Using different wavelengths and irradiance on the microalgae Acutodesmus obliquus batch culture

Abstract

BACKGROUND The quality of light, such as wavelength and the intensity affect the performance of algal growth and lipid production. Moreover, these variables also affect the lipids profile. To study the interrelation among these variables, Acutodesmus obliquus (Scenedesmus obliquus UTEX393) a microalga, was cultivated using illumination by light-emitting-diode surface mount device extensions emitting red (λ = 620–750 nm), yellow (λ = 570–590 nm), green (λ = 495–570 nm) and violet (λ = 380–450 nm) light. Additionally, each culture was illuminated at different light intensities (I1 = 8.75, I2 = 14.22 and I3 = 19.69 W m−2). Finally, all samples were analysed by GC-MS.

RESULTS The results showed: (1) the biomass production is directly proportional to the light intensity, e.g. at I3 = 19.69 W m−2 violet (36.80 mg L−1), yellow (25.49 mg L−1) and red (39.44 mg L−1) showed the major production; (2) however, the lipids were produced in minor amounts at major violet light intensity (3.64 mg L−1 at I3 = 19.69 W m−2); (3) the major lipids production (20.56 mg L−1) was obtained with red light at I3 = 19.69 W m−2 and (4) A. obliquus, under the parameters established was a good producer of lipids.

CONCLUSIONS The major amount of biomass was obtained at red, yellow and violet light; meanwhile, the low biomass production, using green light, was associated with inefficient absorption of green light by chlorophyll. Additionally, palmitic, linolenic and linoleic were the most produced lipids, establishing a dependence between light wavelength and irradiance with biomass and lipid production. These results support the use of wavelengths and intensities to produce a group of specific lipids according to the needs of different industries. © 2019 Society of Chemical Industry

ANTECEDENTES La calidad de la luz, como la longitud de onda y la intensidad, afectan el rendimiento del crecimiento de algas y la producción de lípidos. Además, estas variables también afectan el perfil de lípidos. Para estudiar la interrelación entre estas variables, Acutodesmus obliquus (Scenedesmus obliquus UTEX393), una microalga, se cultivó usando iluminación mediante extensiones de dispositivos de montaje en superficie con diodos emisores de luz que emitían rojo (λ = 620–750 nm), amarillo (λ = 570–590 nm), luz verde (λ = 495–570 nm) y violeta (λ = 380–450 nm). Además, cada cultivo se iluminó con diferentes intensidades de luz (I1 = 8,75, I2 = 14,22 e I3 = 19,69 W m−2). Finalmente, todas las muestras fueron analizadas por GC-MS.

RESULTADOS Los resultados mostraron: (1) la producción de biomasa es directamente proporcional a la intensidad de la luz, p. a I3 = 19.69 W m−2 violeta (36.80 mg L−1), amarillo (25.49 mg L−1) y rojo (39.44 mg L−1) mostraron la mayor producción; (2) sin embargo, los lípidos se produjeron en cantidades menores a una mayor intensidad de luz violeta (3,64 mg L−1 a I3 = 19,69 W m−2); (3) la mayor producción de lípidos (20.56 mg L−1) se obtuvo con luz roja a I3 = 19.69 W m−2 y (4) A. obliquus, bajo los parámetros establecidos fue un buen productor de lípidos.

CONCLUSIONES La mayor cantidad de biomasa se obtuvo a la luz roja, amarilla y violeta; mientras que la baja producción de biomasa, utilizando luz verde, se asoció con una absorción ineficiente de luz verde por parte de la clorofila. Adicionalmente, palmítico, linolénico y linoleico fueron los lípidos más producidos, estableciéndose una dependencia entre la longitud de onda de la luz y la irradiancia con la producción de biomasa y lípidos. Estos resultados respaldan el uso de longitudes de onda e intensidades para producir un grupo de lípidos específicos según las necesidades de las diferentes industrias. © 2019 Sociedad de la Industria Química