Mikroorganizmi u proizvodnji biogoriva (269572)
Nositelj predmeta
Opis predmeta
Globalna promjena klime povezana s akumulacijom stakleničkih plinova izaziva zabrinutost vezanu uz korištenje fosilnih goriva kao glavnog izvora energije. Kako bi se ublažile klimatske promjene i iskoristili obnovljivi izvori energije, jedno od najprihvatljivijih rješenja zasniva se na iskorištavanju sposobnosti mikroorganizama da koriste obnovljive izvore energije za sintezu biogoriva. Kroz ovaj predmet, student će dobiti uvid u ulogu mikroorganizama u proizvodnji biogoriva, njihovim metaboličkim procesima važnim za produkciju biogoriva i bioplina te kako mikroorganizmi mogu biti eksploatirani za proizvodnju nove generacije biogoriva koja se temelji na sposobnosti bakterija i mikorskopskih gljiva da iskorištavaju lignocelulozu, fiksiraju CO2, produciraju ili iskorištavaju metan proizveden na odlagalištima ili tijekom sanacije otpadnih voda. Osim toga, kroz ovaj predmet bit će dobiven uvid u postupke genetičke manipulacije mikroorganizama za efikasnu produkciju biogoriva.
Vrsta predmeta
- Diplomski studij / Obnovljivi izvori energije u poljoprivredi (Izborni predmet, 4. semestar, 2. godina)
ECTS: 3.00
Engleski jezik: R1
E-učenje: R1
Sati nastave: 30
Predavanja: 20
Laboratorijske vježbe: 6
Seminar: 4
Izvođač predavanja
- doc. dr. sc. Ivana Rajnović
- dr. sc. Sanja Kajić
- prof. dr. sc. Mirna Mrkonjić Fuka
Izvođač vježbi
- doc. dr. sc. Ivana Rajnović
- dr. sc. Sanja Kajić
Izvođač seminara
- dr. sc. Sanja Kajić
- doc. dr. sc. Ivana Rajnović
Ocjenjivanje
Dovoljan (2): 60-70%
Dobar (3): 71-80%
Vrlo dobar (4): 81-90%
Izvrstan (5): 91-100%
Uvjeti za dobivanje potpisa
Odslušana predavanja i odrađene vježbe.
Opće kompetencije
Studenti se upoznaju sa suvremenim dostignućima na području mikrobne ekologije i aplikaciji mikroorganizama u proizvodnji biogoriva.
Oblici nastave
- Predavanja
- Provjere znanja
- Laboratorijske vježbe
- Seminari
Ishodi učenja i način provjere
| Ishod učenja | Način provjere |
|---|---|
| Definirati pojmove vezane uz mikrobiološke procese proizvodnje biogoriva | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
| Identificirati postojeće tehnologije za proizvodnju biogoriva i razumjeti kao utječu na okoliš | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
| Razumjeti važnost i potencijal mikroorganizama u proizvodnji biogoriva | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Seminar. Pismeni ispit. |
| Identificirati metaboličke puteve značajne za sintezu biogoriva | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
| Razumjeti biokemijsku pozadinu koja ograničava sintezu biogoriva u mikroorganizmima i mogućnost optimizacije procesa | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
| Definirati mikrobne enzime uključene u razgradnju celuloze i hemiceluloze | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
| Identificirati prirodne sredine koje celulolitički mikroorganizmi nastanjuju | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
| Razumjeti i primijeniti nove tehnologije u proizvodnji mikrobne biomase i biogoriva | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
| Objasniti postupke i razumjeti važnost genetičke manipulacije mikroorganizama za maksimalnu produkciju biogoriva | Aktivno sudjelovanje studenata tijekom predavanja. Pismeni ispit. |
Način rada
Obveze nastavnika
Redovito održavanje predavanja, seminara i vježbi
Obveze studenta
Redovito pohađanje nastave. Polaganje pismenog i po potrebi usmenog ispita
Polaganje ispita
| Elementi praćenja | Maksimalno bodova ili udio u ocjeni | Bodovna skala ocjena | Ocjena | Broj sati izravne nastave | Ukupni broj sati rada prosječnog studenta | ECTS bodovi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pismeni ispit | 100% |
do 59% 60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Nedovoljan (1) Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
30 | 180 | 3 |
| Elementi praćenja | Opis | Rok | Nadoknada |
|---|---|---|---|
| Pismeni ispit | Pismeni ispit u ispitnom roku. U slučaju da student izrazi želju za korekciju ocjene bit će organiziran usmeni ispit. Ukupna ocjene temeljit će se na rezultatima pismenih ispita i usmenom ispitu u doprinosu od po 50% u ukupnoj ocjeni. | Redoviti ispitni rok. | Slijedeći ispitni rok. |
Tjedni plan nastave
- Uloga mikroorganizama u proizvodnji biogoriva i bioplina; glavne skupine mikroorganizama uključene u produkciju biogoriva; metanogeneza i metanotrofija
- Kratak pregled postojećih supstrata i tehnologija za mikrobnu proizvodnju biogoriva; prednosti i nedostaci biogoriva i njihov utjecaj na okoliš
- Mikrobni metabolizam. Fermentacije i respiracije. Mikrobni enzimi. Hidrolitički enzimi – sinteza i aktivnost unutarstaničnih i izvanstaničnih enzima
- Pregled najvažnijih metaboličkih puteva za sintezu etanola i elongaciju lanaca C – spojeva i mikroorganizma koji ih posjeduju.
- Određivanje enzimatske aktivnosti. Mjerenje dehidrogenazne aktivnosti i određivanje suhe tvari.
- Određivanje enzimatske aktivnosti. Mjerenje dehidrogenazne aktivnosti. Očitavanje i analiza rezultata.
- Celulolitički mikroorganizmi - gdje se mogu naći i uvjeti u kojima sintetiziraju celulaze.
- Pregled enzima koji sudjeluju u razgradnji celuloze i hemiceluloze i njihove karakteristike
- Određivanje ukupnog broja bakterija i broja celulolitičkih bakterija. Priprema i mikroskopiranje preparata.
- Određivanje broja celulolitičkih gljiva. Mikorskopiranje preparata.
- Mikrobna biomasa kao supstrat za proizvodnju biodizela i bioplina; pročišćavanje otpadnih voda; produkcija „uljevitih“ mikroorganizama
- Heliokultura kao nova tehnologija za proizvodnju biodizela; fotobioreaktori; genetički inžinjering i mutageneza u cilju proizvodnje biodizela
- Umnažanje mikorbne biomase. Priprema preparata i mikorskopiranje cijanobakterija i algi.
- Aspergillus niger – tvornica enzima za proizvodnju druge generacije biogoriva
- Metagenomika i genetički rekombinacija u cilju maksimalne produkcije biogoriva
Preporučena literatura
- A. N. Glazer and H. Nikaido „Microbial Biotechnology – Fundamentals of Applied Microbilogy“, Cambridge University Press, 2007
- R.P. Dick „Methods of Soil Enzymology“. Soil Science Society of America : Madison, WI, 2011