Co-cultures with acetate as an intermediate

Abstract

Microbes are used in the production of numerous different products and can be modified to fit into multiple different processes. Some of these microbes produce or consume acetate. Using microbes to produce acetate especially in anaerobic con-dition is a possible way to fixate CO2. These microbes are utilized in metal industry to process side product gasses. This way harmful gasses are converted into less harmful and even useful molecules.

This bachelor’s thesis is a literature review, which discusses co-cultures with acetate as the intermediate product. The literature reviews material consists of studies and scientific articles about microbes and microbe co-cultures. In the thesis, the mi-crobes used in the co-culture are shortly introduced after which the co-cultures are reviewed. The focus in the co-cultures is the amount of acetate being produced. In the future, using these co-cultures the microbe producing the acetate could be op-timized and manipulated to produce even more acetate.

In the literature review, it was noticed that no co-cultures, which had acetate as the intermediate, using only CO2 and H2 were successfully performed or researched. On the other hand, co-cultures that used synthetic gas mixtures, which include N2 and CO in addition to CO2 and H2, were successful. These successful co-cultures used microbes that can grow using CO2 and H2, which suggests a possibility to modify the successful co-cultures to the preferred growing environment. In other words, acetate producing and consuming microbes have not yet been grow using only CO2 and H2, but the scientific literature suggests that is possible.

Mikrobeja käytetään lukuisien eri aineiden tuotannossa, ja niitä pystytään muokkaamaan moneen eri prosessiin soveltuvaksi. Osa mikrobeista tuottavat tai kuluttavat asetaattia. Mikrobien käyttö asetaatin tuotannossa etenkin anaerobisissa olosuhteissa on mahdollinen hiilidioksidia sitova tapa tuottaa asetaattia. Mikrobeja on hyödynnetty aikaisemmin paljon esimerkiksi metalliteollisuuden sivukaasujen käsittelyssä. Tällä tavalla pystytään tekemään haitallisista molekyyleistä mikrobien avulla vähemmän haitallisia ja jopa hyödyllisiä molekyylejä.

Tämä kandidaatintyö on kirjallisuuskatsaus, jossa käsitellään kahden mikrobin soluviljelmää, jossa on asetaatti välituotteena. Kirjallisuuskatsauksen aineisto koostuu soluista ja soluviljelmistä tehdyistä tutkimuksista ja tieteellisistä artikkeleista. Työssä esitellään lyhyesti mikrobit, joita soluviljelyissä on käytetty. Lisäksi työssä käsitellään ja tutkitaan näiden mikrobien yhteisiä soluviljelyjä. Näiden soluviljelmien tutkimisessa pyritään erityisesti huomioimaan tuotetun asetaatin määrä. Näiden lupaavien soluviljelmien avulla asetaattia tuottavaa mikrobia voitaisiin tulevaisuudessa kehittää ja muokata, jotta mikrobi tuottaisi enemmän asetaattia.

Kirjallisuuskatsauksessa huomattiin, että soluviljelmissä, joissa mikrobit käyttävät vain vetyä ja hiilidioksidia samalla tuottaen välituotteeksi asetaattia, ei ole toteu-tettu onnistuneesti. Soluviljelyt, jotka käyttävät esimerkiksi teollisuuden sivukaasuja, on sen sijaan toteutettu, mutta ne sisältävät typpeä ja hiilimonoksidia lisäksi vetyä ja hiilidioksidia. Tästä huolimatta nämä soluviljelmät käyttivät mikrobeja, jotka kykenevät kasvamaan pelkästään vedyn ja hiilidioksidin avulla, mikä viittaa mahdollisuuteen, että nämä soluviljelmät pystyttäisiin muokkaamaan toimimaan halutuissa olosuhteissa. Toisin sanoen asetaattia tuottavan ja kuluttavan kahden mikrobin yhteisviljelyyn pelkällä vedyllä ja hiilidioksidilla olevan mahdollista, mutta sitä ei ole vielä tutkittu tai toteutettu.