Лаборатория биотехнологии микроводорослей

РУКОВОДИТЕЛЬ:

ГАБРИЕЛЯН
Давид Александрович

заведующий лабораторией,
старший научный сотрудник,
кандидат технических наук

Телефон: +7 (499) 678-54-00, внутр. 370
E-mail: gabrielanda@ifr.moscow
Профиль на E-library
Профиль на Researchgate

СОТРУДНИКИ:

ИССЛЕДОВАНИЯ:

Основные направления работы:

• проведение экспериментов по масштабированию процессов культивирования потенциально ценных штаммов микроводорослей и цианобактерий;
• изучение вопросов утилизации СО2 для разработки эффективных биотехнических систем захвата углекислого газа;
• разработка, оптимизация и апробация полупромышленных и промышленных фотобиореакторов для производства целевых продуктов;
• отработка технологического цикла накопления биомассы и получения целевых продуктов.

Объекты исследований:

В качестве объектов исследования выступают микроводоросли и цианобактерии из коллекции IPPAS (УНУ КМЦ) ИФР РАН, а также фотобиореакторы и системы интенсивного культивирования микроводорослей и цианобактерий как биотехнические системы.

Методы исследований:

• прямое наблюдение и анализ экспериментальных результатов;
• стандартные методы культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов;
• методы оптической и цифровой микроскопии;
• методы спектрофотометрического анализа;
• численное моделирование физических процессов;
• 3D моделирование и прототипирование узлов и технических решений.

Ключевые достижения:

1. Отработка технологического цикла получения сырьевой биомассы и продуктов на основе микроводорослей и цианобактерий в пилотном масштабе (до 100 л).
2. Определение эффективности утилизации углекислого газа в плоскостных реакторах лабораторного и пилотного объемов (до 100 л).
3. Разработка собственной линейки фотобиореакторов и лабораторных систем интенсивного культивирования.

ПУБЛИКАЦИИ:

Наиболее значимые публикации за последние 5 лет:

1. Gabrielyan D.A., Gabel, B.V., Sinetova M.A., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Shcherbakova N.V., Los D.A. (2022) Optimization of CO₂ supply for intensive cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in the laboratory and pilot-scale flat-panel photobioreactors. Life 12(10), 1469.
2. Gabrielyan D.A., Sinetova M.A., Gabel, B.V., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Rodionova M.V., Bedbenov V.S., Shcherbakova N.V., Los D.A. (2022) Cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C‐1 in flat‐panel photobioreactors: From a laboratory to a pilot scale. Life 12: 1309
3. Gabrielyan, D.A., Sinetova, M.A., Gabrielyan, A.K., Bobrovnikova, L.A., Bedbenov, V.S., Starikov, A.Yu., Zorina, A.A., Gabel, B.V., Los, D. A. (2023) Laboratory System for Intensive Cultivation of Microalgae and Cyanobacteria. Russ J Plant Physiol, 70(2): 202-213.
4. Krivina, E.S., Bobrovnikova, L.A., Temraleeva, A.D., Markelova, A.G., Gabrielyan, D.A., & Sinetova, M.A. (2023) Description of Neochlorella semenenkoi gen. et. sp. nov. (Chlorophyta, Trebouxiophyceae), a novel Chlorella-like alga with high biotechnological potential. Diversity 15(4), 513.
5. Kupriyanova, E.V.; Sinetova, M.A.; Gabrielyan, D.A.; Los, D.A. The Freshwater Cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 Does Not Require an Active External Carbonic Anhydrase. Plants 2024, 13, 2323.

Наиболее значимые публикации за все время:

1. Gabrielyan D.A., Gabel, B.V., Sinetova M.A., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Shcherbakova N.V., Los D.A. (2022) Optimization of CO₂ supply for intensive cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in the laboratory and pilot-scale flat-panel photobioreactors. Life 12(10), 1469.
2. Gabrielyan D.A., Sinetova M.A., Gabel, B.V., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Rodionova M.V., Bedbenov V.S., Shcherbakova N.V., Los D.A. (2022) Cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C‐1 in flat‐panel photobioreactors: From a laboratory to a pilot scale. Life 12: 1309
3. Gabrielyan, D.A., Sinetova, M.A., Gabrielyan, A.K., Bobrovnikova, L.A., Bedbenov, V.S., Starikov, A.Yu., Zorina, A.A., Gabel, B.V., Los, D. A. (2023) Laboratory System for Intensive Cultivation of Microalgae and Cyanobacteria. Russ J Plant Physiol, 70(2): 202-213.
4. Krivina, E.S., Bobrovnikova, L.A., Temraleeva, A.D., Markelova, A.G., Gabrielyan, D.A., & Sinetova, M.A. (2023) Description of Neochlorella semenenkoi gen. et. sp. nov. (Chlorophyta, Trebouxiophyceae), a novel Chlorella-like alga with high biotechnological potential. Diversity 15(4), 513.
5. Kupriyanova, E.V.; Sinetova, M.A.; Gabrielyan, D.A.; Los, D.A. The Freshwater Cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942 Does Not Require an Active External Carbonic Anhydrase. Plants 2024, 13, 2323.

НАУЧНЫЕ ПРОЕКТЫ:

УСЛУГИ:

Перечень услуг:

1. исследование продуктивности культур в фотобиореакторах;
2. исследование возможности масштабирования перспективных культур — продуцентов ценных биологически активных веществ;
3. оптимизация условий культивирования и процессов пост-обработки суспензии микроводорослей и цианобактерий для накопления и получения целевого продукта;
4. отработка технологического цикла накопления целевого продукта и получения сырьевой биомассы с желаемым составом;
5. разработка фотобиореакторов и лабораторных систем интенсивного культивирования с заданными параметрами;
6. испытание фотобиореакторных систем различного назначения;
7. подбор методов и режимов массового культивирования для заданного штамма микроводоросли или цианобактерии.

Перечень оборудования:

1. лабораторная система интенсивного культивирования (ЛСИК) до 36 сосудов (собственная разработка);
2. фотобиореакторы плоскостного типа: 5, 18, 70, 100, 200 л (собственная разработка);
3. стенд для отработки режимов массового культивирования и исследование масштабирования наработки биомассы (собственная разработка);
4. проточная трубчатая центрифуга GQ75-Y (до 20 000 об/мин, 2 литра объем чаши, 1,2 кВт, Китай-Россия);
5. лиофильная сушилка Labconco (до 6 литров, −50°С, США);
6. система водоподготовки (3-х ступенчатая первичная фильтрация, фильтр обратного осмоса, УФ-обеззараживатель, накопительные водонагреватели и др.);
7. система газовоздушной подготовки: многоканальные газосигнализаторы, датчики СО2, O2, СО, SOx, NOx и других газов (ЭКСИС, Россия), система ротаметров и смесителей и др.;
8. перистальтический насос для подачи и разлива суспензии BT600-2J (Longer Pump, Китай).

ФОТОГАЛЕРЕЯ:

ИСТОРИЯ:

Лаборатория биотехнологии микроводорослей основана 01 апреля 2024 г. и входит в Отдел молекулярных биосистем. Основу лаборатории составили научные сотрудники, перешедшие в нее из Лаборатории экофизиологии микроводорослей (с коллекцией IPPAS).

Направление биотехнологии микроводорослей в ИФР РАН развивается с начала 70-х годов прошлого столетия. Большая плеяда именитых ученых работала по данной тематике на заре космонавтики, вклад которых сложно переоценить. Среди них: Семененко В.Э., Владимирова М.Г., Ничипорович А.А., Цоглин Л.Н., Габель Б.В., Пронина Н.А. и многие другие.

Бурное развитие техники и автоматики в 21 веке, а также активное накопление новых знаний о фотосинтезирующих микроорганизмах подстегивает и развивает направление, привлекая внимание бизнеса и производства к практическим применениям биотехнологии микроводорослей. Кроме того, экологическая повестка создает общий вектор для решения проблем загрязнения воздуха, воды и дефицита продовольственных продуктов, что требует развития природопободных технологий такого рода. С 2017 г. в ИФР РАН разработки фотобиореакторных систем стали модернизироваться и существенно изменяться с учетом современных возможностей и необходимости получения продуктов практического применения. Сегодня изучение возможностей массового (промышленного) культивирования ценных штаммов микроводорослей и цианобактерий особенно актуально. Примечательно, что в Лаборатории биотехнологии микроводорослей все исследования проходят с применением разработанных сотрудниками ИФР РАН фотобиореакторах. Главные задачи подразделения: отработка технологической цепочки интенсивного культивирования, получение конечного продукта и запуск собственного опытного производства для практического применения результатов НИР и НИОКР, проводимых в институте.