost žetve ima največji vpliv sestava vzorca, nato elektrodni material, električna napetost in čas žetve. Z uporabo aluminij-grafitnih elektrod smo ob določenih pogojih dosegli primerljivo učinkovitost aluminijevim elektrodam, pri čemer smo v končnem produktu zmanjšali količino aluminijevih ionov za skoraj 90 % v primerjavi z aluminijevimi elektrodami. Za izboljšanje učinkovitosti žetve mikroalg se lahko elektrokemijski postopki kombinirajo z drugimi postopki žetve. Introduction: Microalgae, cultivated using algal technologies, represent an alternative raw material for various sectors, including agriculture. The biggest challenge in microalgae production is harvesting due to the high costs and inefficiency of the processes. Purpose: The aim of this master’s thesis is to successfully harvest the microalgal biomass, thereby separating it from the growth medium on a laboratory scale. Harvesting of microalgal biomass is a key step when reusing microalgal biomass in agriculture. For separating the two phases, we used electrochemical processes, with the aim of avoiding or minimizing the risk of toxic substance formation during the harvesting process. We compared the harvesting efficiency of microalgal biomass using aluminium electrodes, which release metal ions, and graphite electrodes, which are inert. Methods: We tested harvesting efficiency on laboratory-grown consortium of microalgae and on an environmental sample of a microalgae-bacterial consortium from the high-rate algal pond at the Central Wastewater Treatment Plant Ajdovščina. Experiments were conducted in the laboratory under key conditions for the experiment: electrode material (aluminium, aluminium-graphite, graphite), electric voltage (5, 8, 10 V), and harvesting time (4 and 8 min). For each electrode material, three replicates were performed at each voltage and time. Harvesting efficiency was determined by measuring absorbance at 680 and 750 nm and by determining total suspended solids and total solids. Results: The highest harvesting efficiency of the laboratory sample (58.0 %) was achieved using the aluminium electrodes at 10 V and 4 min. With the aluminium-graphite and graphite electrodes, harvesting in most laboratory experiments was unsuccessful (efficiency below 10 %). The highest harvesting efficiency of the environmental sample (~98 %) was achieved using the aluminium electrodes at all three voltages and 8 min. Comparable harvesting efficiency for the environmental sample (96.8 %) was achieved using the aluminium-graphite electrodes at 8 V and 8 minutes. Using the graphite electrodes, the maximum harvesting efficiency for the environmental sample was 66.5 % at 10 V and 8 min. Discussion and conclusion: The composition of the sample has the greatest impact on harvesting efficiency, followed by the electrode material, electric voltage, and harvesting time. Using aluminium-graphite electrodes under certain conditions, we achieved comparable efficiency to aluminium electrodes while reducing the amount of aluminium ions in the final product by almost 90 % compared to aluminium electrodes. To improve harvesting efficiency further, electrochemical processes can be combined with bioflocculation or filtration. magistrska dela sanitarno inženirstvo žetev mikroalg visoko-pretočni algni bazen fotobioreaktor Chlorella vulgaris elektrode master's theses sanitary engineering microalgae harvesting high-rate algal pond photobioreactor Chlorella vulgaris electrodes true false false [L. Klemenčič] Slovenski jezik Angleški jezik Magistrsko delo/naloga 2025-09-26 07:45:35 2025-09-26 07:45:46 2025-11-16 03:57:02 0000-00-00 00:00:00 2025 0 Ljubljana 0 Ljubljana 58 str., [4] str. pril. 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 614 152765 250519299 53398.pdf 53398.pdf 1 AC0093C6135513F992E11821706B86AF 3bb3b4e266fbf9e0dd576ed98631a6cb3bc23cbb6b9b6f92a2f64bb95854b077 dbff275d-9a9b-11f0-9328-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=218754 Zdravstvena fakulteta 0 0 0