Biofuels and high value added products from the yeast Rhodosporidium toruloides NCYC 921: Strategies towards a true cost-effective and environmentally sustainable integrated multiproduct driven biorefinery [Poster]

Single-cell oils (SCO) have been considered a promising source of 3rd generation biofuels mainly in the final form of biodiesel. However, its high production costs have been a barrier towards the commercialization of this commodity. The fast growing yeast Rhodosporidium toruloides NCYC 921 has been widely reported as a potential SCO producing yeast. In addition to its well-known high lipid content (that can be converted into biodiesel), is rich in high value added products such as carotenoids with commercial interest. The process design and integration may contribute to reduce the overall cost of biofuels and carotenoid production and is a mandatory step towards their commercialization. The present work addresses the biomass disruption, extraction, fractionation and recovery of products with special emphasis on high added valued carotenoids (beta-carotene, torulene, torularhodin) and fatty acids directed to biodiesel. The chemical structure of torularhodin with a terminal carboxylic group imposes an additional extra challenge in what concern its separation from fatty acids. The proposed feedstock is fresh biomass pellet obtained directly by centrifugation from a 5L fed-batch fermentation culture broth. The use of a wet instead of lyophilised biomass feedstock is a way to decrease processing energy costs and reduce downstream processing time. These results will contribute for a detailed process design. Gathered data will be of crucial importance for a further study on Life-Cycle Assessment (LCA).

Educational Videos and Exposure to Nature as Predictors of Environmentally Responsible Behaviours among University Students

The purpose of this study was to examine if the effects of exposure to educational videos on climate change and exposure to a view of nature could elicit environmentalist behaviours and increase one’s environmental identity. It was predicted that participants who were exposed to a view of nature and saw a video on climate change would have a higher likelihood to plant a seed and experience greater connectedness to nature. Fifty-four students (38 females, 15 males, and 1 gender fluid) with ages ranging from 18 to 47 were recruited for the experiment. A 2 (type of video) x 2 (type of view) factorial design was conducted, in which participants were randomly assigned to watch either an educational video on climate change or on popsicles, and they either had a view of outdoors or indoors. There was no significant interaction for setting and video (p = .172) on whether participants chose to plant a seed or not. Likewise, there was no significant interaction for setting and video (p = .262) on planting intentions. There was a significant effect for the video on experiencing connection to nature (p = .039, ηp2 = .08). These findings suggest that this video could change one’s perception of nature.

Design investigation of the Lake Calumet Complex: improving water quality to regenerate local industrial, community, and ecosystem resources

This design thesis is an inquiry of the highly industrialized urban landscape of the Lake Calumet Complex on the South Side of the City of Chicago. It examines geologic and anthropogenic strata within this region as waste used for staging various social, industrial, and ecological systems. Today, these social, industrial, and ecological systems are not responsive to each other and certainly do not possess resilient attributes that would allow them to interact within the landscape in perpetuity. The resulting design strategy seeks to re-think the treatment of waste in the landscape into a new framework for future park design. This park will serve as grounds to interweave these complex systems in order to rehabilitate ecosystem functions and improve water quality. Additionally the park hybridizes many social and ecological functions to improve community recreational opportunities and gain public acceptance and appeal.

Improving photofermentative hydrogen production through metabolic engineering and DOE (Design of Experiments)

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible.

Towards the Knowledge-based Design of Universal Influenza Epitope Ensemble Vaccines

Motivation: Influenza A viral heterogeneity remains a significant threat due to unpredictable antigenic drift in seasonal influenza and antigenic shifts caused by the emergence of novel subtypes. Annual review of multivalent influenza vaccines targets strains of influenza A and B likely to be predominant in future influenza seasons. This does not induce broad, cross protective immunity against emergent subtypes. Better strategies are needed to prevent future pandemics. Cross-protection can be achieved by activating CD8+ and CD4+ T cells against highly-conserved regions of the influenza genome. We combine available experimental data with informatics-based immunological predictions to help design vaccines potentially able to induce cross-protective T-cells against multiple influenza subtypes. Results: To exemplify our approach we designed two epitope ensemble vaccines comprising highlyconserved and experimentally-verified immunogenic influenza A epitopes as putative non-seasonal influenza vaccines; one specifically targets the US population and the other is a universal vaccine. The USA-specific vaccine comprised 6 CD8+ T cell epitopes (GILGFVFTL, FMYSDFHFI, GMDPRMCSL, SVKEKDMTK, FYIQMCTEL, DTVNRTHQY) and 3 CD4+ epitopes (KGILGFVFTLTVPSE, EYIMKGVYINTALLN, ILGFVFTLTVPSERG). The universal vaccine comprised 8 CD8+ epitopes: (FMYSDFHFI, GILGFVFTL, ILRGSVAHK, FYIQMCTEL, ILKGKFQTA, YYLEKANKI, VSDGGPNLY, YSHGTGTGY) and the same 3 CD4+ epitopes. Our USA-specific vaccine has a population protection coverage (portion of the population potentially responsive to one or more component epitopes of the vaccine, PPC) of over 96% and 95% coverage of observed influenza subtypes. The universal vaccine has a PPC value of over 97% and 88% coverage of observed subtypes.

Development of a responsive fisheries management system for the Portuguese crustacean bottom trawl fishery: Lessons learnt

A prototype for a Responsive Fisheries Management System (RFMS) was developed in the context of the European FP7 project EcoFishMan and tested on the Portuguese crustacean trawl fishery. Building on Results Based Management principles, RFMS involves the definition of specific and measurable objectives for a fishery by the relevant authorities but allows resource users the freedom to find ways to achieve the objectives and to provide adequate documentation. Taking into account the main goals of the new Common Fisheries Policy, such as sustainable utilization of the resources, end of discards and unwanted catches, a management plan for the Portuguese crustacean trawl fishery was developed in cooperation with the fishing industry, following the process and design laid out in the RFMS concept. The plan considers biological, social and economic goals and assigns a responsibility for increased data collection to the resource users. The performance of the plan with regard to selected indicators was evaluated through simulations. In this paper the process towards a RFMS is described and the lessons learnt from the interaction with stakeholders in the development of an alternative management plan are discussed. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.