Publication:
Solid-state fermentation to produce myco-coagulant for water treatment

cris.virtual.department#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtual.orcid#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtualsource.departmentb79f8524-eb48-40a7-ae06-23a9778eec22
cris.virtualsource.orcidb79f8524-eb48-40a7-ae06-23a9778eec22
dc.contributor.authorFellah,, Maroua
dc.contributor.supervisorMd. Zahangir Alam
dc.contributor.supervisorAbdullah Al-Mamun
dc.contributor.supervisorNassereldeen Ahmed Kabbashi
dc.contributor.supervisorNurul Sakinah Engliman
dc.date.accessioned2025-02-13T00:54:23Z
dc.date.available2025-02-13T00:54:23Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractChemical coagulants have been widely used in water treatment. However, their potential negative impacts on human health and the environment keep motivating researchers to develop commercially available natural coagulants. Microbial coagulants are widely recognized for their safety and water treatment capabilities, but their high production costs pose a significant challenge to their widespread use. Therefore, this study aims to develop a solid-state fermentation system to produce a myco-coagulant for water treatment. In an attempt to reduce the production, low-cost lignocellulosic biomasses were screened in this study among them coco peat was a suitable lignocellulolytic substrate for producing an efficient myco-coagulant with a high flocculating activity of 84.6 % without any optimization. Low nutritional condition is also an effective strategy to reduce the production cost; fermentation process parameters were optimized in this study in order to maximize myco-coagulant production, which was achieved after 5 days of incubation at 25º C and moisture content of 70 %, the highest flocculating activity of 93.06 % was obtained under the conditions: 3 % (w/w) malt extract, 2.5 % (w/w) glucose, and pH 7. The potential fungal strain used in this study was identified as Phanerochaete concrescens. Characterization of the produced myco-coagulant revealed that it was primarily a polysaccharide-like substance mainly composed of 189.6 (mg/L) protein, a total carbohydrate of 170.5 (mg/L), and a total sugar of 4.20 (g/L). Myco-coagulant displayed an irregular structure of a compact nature and the elemental composition of oxygen (40.9 %), carbon (30.5 %), and a low percentage of N (5.2 %), H (6 %), P (5.0 %), Ca (2.0 %), K (4.7 %), Na (3.2 %) and Mg (2.5 %). FTIR and GC/MS analysis further indicated the produced myco-coagulant containing several compounds from varying chemical groups, including phenol, 2,4-bis (1,1- dimethyl ethyl), hydroxyl −OH, amine NH2, and ester groups as the important functional groups. Zeta potential revealed that the produced myco-coagulant was an anionic group. The produced myco-coagulant was cation-independent and pH tolerant. Based on One Factor at Time (OFAT) obtained results, optimization of the most influential parameters was carried out by applying FCCCD under RSM to develop a second-order regression model for successful improvement in flocculation. The optimum flocculation was 96 % under 200 rpm rapid mixing speed during 2 min and 90 rpm slow mixing speed during 22 min; the appropriate myco-coagulant dosage and settling time for initial turbidity of 600 NTU were 12 ml and 30 mins, respectively. TSS, COD, NH3-N, and TN removal of the purified water were 90 %, 44 %, 56 %, and 81 %, respectively. Since commercialization and industrial applications of microbial coagulants are still lacking, this study was the first attempt to scale up the production by applying different models; myco-coagulant successfully achieved a maximum flocculating rate of 92 % in foil tray under moisture content, pH value, and thickness of the substrate of 70 %, 7 and 3 cm, respectively. However, the large-scale production in an agitated bioreactor drum (ABD) was an attempt, and results show poor flocculability due to poor fungal growth in the presence of agitation rate at the vessel. The study reveals the potential of a safe, environmentally friendly myco-coagulant for sustainable water treatment, aligning with global environmental awareness and green technology for scaling-up purposes through solid-state fermentation.
dc.description.abstractarabicتعتبر مواد التخثر الكيميائية الأكثر شيوعا واستخداما في معالجة المياه. ومع ذلك، فإن آثارها الجانبية المحتملة على صحة الإنسان والبيئة لازالت تحفز الباحثين على تطوير مواد تخثر طبيعية لجعلها متاحة تجاريًا. في الآونة الأخيرة عرفت مواد التخثر الميكروبية على نطاق واسع وذلك لمزاياها المتعددة فهي تعد امنة وفعالة لمعالجة المياه، لكن تكاليف إنتاجها المرتفعة تشكل تحديًا كبيرًا لاستخدامها على نطاق واسع. في محاولة لتخفيض تكلفة الإنتاج سعت هده الدراسة إلى تطوير نظام تخمير الحالة الصلبة لإنتاج هذه المادة لمعالجة المياه. في هذه الدراسة تم فحص العديد من الكتل الحيوية الليجنوسيلولوزية منخفضة التكلفة، من بينها كان خث جوز الهند ركيزة مناسبة لمحلل الجينات الخلوية لإنتاج مادة تخثر فطرية فعالة ذات نشاط تلبد عالي بنسبة 84.6٪ دون أي تحسين. تعتبر الحالة الغذائية المنخفضة أيضًا استراتيجية فعالة لتقليل تكلفة الإنتاج؛ تم تحسين معاملات عملية التخمير في هذه الدراسة وذلك من أجل تحقيق اعلى نسبة إنتاج، والذي تم تحقيقه بعد 5 أيام من الحضانة عند 25 درجة مئوية ومحتوى رطوبة 70٪، وتم الحصول على أعلى نشاط تلبد قدره 93.06٪ في ظل الظروف التالية: مستخلص الشعير 3%، جلوكوز2.5 %، ودرجة حموضة 7. في هذه الدراسة تم تحديد السلالة الفطرية المحتملة المستخدمة على أنها. Phanerochaete concrescens كشف توصيف مادة التخثر الفطرية أنها كانت في المقام الأول مادة شبيهة بالسكاريد وتتكون بشكل رئيسي من 189.6 (ملغ / لتر) من البروتين، وإجمالي الكربوهيدرات 170.5 (ملغ / ل) ، وإجمالي السكر 4.20 (غ / ل). أظهر تجلط المايكرو المخثر بنية غير منتظمة ذات طبيعة مضغوطة ولتركيبها العنصري كانت كالتالي: الأكسجين (40.9 %) والكربون (30.5 %) ونسبة منخفضة من النيتروجين (5.2 %) (6 %) والفوسفور (5.0 %) والكالسيوم (2.0 %) والكالسيوم (4.7 %) والصوديوم (3.2 %) والمغنيسيوم (2.5 %). لقد أشار تحليل FTIR و GC/MS إلى أن المادة المخثرة العضلية المنتجة تحتوي على عدة مركبات من مجموعات كيميائية مختلفة، بما في ذلك الفينول و2,4-مكرر (1,1-ثنائي ميثيل الإيثيل) والهيدروكسيد –OH والأمين NH2 ومجموعات الإستر كمجموعات وظيفية مهمة. كشفت إمكانات زيتا أن مادة التخثر العضلي المنتجة كانت عبارة عن مجموعة أنيونية. وكانت مادة التخثر العضلي المنتجة مستقلا عن الكاتيون. استنادًا إلى النتائج التي تم الحصول عليها من (OFAT) في إطار نموذج الانحدار من الدرجة الثانية لتحسين التلبد بنجاح. وكان التلبد الأمثل 96% تحت سرعة خلط سريعة 200 دورة في الدقيقة خلال دقيقتين وسرعة خلط بطيئة 90 دورة في الدقيقة خلال 22 دقيقة؛ وكانت الجرعة المثلى للتخثر العضلي وزمن الترسيب الأمثل للعكارة الأولية البالغة 600 NTUوحدة معالجة 12 مل و30 دقيقة على التوالي. بلغت نسبة إزالة TSS و COD و NH3-N و TN من المياه المعالجة 90٪ و 44٪ و 56٪ و 81٪ على التوالي. نظرًا لأن التسويق التجاري والتطبيقات الصناعية للمخثرات الميكروبية لا تزال غير متوفرة، كانت هذه الدراسة أول محاولة لتوسيع نطاق الإنتاج من خلال تطبيق نماذج مختلفة؛ حيث نجح المخثر الميكروبي في تحقيق أقصى معدل للتخثر بنسبة 92% في صينية رقائق معدنية تحت محتوى الرطوبة وقيمة الأس الهيدروجيني وسمك الركيزة بنسبة 70% و7 و3 سم على التوالي. ومع ذلك، كانت هناك محاولة للإنتاج على نطاق واسع في أسطوانة ذات محرك، وأظهرت النتائج ضعف قابلية التلبد بسبب ضعف نمو الفطريات في وجود معدل التحريك في الوعاء. وتكشف هذه الدراسة عن إمكانية إنتاج مادة تخثر فطرية آمنة وصديقة للبيئة لمعالجة المياه بشكل مستدام، بما يتماشى مع الوعي البيئي العالمي والتكنولوجيا الخضراء.
dc.description.callnumberet TP 248.25 S64 F31S 2024
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.my
dc.description.degreelevelDoctoral
dc.description.emailfellahmaroua17@gmail.com
dc.description.identifierThesis : Solid-state fermentation to produce myco-coagulant for water treatment / by Maroua Fellah
dc.description.identityG1812722FMarouafellah
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineering
dc.description.nationalityALGERIA
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2024.
dc.description.physicaldescription1 online resource (xix, 155 leaves) ; color illustrations.
dc.description.programmeDoctor of Philosophy in Engineering
dc.identifier.urihttps://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/32733
dc.language.isoen
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2024
dc.rightsOWNED BY THE FUND PROVIDER/SPONSOR
dc.subject.lcshSolid-state fermentation
dc.titleSolid-state fermentation to produce myco-coagulant for water treatment
dc.typedoctoral thesis
dspace.entity.typePublication
oairecerif.author.affiliation#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
G1812722FMarouafellah_SEC.pdf
Size:
23.08 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Full text

Collections