Технологии
Как мы выращиваем и исследуем биомассу
Подбираем условия выращивания, собираем биомассу и изучаем её характеристики. В каждом опыте фиксируем режим и результаты. Перед увеличением объёма проверяем, повторяются ли они в новых циклах.
Технологическая цепочка
Развиваем технологии культивирования, мониторинга и фотобиореакторные решения и оформляем права на результаты.
Опытная база
Газовихревой фотобиореактор и опытная база
Работаем с газовихревым фотобиореактором: организуем циркуляцию среды с учётом чувствительности клеток к повреждению, подбираем искусственное освещение и режимы выращивания. На опытной базе готовим опытные партии и оперативно меняем режимы и оборудование.
- Своё помещение и три каскада фотобиореакторов
- Фотобиореактор объёмом 200 л: опыт выращивания разных культур
- Больше года выращиваем в нём морскую диатомовую культуру на искусственной морской воде
- Лиофильная сушка биомассы — с начала 2026 года
Инженерные задачи
- Энергозатраты
- Безопасность оператора
- Автоматизация
- Удобство обслуживания
Над этими задачами работаем сейчас.
Вода, измерения, данные
Что измеряем и что разрабатываем
Культура и установка задают возможности процесса. Повторить удачный цикл помогают подготовленная вода, измерения и анализ партий. Проверим, могут ли модели помочь увеличить выход продукта и снизить затраты.
- Используем
Подготовленная вода
Состав природной воды меняется от источника к источнику и во времени. Мы выращиваем культуру на искусственной морской воде заданного состава, чтобы уменьшить эту изменчивость. Контроль исходной воды, солей и готового раствора помогает воспроизводить условия и сравнивать опыты между собой.
Ограничения
Для каждого нового источника воды нужны анализ, подходящая очистка и оценка расходов.
- Разрабатываем
Измерительный узел
Разрабатываем оптический измерительный узел. Его задача — получать сопоставимые сигналы о состоянии культуры чаще, чем позволяет ручной лабораторный анализ. Количественные оценки по этим сигналам появляются только после калибровки по пробам.
Ограничения
Оптический сигнал отражает клетки, пигменты и рассеяние света, поэтому содержание фукоксантина и другие показатели определяем соответствующими лабораторными методами.
- Разрабатываем
Опорный и экспресс-анализ
Опорный анализ фукоксантина — отделение пигмента от мешающих компонентов и количественное определение с проверенной калибровкой, например ВЭЖХ со стандартом. Его выполняет лаборатория, согласованная в программе работ. Экспресс-метод в разработке: он строится на сопоставлении спектров проб с опорными анализами тех же проб и нужен, чтобы оценивать партию между лабораторными проверками.
Ограничения
Экспресс-метод в разработке. Влажность, липиды, аминокислоты и загрязнения определяем отдельными методами. В паспорте партии указываем, чем получен результат: опорным анализом или экспресс-оценкой.
- Разрабатываем
Данные и модели
На рост и состав одновременно влияют свет, затенение клетками, вода, температура, питание, газообмен и отбор, а эффект изменения проявляется не сразу. Разрабатываем подход, при котором показания измерений, действия оператора, анализы партий и расход ресурсов связаны единым журналом. На этих данных модель должна научиться оценивать состояние культуры и прогнозировать результат допустимых изменений режима.
Ограничения
Начинаем с парных измерений и лабораторных проб, затем проверяем прогноз на новых циклах и даём рекомендации оператору. Управление режимом — следующий шаг.
Цикл улучшения
- 1Измерить
- 2Предложить изменение
- 3Провести опыт
- 4Проверить качество и затраты
- 5Повторить удачный режим
Цель — больше пригодного продукта при меньших полных затратах. Режимы сравниваем в независимых циклах на одной установке — по выходу продукта, его качеству и полным затратам.
Опорные работы
Три работы, на которые мы опираемся
Коротко об опубликованных работах: задача, материал, результат и связь с сегодняшней работой. Результаты — по данным авторов статей.
- 01
Морская диатомея в объёме сотен литров
- Задача
- Перейти от небольших лабораторных культур морской диатомеи Cylindrotheca closterium к выращиванию в сотнях литров и упростить сбор биомассы.
- Материал
- Культура C. closterium в газовихревом фотобиореакторе, 580 л суспензии.
- Результат по данным авторов
- За 15 дней получено 3,5 кг сухой биомассы. Суспензию сгущали естественным оседанием клеток и фильтровали через ткань: на эти две операции электроэнергия не требовалась. Тезисы той же работы посвящены получению фукоксантина.
- Связь с нашей работой
- Работа из истории проекта. Сегодня мы работаем с другой морской диатомеей — Nanofrustulum shiloi; C. closterium рассматриваем как следующую культуру для пилота.
- Что это даёт дальше
- Основа направления «биомасса для получения фукоксантина».
- 02
Вихревое перемешивание культур
- Задача
- Перемешивать суспензию так, чтобы не повреждать клетки и избежать застойных зон, гидроударов и локальных перегревов.
- Материал
- Серия работ 2021–2026 годов: сравнение способов перемешивания, течение в газовихревом биореакторе, культуры спирулины и Porphyridium purpureum.
- Результат по данным авторов
- В исследованном авторами газовихревом биореакторе течение с ростом вязкости культуры становилось однороднее. В полунепрерывном режиме продуктивность Porphyridium purpureum составила 16,96 г/(м²·сут). По выводу авторов, продуктивность определяется прежде всего светом внутри слоя суспензии с учётом перемешивания.
- Связь с нашей работой
- Вихревой фотобиореактор, описанный в статье 2026 года, — установка, на которой работает Лаборатория 17.
- Что это даёт дальше
- Освещение и режимы подбираем с учётом света внутри слоя суспензии.
Источник: Gevorgiz R. G. et al., 2026 — A new approach to microalga Porphyridium purpureum (Bory) Ross cultivation based on a pilot-scale vortex photobioreactor (откроется в новой вкладке)
- 03
Исследование биологических эффектов
- Задача
- Проверить, как биомасса и экстракт морской цианобактерии Leptolyngbya cf. ectocarpi действуют на экспериментальных моделях у лабораторных мышей.
- Материал
- Биомасса Leptolyngbya cf. ectocarpi; суспензия и экстракт.
- Результат по данным авторов
- Авторы описали изменения биохимических показателей крови и строения печени и кишки у мышей в экспериментальных моделях.
- Связь с нашей работой
- По данным публикации, биомассу выращивали на базе ИП «Невская Т. А.» — оператора Лаборатории 17, работа выполнена при её финансовой поддержке.
- Что это даёт дальше
- Пример совместной работы, в которой команда отвечает за выращивание, а научная группа — за исследование. Такой формат предлагаем партнёрам-исследователям.
Подробно об этапах
Путь материала до испытания у партнёраЧто происходит с материалом и что партнёр получает на каждом шаге. Состав работ, анализы и лаборатории определяем в программе до старта.
- 1
Выращивание
Что делаем
Выращиваем выбранную культуру по согласованному регламенту.
Что получает партнёр
Номер партии и регламент, по которому она получена.
- 2
Сбор
Что делаем
Отделяем биомассу от среды выбранным в программе способом и учитываем потери.
Что получает партнёр
Масса собранной биомассы партии.
- 3
Сушка
Что делаем
Сушим биомассу, в том числе лиофильно, упаковываем и оставляем контрольные образцы.
Что получает партнёр
Сухой материал с идентификацией партии и условиями хранения.
- 4
Анализ
Что делаем
Отбираем пробы и передаём на анализы. Показатели, методы и лабораторию определяем в программе.
Что получает партнёр
Протоколы с количественными результатами, методом и лабораторией; паспорт партии.
- 5
Испытание у партнёра
Что делаем
Партнёр проверяет материал в своём продукте или процессе; вместе разбираем результаты.
Что получает партнёр
Вывод о пригодности и решение о продолжении работ.
Передача живой культуры, рецептуры среды и режимов — предмет отдельного договора.
Этапы технологического процессаЧто делаем на каждом этапе: культура, режим, контроль, подготовка биомассы, анализ, повторяемость, увеличение объёма.
- 1
Культуры и посевной материал
Работаем с документированными культурами. Для каждой культуры проверяем происхождение, чистоту и условия использования до включения в проект.
Посевы на чашках Петри и культуры в колбах - Идентификация культуры
- Происхождение культуры и история её пересевов
- Контроль чистоты
- Условия хранения посевного материала
- Основания работы с культурой в проекте
- 2
Разработка режима
Подбираем условия, при которых культура стабильно даёт биомассу с целевыми характеристиками, и записываем их в регламент.
ИллюстрацияКультуры микроводорослей в лабораторной посуде под световой панелью. - Питательная среда
- Свет и температура
- Газообмен
- Отбор и долив
- Длительность и критерии окончания процесса
- 3
Контроль процесса
Процесс контролируем измерениями. Отклонения записываем в журнал вместе с применённым регламентом.
- Регламентированный отбор проб
- Оптические измерения плотности культуры
- Аналитические измерения
- Журнал отклонений
- Версии регламента
- 4
Получение и подготовка биомассы
Для партии записываем её номер, применённый регламент и способ подготовки.
Биомасса диатомовой культуры перед сушкой 
Лиофильная сушилка лаборатории, начало 2026 года - Сбор биомассы
- Сушка, в том числе лиофильная
- Упаковка
- Условия хранения
- Номер партии
- 5
Аналитика
Показатели и методы согласуются заранее. Результат всегда сопровождается указанием метода, лаборатории и ограничений метода.
- Согласованные показатели
- Методы анализа
- Лаборатория-исполнитель
- Первичные данные
- Результат и ограничения метода
- 6
Повторяемость
Сравниваем независимые циклы выращивания и проверяем повторяемость результата.
- Независимые циклы
- Один регламент
- Сравнение паспортов партий
- Анализ отклонений
- 7
Увеличение объёма
При увеличении объёма повторно проверяем режим выращивания и контроль качества.
- Лабораторный объём
- Пилотный объём
- Производственный объём
- Повторная проверка режима и контроля
Фото
Лаборатория в работе
Снимки лабораторной работы 2025–2026 годов.
(откроется в новой вкладке)Культура в колбе 
(откроется в новой вкладке)Культуры в колбах 
(откроется в новой вкладке)Культура крупным планом 
(откроется в новой вкладке)Дозаторы на рабочем месте 
(откроется в новой вкладке)Подготовка проб 
(откроется в новой вкладке)Отделение биомассы от среды: осаждение 
(откроется в новой вкладке)Отделение биомассы фильтрацией 
(откроется в новой вкладке)Биомасса на фильтре 
(откроется в новой вкладке)Влажная биомасса крупным планом 
(откроется в новой вкладке)Взвешивание влажной биомассы 
(откроется в новой вкладке)Влажная биомасса на поддоне 
(откроется в новой вкладке)Пласт влажной биомассы 
(откроется в новой вкладке)Влажная биомасса, фактура 
(откроется в новой вкладке)Взвешивание высушенной биомассы 
(откроется в новой вкладке)Высушенная биомасса на весах
Система статусов
Как мы обозначаем готовность
Для технологий и результатов используем единую шкалу готовности.
- Опубликованный результат
- Результат опубликован в рецензируемом издании или открытом источнике
- Подтверждено отчетом или протоколом
- Результат подтвержден подписанным отчетом или протоколом
- Лабораторная разработка
- Процесс или метод отрабатывается в лабораторных условиях
- Пилотная отработка
- Процесс проверяется на пилотной конфигурации
- Готовится к масштабированию
- Процесс воспроизводим и готовится переход к большему масштабу
- Концепция или направление исследования
- Направление сформулировано, исследования ведутся или планируются
Обсудим процесс для вашего продукта
Расскажите о требованиях к сырью — мы оценим маршрут от лабораторной проверки до пилота.