Проект 435nm

Мы занимаемся разработкой технологии автоматической и энергоэффективной культивации микроводорослей, одноклеточных фотосинтезирующих организмов, например из родов Chlorella, Arthrospira или иных.

Проект 435nm возник как новый подход к созданию биологической системы жизнеобеспечения (БСЖО), необходимой для полетов за пределы околоземной орбиты. В том случае, когда сроки межпланетных экспедиций измеряются месяцами и годами, и нет возможности пополнить запасы воздуха, воды и пищи для экипажа, то становится необходимым создавать в корабле или на планетарной базе замкнутый круговорот веществ, как в биосфере Земли, но только в миниатюре. Наиболее выгодный вариант в том случае, когда есть ограничения на габариты и энергопотребление, это микроводоросли.

В Москве, в ИМБП РАН, и в Красноярске, в Институте Биофизики СО РАН, были проведены большие комплексы теоретических и экспериментальных работ по созданию БСЖО человека на основе хлореллы. В ходе этих экспериментов испытатели жили в гермообъемах, воздух, вода и частично пища в которых возобновлялись с помощью систем на основе фотобиореакторов, установок, в которых культивировались микроводорослей.

Однако эти установки так до сих пор не получили распространения в реальных космических полетах, в первую очередь из-за того, что действительно дальние космические полеты до сих не осуществляются. Кроме того, использовавшиеся в качестве источника света для роста культуры дуговые лампы обладали чрезвычайно низким КПД.

Появление в последние десятилетия мощных энергоэффективных светодиодов и средств автоматики позволяет по-новому взглянуть на задачу создания автоматического и энергоэффективного фотобиореактора, пригодного для создания космической БСЖО.

Кроме того, культивация микроводорослей может найти применение и на Земле. В настоящее время они начинают применятся для очистки воздуха от углекислого газа, для биологической очистки сточных вод, а также для производства растительного белка, полиненасыщенных жирных кислот и антиоксидантов для человека и животных.

С 2016 года мы создаем серию автоматических фотобиореакторов, пригодных для культивирования микроводорослей фармакологического качества. В настоящее время наилучшие показатели обеспечивает установка 402.3

Полученные в ходе работы установки 402.3 результаты находятся на высоком мировом уровне. В накопительном режиме достигнута мгновенная удельная продуктивность порядка 15-18 г/л/сутки.

Полученные результаты достигнуты в тесном взаимодействии с ИМБП РАН и Биологическим факультетом МГУ.

Проект 435nm на основе полученного опыта эксплуатации ведет разработку установки большего объема, пригодной для обеспечения дыхания человека.

Предположительный объем культуры в создаваемой установке - до 50 литров. Пневмогидросхема представлена ниже.

Параллельно с разработкой установки для дыхания человека идет поиск коммерческих применений разрабатываемой технологии.

По литературным данным, возможны как минимум следующие коммерческие применения разрабатываемой технологии культивации микроводорослей:

1. Использование получаемой биомассы в качестве корма для сельскохозяйственных животных.
2. Использование получаемой биомассы в качестве биодобавки к пище для человека.
3. Выделение из биомассы антиоксидантов и различных пигментов: бета-каротина, астаксантина, фукоксантина и прочих, которые используются в фармакологии и косметологии.
4. Очистка воздуха от углекислого газа и выработка кислорода с помощью создаваемых фотобиореакторов.
5. Очистка сточных вод с помощью создаваемых фотобиореакторов.
6. Создание замкнутых биологических систем жизнеобеспечения для дальних космических полетов.

По тем же данным, наиболее коммерчески перспективной выглядит вариант №3, выделение субстанций для фармакологии и косметологии.

Получить более подробную информацию о проекте можно у руководителя проекта Александра Шаенко.