Descripción del proyecto
Los biorreactores de microalgas se dejan llevar
Las microalgas fotosintéticas, o algas microscópicas, están atrayendo la atención mundial por su amplio potencial de aplicación como fuentes renovables, sostenibles y económicas de productos para ámbitos como la energía renovable, los bioplásticos y los biofármacos. Las microalgas suelen realizar su «trabajo» en biorreactores, en los que se cultivan como suspensiones de células vivas y móviles. A fin de mejorar el rendimiento y la eficacia de estos sistemas de biorreactores es necesario conocer en detalle la dinámica del flujo en estas suspensiones vivas. El equipo del proyecto Flow4Algae, financiado con fondos europeos, caracterizará las microalgas vivas en flujos turbulentos, sus comportamientos en interfaces sólidas y libres y cómo el flujo de cizallamiento afecta a la motilidad. Los resultados permitirán aprovechar la motilidad celular para variar elementos en los biorreactores y evitar la formación de biopelículas, además de facilitar la recolección de células.
Objetivo
Photosynthetic microalgae hold promise for the sustainable production of high-value products, bioplastics and biofuels. In bioreactors, suspensions of living, soft, and motile cells form an entirely new kind of fluids, which physiologically respond to the environment and the flow conditions. Fundamental knowledge of the flow dynamics of living suspensions is now urgently needed to develop new flow technologies for bioreactors. This project lays out an ambitious multi-scale experimental plan to establish the foundations of the fluid dynamics of living suspensions by revisiting three textbook aspects of flow: (1) turbulence, (2) the dynamics at solid and free interfaces and (3) the response to shear. This endeavour faces a new paradigm in complex flows, where fluid dynamics and cell physiology on different length scales, are deeply entwined. I will tackle this problem with a unique set of multi-scale experiments combining advanced flow diagnostics and rheology tools with new microfluidics and 3-D cell tracking recently developed in my group. These experiments will yield the first tracking measurements of living microalgae in a turbulent flow, and reveal what happens when motile cells on the small scale meet the turbulence cascade. Tracking experiments will provide new insight into the interactions of microalgae with free and textured surfaces, and, combined with rheology, show how shear flow affects cell motility and inversely how motility affects the response to shear of the suspension. Together, these experiments will uncover the interrelations between flow, cell physiology and growth, and determine how cell motility can be leveraged to optimize the turbulent mixing conditions in bioreactors, avoid biofilm formation and mediate cell harvesting.
Ámbito científico
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-AG - HORIZON Action Grant Budget-BasedInstitución de acogida
2628 CN Delft
Países Bajos