Advanced

Microalgae biomass grown on wastewater shows potential as biostimulant and biofertiliser

Alling, Teodor (2020) BION02 20201
Degree Projects in Biology
Abstract
Microalgal biomass may provide sustainably produced biostimulant and biofertilising products thanks to their significant phytohormone and nutrient contents. Previous research has successfully cultivated pilot-scale Chlorella vulgaris and Scenedesmus sp. biomass on wastewater in a pilot pond in Umeå, Sweden, while simultaneously removing nutrients and other pollutants. Intact cells (“IC”), broken cells (“BC”), and harvest supernatant (“SN”) from similarly produced biomass was applied to tomato and barley seeds, and seed-stimulating effects were evaluated. In addition, composted microalgal biomass of polycultural algal harvests as well as one containing only Scenedesmus sp. were used to pot tomato, pine, and spruce seedlings, and growth and... (More)
Microalgal biomass may provide sustainably produced biostimulant and biofertilising products thanks to their significant phytohormone and nutrient contents. Previous research has successfully cultivated pilot-scale Chlorella vulgaris and Scenedesmus sp. biomass on wastewater in a pilot pond in Umeå, Sweden, while simultaneously removing nutrients and other pollutants. Intact cells (“IC”), broken cells (“BC”), and harvest supernatant (“SN”) from similarly produced biomass was applied to tomato and barley seeds, and seed-stimulating effects were evaluated. In addition, composted microalgal biomass of polycultural algal harvests as well as one containing only Scenedesmus sp. were used to pot tomato, pine, and spruce seedlings, and growth and yield were evaluated. C. vulgaris treatments caused faster germination time than Scenedesmus treatments, and in particular IC and SN of this strain caused significantly faster germination times, compared to control (water). While the size of the biostimulating effect is small, it is an interesting potentially valuable use of this biomass that could be investigated further. Scenedesmus sp. fertilised tomatoes grew almost as well and gave similar yield as positive control (chemical fertiliser) but showed some chlorosis. Polyculture fertilized tomatoes showed chlorosis and necrosis and were lighter than other treatments. Biofertilised pine and spruce grew similarly to positive control, but with stunted growth in some cases, along with slight chlorosis. Algal biomass generated by the pilot in Umeå should be further formulated and experimentation upscaled. This study adds valuable knowledge towards integrating microalgal cultivation in industry by finding additional value in algal biomass. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Kan mikroalger boosta växtproduktion utan att förstöra ekosystem?

Encelliga mikroalger lever på solljus och näring i vatten, och kan växa till sig på nolltid. Att odla mikroalger har länge varit ett populärt forskningsområde eftersom cellerna kan producera värdefulla molekyler till t.ex. mat, kosmetika, eller bränsle. Dessutom kan deras förmåga att ta upp näring från det omgivande vattnet användas i vattenreningssyfte. Forskare vid SLU Umeå har anlagt bassänger där stora mängder mikroalger odlas på kommunalt avloppsvatten. Den skördade biomassan kan eventuellt användas i ovan nämnda områden, men kan den också användas som gödsel till växtproduktion?

Biostimulant kallar man ett ämne som stimulerar grodd, tillväxt, eller skörd hos... (More)
Kan mikroalger boosta växtproduktion utan att förstöra ekosystem?

Encelliga mikroalger lever på solljus och näring i vatten, och kan växa till sig på nolltid. Att odla mikroalger har länge varit ett populärt forskningsområde eftersom cellerna kan producera värdefulla molekyler till t.ex. mat, kosmetika, eller bränsle. Dessutom kan deras förmåga att ta upp näring från det omgivande vattnet användas i vattenreningssyfte. Forskare vid SLU Umeå har anlagt bassänger där stora mängder mikroalger odlas på kommunalt avloppsvatten. Den skördade biomassan kan eventuellt användas i ovan nämnda områden, men kan den också användas som gödsel till växtproduktion?

Biostimulant kallar man ett ämne som stimulerar grodd, tillväxt, eller skörd hos växter, men inte genom näringstillförsel. Något som är nyttigt för en växt på grund av näring kallar vi ju för gödsel! Det dessa två sorters produkter har gemensamt är alltså att de är användbara om man vill odla växter, vilket vi vill inom jord- och skogsbruket. Särskilt användbara är de om de är hållbart producerade och inte leder till skadade ekosystem…

Hållbara alger
Vart kommer mikroalgerna in? Flera arter av mikroalger har visats producera likadana hormoner som de högre växter använder för sin tillväxt. Detta gör dem till potentiala kandidater för användning som biostimulant. Mikroalger innehåller dessutom en massa näring, såsom kväve och fosfor, vilket växter älskar. Jag undersökte således om mikroalger odlade på avloppsvatten går att använda som biostimulant och biogödsel. Jag utsatte frön från tomat och korn för biostimulant gjord på grönalgerna Chlorella och Scenedesmus, samt odlade tomat, gran och tall på biogödsel gjord på algerna.

Vad tyckte växterna?
Tomat- och kornfrön som fick Chlorella – biostimulant grodde lite snabbare än en kontroll som bara fick vatten. Scenedesmus orsakade något långsammare grodd. Intressant! Alg-gödslade plantor växte genom hela säsongen, vilket antyder att de kunde leva på näringen från algerna. De blev dock något missfärgade, och växte sig inte alltid lika stora och starka som plantor som hade fått konventionellt konstgödsel att avnjuta. Det kan betyda att något näringsämne i algblandningen var begränsat eller otillgängligt. Exakt vilket det kan vara undersöks i skrivande stund och kom inte med här!

Detta är värdefulla resultat som visar betydelsen av den hållbara produktionen av mikroalger för ett av många tillämpningsområden. Som alltid krävs vidare undersökning, och eventuellt högre doser för att nå rätt näringsnivåer. Om de kan produceras billigare än konventionellt gödsel så kan mikroalgerna så småningom bidra till ett grönare jordbruk.

Masterexamensprojekt i Biologi 45 hp 2020
Biologiska institutionen, Lunds universitet

Handledare: Francesco Gentili
Institutionen för skogens biomaterial och teknologi (SBT), Sveriges Lantbruksuniversitet Umeå (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Alling, Teodor
supervisor
organization
course
BION02 20201
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
9038704
date added to LUP
2021-01-28 14:11:13
date last changed
2021-01-28 14:11:13
@misc{9038704,
  abstract     = {Microalgal biomass may provide sustainably produced biostimulant and biofertilising products thanks to their significant phytohormone and nutrient contents. Previous research has successfully cultivated pilot-scale Chlorella vulgaris and Scenedesmus sp. biomass on wastewater in a pilot pond in Umeå, Sweden, while simultaneously removing nutrients and other pollutants. Intact cells (“IC”), broken cells (“BC”), and harvest supernatant (“SN”) from similarly produced biomass was applied to tomato and barley seeds, and seed-stimulating effects were evaluated. In addition, composted microalgal biomass of polycultural algal harvests as well as one containing only Scenedesmus sp. were used to pot tomato, pine, and spruce seedlings, and growth and yield were evaluated. C. vulgaris treatments caused faster germination time than Scenedesmus treatments, and in particular IC and SN of this strain caused significantly faster germination times, compared to control (water). While the size of the biostimulating effect is small, it is an interesting potentially valuable use of this biomass that could be investigated further. Scenedesmus sp. fertilised tomatoes grew almost as well and gave similar yield as positive control (chemical fertiliser) but showed some chlorosis. Polyculture fertilized tomatoes showed chlorosis and necrosis and were lighter than other treatments. Biofertilised pine and spruce grew similarly to positive control, but with stunted growth in some cases, along with slight chlorosis. Algal biomass generated by the pilot in Umeå should be further formulated and experimentation upscaled. This study adds valuable knowledge towards integrating microalgal cultivation in industry by finding additional value in algal biomass.},
  author       = {Alling, Teodor},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Microalgae biomass grown on wastewater shows potential as biostimulant and biofertiliser},
  year         = {2020},
}