{"id":9607,"date":"2026-04-08T10:17:52","date_gmt":"2026-04-08T10:17:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/muhamad-nur\/"},"modified":"2026-04-23T08:04:11","modified_gmt":"2026-04-23T08:04:11","slug":"muhamad-nur","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/muhamad-nur\/","title":{"rendered":"Muhamad Nur"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":13197,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-9607","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Unlocking microalgal treasures","samenvatting":"1. Samenvatting\nIndonesi\u00eb staat momenteel bekend als de grootste producent van ruwe palmolie ter wereld, gevolgd door Maleisi\u00eb en Thailand. Tijdens de productie genereert 1 ton verse fruittrossen (FFB) 0,66 ton palmolie effluent (POME). De pH van onbewerkte POME varieert tussen 4,0 en 5,0 en de chemische zuurstofbehoefte en biologische zuurstofbehoefte zijn extreem hoog. Bovendien bevat POME een grote hoeveelheid totaal gesuspendeerde vaste stoffen, totaal opgeloste vaste stoffen en vluchtige gesuspendeerde vaste stoffen. Het is daarom duidelijk dat uitgebreide behandelingen moeten worden uitgevoerd om aan de standaardvoorschriften te voldoen voordat POME in het milieu (dwz rivieren, meren) kan worden geloosd. Om POME te behandelen, zijn verschillende mechanische, chemische of biologische methoden ontwikkeld. In vergelijking met andere technieken is biologische behandeling echter milieuvriendelijker, goedkoper en energiebesparend. In de afgelopen decennia geniet het gebruik van landbouwafval (water) met het doel om aan industri\u00eble eisen te voldoen en nuttige producten te genereren, toenemende belangstelling. Valorisatie is in dit verband het proces van het omzetten van afvalstoffen in waardevolle producten met behulp van micro-organismen zoals gisten, bacteri\u00ebn en microalgen. Over het algemeen heeft het gebruik van microalgen voor de behandeling van afvalwater de voorkeur, omdat de stoffen die door deze organismen worden geproduceerd een hoge economische waarde kunnen hebben. Bij het begin van dit promotieproject was het gebruik van POME door microalgen tot dan toe vooral gericht op de productie van lipiden, bulkbiomassa en afvalwaterbehandeling: de productie van hoogwaardige verbindingen met het oog op grootschalige kweek was nog nauwelijks onderzocht. Daarom was het doel van dit promotieproject om de leemten in deze kennis op te vullen door: i) het potentieel van het kweken van verschillende microalgensoorten op POME te onderzoeken en de productie van hun bijbehorende hoogwaardige producten te volgen, ii) een reeks milieu- en nutrientencondities te onderzoeken , om het gebruik van POME als groeimedium voor belangrijke microalgen en hun bijbehorende producten te kunnen optimaliseren, iii) het potentieel van microalgenkweek te onderzoeken om de POME-kwaliteit te verbeteren door kleur- en fenolverbindingen te verwijderen. Deze onderzoeksdoelen werden vertaald in specifieke doelen en vervolgens behandeld in vier onderzoekshoofdstukken. In hoofdstuk 2 hebben we het gebruik van POME door de mariene diatomee Phaeodactylum tricornutum onderzocht met als doel om de productiviteit van fucoxanthine te optimaliseren bij verschillende licht-, temperatuur- en nutri\u00ebnt-omstandigheden. Fucoxanthine kan een anti-kanker, anti-obesitas en anti-diabetische werking hebben. Ik veronderstelde dat de fucoxanthine-productiviteit van P. triconutum gekweekt op POME afhing van (een combinatie van) lichtintensiteit, nutri\u00ebntverhoudingen, zoutgehalte en temperatuur. Eerst werden optimale lichtomstandigheden voor de fucoxanthine-productiviteit bepaald door P. tricornutum te kweken op kunstmatig medium. De gevonden optimale lichtintensiteit werd vervolgens toegepast in alle volgende experimenten waarbij op verschillende POME fracties werd gekweekt. Vervolgens werden de effecten van verschillende POME-fracties op de groeisnelheid en de productiviteit van fucoxanthine onderzocht en werden geselecteerde voedingsstoffen toegevoegd om de productiviteit van fucoxanthine te optimaliseren. Box-Behnken design (BBD) \u2013response surface methodology (RSM) werd gebruikt om de optimale combinatie van omgevingscondities te vinden en om de interactie tussen zoutgehalte, temperatuur en nutri\u00ebnt-concentratie met betrekking tot de fucoxanthine-productiviteit te begrijpen. Door deze stapsgewijze experimenten vonden we dat P. tricornutum kan worden gebruikt voor grootschalige fucoxanthine-productie door te kweken op 30% v \/ v POME. BBD RSM analyse liet zien dat de optimale productiviteit van fucoxanthine werd be\u00efnvloed door temperatuur, zoutgehalte en de toevoeging van ureum. Verrijking van voedingsstoffen door fosfor verhoogde de celdichtheid en de productiviteit van fucoxanthine niet, terwijl ureumtoevoeging beide stimuleerde. Verder werden optimale omstandigheden voor ureum (85 mg L-1), temperatuur (23 \u00b0 C) en zoutgehalte (22-23 PSU) bepaald op basis van een laatste experimentele serie. \n\nSinds kort is de belangstelling voor de toepassing van exopolysacharide (EPS) uit microalgen toegenomen. In hoofdstuk 3 werd de productie van gesulfateerd exopolysacharide (sEPS), een gespecificeerd EPS-bijproduct gesynthetiseerd door P. tricornutum, bestudeerd met behulp van POME als groeimedium. Op farmaceutisch gebied is sEPS van P. tricornutum veelbelovend als ontstekingsremmende, antivirale, antiparasitaire, antitumor en hypocholesterolemische stof. De productie van grootschalige sEPS is echter beperkt vanwege de hoge productiekosten. Als alternatief kan de teelt van microalgen op POME met het doel sEPS te produceren veelbelovend zijn, gezien het relatief hoge gehalte aan voedingsstoffen in het afvalwater, waardoor commerci\u00eble voedingsstoffen geheel of gedeeltelijk overbodig worden. Verder kunnen de behandelde, sEPS bevattende POME worden gebruikt voor bodemverbetering in de buurt van de palmolieplantages. Microalgen hebben de neiging om hogere sEPS te produceren onder stressvolle omstandigheden zoals overmatige bestraling en supra-optimale temperaturen, dit als een methode om celbeschadiging te voorkomen. Andere factoren zoals nutri\u00ebnten-omstandigheden en zoutgehalte leken ook de EPS-productie en samenstelling te be\u00efnvloeden. Daarom werd verondersteld dat de productie van sEPS door P. tricornutum gekweekt op POME zou worden be\u00efnvloed door milieu- en nutri\u00ebnt-omstandigheden. Om dit te bevestigen, werd een reeks van vier stapsgewijze experimenten uitgevoerd door: I: het bepalen van de optimale POME-concentratie voor de groei van P. tricornutum, II: het bestuderen van het effect van nutri\u00ebnt-toevoegingen op de biomassa van P. tricornutum en de productie van sEPS bij groei op 30% POME, III: toepassing van BBD RSM om de optimale omstandigheden voor temperatuur, zoutgehalte en ureumtoevoeging te ontrafelen, en IV: onderzoek naar het effect van nutri\u00ebnt-verrijking op de effici\u00ebntie van de verwijdering van voedingsstoffen uit POME. De resultaten toonden aan dat P. tricornutum een geschikte kandidaat is voor effectieve sEPS productie op 30% POME en een zoutgehalte tussen 20-35 PSU. Met behulp van BBD RSM hebben we vastgesteld dat de interactie tussen hoog ureum (100 mg L-1) en relatief hoge temperaturen (25 \u00b0 C) zowel de groeisnelheid als de sEPS-productie stimuleerde. Bovendien bleek de toevoeging van ureum aan het POME-medium de fosforverwijdering uit POME door P. tricornutum te stimuleren. \n\nIn hoofdstuk 4 werd de brakwater cyanobacterie Arthrospira platensis gekweekt op hoge POME-fracties waarna de productie van het pigment C-phycocyanine (C-PC) werd onderzocht als een functie van verschillende kweekomstandigheden. Zoals eerder onderzoek had aangetoond kan een hoge POME-fractie door A. platensis worden gebruikt wanneer deze wordt gekweekt in continue kweekmodus. Continue teelt is echter niet gemakkelijk toepasbaar in grootschalige systemen. Voor de huidige experimenten werd daarom verondersteld dat semi-continue kweek de biomassa en C-PC-productiviteit van A. platensis gekweekt op POME-medium zou kunnen verbeteren na het optimaliseren van nutri\u00ebnt- en andere omgevingscondities. Om deze hypothese te bevestigen, werd een stapsgewijze aanpak gevolgd: eerst onderzochten we het interactieve effect van lichtintensiteit en stikstofconcentratie op de biomassa en C-PC-productiviteit van A. platensis-, wanneer deze werd gekweekt op artificieel groeimedium. Ten tweede werden groei en C-PC-productiviteit van A. platensis onderzocht op verschillende POME-fracties. Vervolgens werden de omgevings- en nutri\u00ebnt-omstandigheden verder onderzocht door de interactieve effecten van lichtintensiteit, ureum, zoutgehalte en POME-concentratie op de productiviteit van C-PC te bepalen. De optimale ureumconcentratie als veelbelovende stikstofbron werd onderzocht in verband met mogelijke toxische effecten bij hogere ureumconcentraties. Bovendien werd het zoutgehalte geoptimaliseerd omdat POME een relatief laag zoutgehalte bevat. Ten slotte werd A. platensis gekweekt in een semi-continue modus bij verschillende nutri\u00ebnt-omstandigheden door ureum of fosfor toe te voegen, om de impact van de N: P-verhouding op biomassa en C-PC-productie tijdens semi-continue teelt te ontrafelen. In deze studie hebben we vastgesteld dat lichtintensiteit en stikstofconcentratie de belangrijkste factoren zijn voor de productie van C-PC. Gebaseerd op CCD-RSM bleek het optimale zoutgehalte 22,5 PSU te zijn en werd geen remming gevonden tot 813 mg L-1 ureum bij toepassing van batchkweek. Door het toepassen van semi-continue teelt met 50% POME in de eerste fase en 100% POME in de tweede fase was de C-PC-productiviteit hoger in vergelijking met batchkweek met de toevoeging van ureum, en kon een productiviteitsniveau worden bereikt dat even hoog was als het kunstmatige controle-medium Zarrouk. \n\nIn hoofdstuk 5 hebben we de verwijdering van fenolverbindingen en kleur van POME onderzocht met behulp van A. platensis. Voor zover ons bekend ontbrak tot dan toe informatie over de verwijdering van kleur en fenolverbindingen uit POME met behulp van microalgen. In de huidige studie werden factoren die de fenol- en kleurverwijdering be\u00efnvloeden, bestudeerd waarbij ook het mogelijk belangrijke proces van fotodegradatie werd meegenomen. Hierbij werd de initi\u00eble fenolconcentratie in POME, lichtintensiteit, POME-fracties, externe stikstoftoevoeging en zoutgehalte gevarieerd. Een reeks controle-experimenten (zonder microalgen) werd uitgevoerd om de bijdrage van fotodegradatie te ontrafelen. In deze studie vonden we dat POME-fracties de groeisnelheid, uiteindelijke biomassa, absolute fenol- en kleurverwijdering door A. platensis be\u00efnvloeden. Gebaseerd op Factorial Design werd gevonden dat zoutgehalte, stikstoftoevoeging en initi\u00eble POME-concentratie geen invloed hebben op de totale kleurverwijdering. Gebaseerd op CCD RSM zou de toevoeging van fenolverbindingen als gallic-zuur in POME bij hoge lichtintensiteit de groeisnelheid tot 0,45 d-1 en de uiteindelijke biomassa tot 400 g L-1 kunnen verhogen, terwijl aan de andere kant de totale fenolverbindingen bijna volledig (94%) werden verwijderd. Verder droeg fotodegradatie-activiteit aanzienlijk bij aan de verwijdering van fenolverbindingen. De activiteit van A. platensis was echter relatief hoger ten opzichte van fotodegradatie bij lage lichtintensiteiten. Een hoge verwijdering van fenolverbindingen kan dus worden bereikt door de combinatie van A. platensis-activiteit en fotodegradatie. \n\n2. Implicaties en aanbevelingen\nPalmolie speelt een primaire rol in de wereldwijde productie van plantaardige olie. In vergelijking met andere gewassen is het nog steeds de meest economische bron van plantaardige olie vanwege de hoge productiviteit (volume \/ oppervlakte \/ tijd) en de relatief lage behoefte aan productief land. De palmolie-industrie levert een enorme bijdrage aan de omzet in Indonesi\u00eb en andere landen in Zuidoost-Azi\u00eb. De palmolie-industrie genereert echter ernstige problemen met betrekking tot duurzaamheid, waaronder de vele negatieve gevolgen voor het milieu. Sinds 2014 zijn er strengere wettelijke normen vastgesteld voor POME-kwaliteit voordat deze in het milieu kan worden geloosd. De POME-lozing door kleine tot middelgrote fabrieken, die gewoonlijk goedkope en conventionele vijverinstallaties gebruiken om het afvalwater te behandelen, voldoet echter niet aan de wettelijke norm vanwege de ineffectiviteit van de behandel-technologie. Sommige fabrieken mengen POME met lege fruittrossen (EFB) voor de productie van compost. Het hoge gehalte van EFB ten opzichte van POME, de lange composteringsperiode en de landvereisten om het te verwerken en op te slaan, lossen echter nog steeds de problemen niet op. Er zijn ook andere opties beschikbaar, zoals het installeren van membraanfiltratie, het verdampen van POME om de afvoer van het afvalwaterafval te minimaliseren en het vergisten van POME met behulp van bioreactor-vergisters. In vergelijking met andere afvalwaterbehandelingen lijkt het installeren van bioreactorvergisters veelbelovend om de industrie duurzamer te maken, omdat niet alleen de hoeveelheid verontreinigende stoffen kan worden verlaagd, maar ook omdat het biogas dat uit dit systeem wordt geproduceerd door de fabriek zelf kan worden gebruikt. \n\nOver het algemeen worden microalgen gekweekt op afvalwater om koolhydraten, lipiden en eiwitten te verkrijgen ten behoeve van brandstof en veevoer. Het is echter bekend dat microalgen hoogwaardige bioactieve verbindingen produceren, die verschillende farmaceutische en cosmetische toepassingen kunnen hebben. In dit proefschrift hebben we met succes de mariene diatomee Phaeodactylum tricornutum op POME gekweekt, waarbij het bruine pigment fucoxanthine en het bijproduct gesulfateerde exopolysacharide werden geproduceerd. De productie van C-Phycocyanin, een antioxidant geproduceerd door A. platensis, werd ook geoptimaliseerd door het toepassen van een semi-continue kweekmodus bij gebruik van hoge POME-gehaltes. Door POME te gebruiken als groeimedium voor microalgen, kunnen de kosten van de bioactieve verbindingen die door microalgen worden geproduceerd, worden verlaagd, omdat synthetische media kunnen worden vervangen door geschikte POME-fracties. Bovendien kan de behandelde, sEPS bevattende POME worden gebruikt voor bodemverbetering in palmboomplantages. \n\nOndanks de hoge nutri\u00ebntenniveaus is het gebruik van POME als groeimedium voor microalgen op industri\u00eble schaal nog steeds een uitdaging. Ten eerste kunnen de hoge niveaus van organische verbindingen, bestaande uit tannines, lignine en fenol-verbindingen de groei negatief be\u00efnvloeden. De donkere kleur als gevolg van de hoge concentraties gesuspendeerde vaste stoffen kan de lichtpenetratie remmen, wat een kritische factor is voor autotrofe, fotosynthetische groei. Bovendien kan de aanwezigheid van herotroofe bacteri\u00ebn de productiviteit be\u00efnvloeden. De pH en het zoutgehalte van het afvalwater moeten worden aangepast voordat het kan worden gebruikt als groeimedium voor alkalische microalgen zoals A. platensis of mariene microalgen, zoals Phaeodactylum tricornutum. Zware metalen in POME kunnen de kwaliteit van het microalgenproduct verlagen en kunnen schadelijk zijn voor voedsel- en farmaceutische toepassingen. \n\nDe hierboven genoemde omstandigheden kunnen echter worden voorkomen door een voorbehandelingsproces toe te passen om fenolen, kleur en zware metalen in de POME te verlagen. Om het zoutgehalte te verhogen, kan de teelt worden verplaatst naar kustgebieden, om het gebruik van natuurlijk zeewater mogelijk te maken. Bovendien zou het afvalwater kunnen worden gemengd met hypersalien afvalwater zoals dat wordt gegenereerd door industri\u00eble activiteiten, zoals chemische productie en olieproductie. Ten slotte moet worden meegenomen dat het type kweeksysteem, zoals gesloten teelt met foto-bioreactoren versus open (vijver) teelt ook de groei, biomassa en het gehalte van hoogwaardige producten kan be\u00efnvloeden. Het moge duidelijk zijn dat meer onderzoek nodig is om het gebruik van POME te optimaliseren voor de productie van hoogwaardige stoffen door microalgen. De optimalisatie moet worden gedaan op basis van een combinatie van benaderingen zoals geschikte voorbehandelingen, keuze van soorten, kweekwijzen, kweekomstandigheden, of nutri\u00ebnt-verhoudingen, voordat de valorisatie van POME economisch haalbaar wordt. \n\n3. Slotopmerkingen (toekomstperspectief)\nEr wordt voorspeld dat bio-energie en hoogwaardige biochemische productie door microalgen gekweekt op POME in de toekomst haalbaarder wordt wanneer de plantage-eigenaren een afvalwaterbehandelingssysteem op basis van bioreactor-vergisters implementeren. Microalgen kunnen gemakkelijker worden gekweekt op de verteerde POME die minder fenolen en giftige stoffen bevatten. De kweek kan worden ge\u00efntegreerd met het biogaszuiveringssysteem waarbij CO2 kan worden gebruikt voor foto-autotrofe kweek. Door dit te integreren, kan biogas met een hogere stookwaarde worden verkregen en kunnen pigmenten met een hoge toegevoegde waarde uit microalgen worden verkregen tegen een lagere prijs in vergelijking met gewone kweek op basis van commerci\u00eble meststoffen. Sommige modificaties zoals stikstofbeperking en lichtverzadiging kunnen worden gebruikt om sommige caroteno\u00efde pigmenten zoals b\u00e8tacaroteen en astaxanthine te verbeteren. Een bioraffinage-concept zou in de toekomst ook kunnen worden toegepast, door specifieke scheidingstechnieken toe te passen om afgeleide producten van microalgen te produceren. Een enkele microalgen-cel kan bijvoorbeeld lipiden, eiwitten, koolhydraten en pigmenten produceren, die kunnen worden omgezet in brandstof, voer, polymeren (bioplastics, nanokoolstofcomposiet) en antioxidanten (fucoxanthine, phycocyanine, astaxanthine). Door dit concept te implementeren, kunnen de productiekosten verder worden geminimaliseerd, waardoor de prijs van de producten wordt verlaagd.","summary":"1. Summary\nCurrently, Indonesia is known as the largest CPO producer in the world, followed by Malaysia and Thailand. During the production, about 1 ton of fresh fruit bunch (FFB) produces 0.66 ton palm oil mill effluent (POME). The pH of raw POME ranges between 4.0 and 5.0, and its chemical oxygen demand (COD) and biological oxygen demand (BOD) are extremely high. Furthermore, POME contains a high amount of total suspended solids (TSS), total dissolved solids (TDS) and volatile suspended solids (VSS). It is therefore evident that comprehensive treatment should be done to meet standard regulations before POME can be released into the environment (i.e. rivers, lakes). To treat POME, several mechanical, chemical or biological methods have been developed. However, compared to other techniques, biological treatment is more environmental friendly, less expensive as well as energy saving.\n\nOver the past decades, the utilization of agricultural waste(water) with the aim to meet industrial demands and to generate useful products has gained increasing interest. Valorization in this context is the process of converting waste materials into valuable products by using microorganism such as yeast, bacteria, and microalgae. In general, the utilization of microalgae to treat wastewater is more preferable since the substances produced by these organisms may have a high economic value. At the start of this PhD project, the utilization of POME by microalgae was so far mainly focused on lipid production, bulk biomass and wastewater treatment: the production of high value-added compounds with an eye towards large scale cultivation was hardly considered. Therefore, the goal of this thesis was to fill the gaps in this knowledge by: i) investigating the potential of growing several microalgal species on POME and to monitor the production of their associated high value products, ii) investigating a range of environmental and nutritional parameters and their interrelation, to optimize the utilization of POME as growth medium for key microalgae and their associated value added products, iii) investigating the potential of microalgal cultivation to improve POME quality through color and phenolic compound removal. These research aims were translated into specific goals, and subsequently addressed in four research chapters.\n\nIn chapter 2, we explored the utilization of POME by the marine diatom Phaeodactylum tricornutum and investigated a variety of environmental conditions in order to optimize fucoxanthin productivity at different irradiance, temperature and nutrient conditions. Fucoxanthin produced by diatoms such as P. tricornutum can exhibit anti-cancer, anti-obesity, and anti-diabetic activity. I hypothesized that the fucoxanthin productivity of P. tricornutum grown on POME depended on (a combination of) irradiance level, nutritional ratios, salinity and temperature. First, optimum irradiance conditions for fucoxanthin productivity were determined for P. tricornutum growing on artificial medium. This optimum irradiance was applied in all subsequent experiments involving POME fractions. Then, the impacts of various POME fractions on growth rate and fucoxanthin productivity were investigated and selected nutrient additions were done to optimize fucoxanthin productivity. Box-Behnken design (BBD) response surface methodology (RSM) was employed to reveal the optimum combination of environmental conditions and to understand the interaction of salinity, temperature and nutrient concentration with respect to fucoxanthin productivity. Through this stepwise experiments, we found that P. tricornutum may be used for large scale cultivation on 30% v\/v POME with the aim to produce fucoxanthin. BBD RSM revealed that optimum fucoxanthin productivity was influenced by temperature, salinity and the addition of urea. Nutrient enrichment by phosphorus did not enhance cell density and fucoxanthin productivity, while urea addition was found to stimulate both. Furthermore, optimal urea (85 mg L-1), temperature (23 \u00b0C) and salinity (22-23 PSU) conditions were determined from our final experimental series.\n\nSince recently, the interest in utilizing exopolysaccharide (EPS) from microalgae has increased. In chapter 3, the production of sulfated exopolysaccharide (sEPS), a specified EPS byproduct synthesized by P. tricornutum, was studied by using POME as growth medium. In the pharmaceutical field, sEPS from P. tricornutum is promising as anti-inflammatory, antiviral, antiparasitic, anti-tumor, and hypocholesterolemic substance. However, the production of sEPS at a large scale is limited due to the high production costs. Alternatively, the cultivation of microalgae on POME with the aim to produce sEPS could be promising, given the relatively high nutrient content of the wastewater, thereby making commercial nutrients partly or completely redundant. Furthermore, the treated, sEPS containing POME might be utilized for soil improvement in the vicinity of the palm oil plants. Microalgae tend to produce higher sEPS under stressed conditions such as excess irradiance and supra-optimal temperatures, as a means to prevent cell damage via the action of exopolymers. Other factors such as nutritional conditions and salinity were also reported to influence EPS production and composition. It was therefore hypothesized that the production of sEPS by P. tricornutum grown on POME would be influenced by environmental and nutritional conditions. To confirm this, a series of four step-wise experiments was done by: I: determining the optimal POME concentration for P. tricornutum growth, II:studying the effect of nutrient additions on P. tricornutum biomass and sEPS production when growing on 30% POME, III: applying BBD RSM to unravel the optimal conditions for temperature, salinity, and urea addition, and IV: studying the effect of nutrient enrichment on nutrient removal efficiency of POME. The results showed that P. tricornutum is a suitable candidate for effective cultivation on 30% POME while producing sEPS at the large scale, when salinity requirements are met at 20-35 PSU. By using BBD RSM, we found that the interaction of high urea (100 mg L-1) and relatively high temperature (25\u00b0C) stimulated both growth rate and sEPS production. Furthermore, the addition of urea to the POME medium was found to stimulate phosphorus removal from POME by P. tricornutum.\n\nIn chapter 4, the brackish cyanobacterium Arthrospira platensis was cultivated on high POME fractions after which the production of the value-added product, the pigment C-phycocyanin, was explored as a function of different cultivation modes as well as environmental and nutritional conditions. As reported earlier, a high POME fraction can be utilized by A. platensis when grown in continuous cultivation mode. However, continuous cultivation is not easily applicable in large scale systems. For the present study it was therefore hypothesized that semi-continuous cultivation could enhance the biomass and C-PC productivity of A. platensis cultured on POME medium after optimizing nutrient and other environmental conditions. To confirm this hypothesis, a stepwise approach was followed: first we investigated the interactive effect of irradiance and nitrogen concentration on A. platensis biomass and C-PC productivity, grown on standard growth medium. Secondly, growth and C-PC productivity of A. platensis were studied on different POME fractions. Then, environmental and nutritional conditions were further investigated to determine the interactive effects of light intensity, urea, salinity, and POME concentration on C-PC productivity. The optimum urea concentration as promising nitrogen source was investigated given the possible toxic effects at higher urea concentrations. Furthermore, salinity was optimized since POME contains a relatively low salinity. Finally, A. platensis was cultured in a semi-continuous mode at varying nutrient conditions by adding urea or phosphorus, in order to unravel the impact of N:P ratio on biomass and C-PC production during semi-continuous cultivation. In this study, we found that irradiance and nitrogen concentration were the main factors driving C-PC productivity. Based on central composite design (CCD) RSM, the optimal salinity was found to be 22.5 PSU, and no inhibition was found up to 813 mg L-1 of urea when employing batch cultivation. By applying semi continuous cultivation with 50% POME at the first stage and 100% POME at the second stage, C-PC productivity was higher compared to batch cultivation with the addition of urea, and could reach productivity levels as high as the artificial control Zarrouk medium during batch cultivation.\n\nIn chapter 5, we investigated the removal of phenolic compounds and color on POME by using A. platensis. To the best of our knowledge, information on color and phenolic compound removal from POME using microalgae was so far lacking. In the present study, factors affecting phenolic compound and POME color removal were considered by including photodegradation and microalgal activity by varying the initial phenol concentration in POME, irradiance, POME fractions, external nitrogen addition, and salinity. A range of control experiments (without microalgae) was done, to unravel the contribution of photodegradation to the removal processes under consideration. In this study, we found that POME fractions influenced growth rate, final biomass, absolute COD removal, and absolute color removal by the activity of A. platensis. Based on factorial design, salinity, nitrogen addition, and initial POME concentration did not influence total color removal. Based on CCD RSM, the addition of phenolic compounds as gallic acid in POME at high light intensity could increase the growth rate up to 0.45 d-1 and final biomass up to 400 g L-1 while on the other hand total phenolic compounds were removed almost completely (94%). Photodegradation activity contributed significantly to phenolic compound removal. However, A. platensis activity was higher compared to photodegradation when removing phenolic compounds at low light condition. High phenolic compound removal can thus be achieved by the combination of A. platensis activity and photodegration.\n\n2. Implications and recommendations\nPalm oil plays a primary role in the oil crops worldwide. It is still the most economical source of vegetable oil due to its high productivity (volume\/ area\/ time) and its relatively low requirement of productive land to grow compared to other crops. This industry has a huge contribution on the revenue in Indonesia as well as other countries in the region of South East Asia. However, the palm oil industry faces serious issues with respect to sustainability, including the many negative impacts to the environment.\n\nSince 2014, more strict regulatory standards have been set for POME quality before it can be discharged into the environment. However, the POME discharge by medium to small factories, which commonly use cheap and conventional ponding systems to treat the wastewater, does not meet the regulatory standard due to the ineffectiveness of the treatment technology. Some factories mix POME with empty fruit bunch (EFB) for compost production. However, the high ratio of EFB to POME, long composting period, and land requirements to process and store it, are still not answering the problems. Other options are also available such as installing membrane filtration, evaporating POME to minimise discharge of the wastewater effluent, and digesting POME using bioreactor digesters. Among other management wastewater treatments, installing bioreactor digesters seems promising to make the industry more sustainable, since not only the pollutants can be lowered, but also the biogas produced from this system can be utilized by the factory itself.\n\nGenerally, microalgae are cultivated on wastewater to obtain carbohydrates, lipids, and proteins which are mainly focused on fuel and animal feed. However, microalgae are known to produce high value bioactive compounds, which may have different pharmaceutical and cosmetic applications. In this thesis, we have successfully grown the marine diatom Phaeodactylum tricornutum on POME during which the brown pigment fucoxanthin, and the byproduct sulphated exopolysaccharide, were produced. C-Phycocyanin, an antioxidant produced by A. platensis, was also enhanced by applying semi-continuous cultivation mode on high POME fractions. By utilizing POME as growth medium for microalgae, the cost of the bioactive compounds produced by microalgae might be reduced, since synthetic media can be replaced by suitable POME fractions. Furthermore, the treated, sEPS containing POME might be utilized for soil improvement in palm tree plantations.\n\nDespite its high nutrient levels, the utilization of POME as growth medium for microalgae at industrial scale is still challenging. First, the high levels of organic compounds, consisting of tannins, lignin, and phenolic compounds could negatively affect growth. The dark coloration due to the high concentrations of suspended solids could inhibit light penetration, which is a critical factor for photosynthetic growth. Moreover, the presence of heterotrophic bacteria may affect biomass productivity. The pH and salinity of the wastewater needs to be adjusted before it can be used as growth medium for alkaline microalgae such as A. platensis or marine microalgae, such as Phaeodactylum tricornutum. Heavy metals contained in POME might be lowering the quality of the microalgal product, and might be harmful for food and pharmaceutical applications.\n\nHowever, the conditions as mentioned above could be prevented by employing some pretreatment process to lower COD, color, and heavy metals from the POME as described previously. To increase the salinity, cultivation might be relocated to seashore areas, to allow for the utilization of natural seawater. Furthermore, the wastewater could be blended with hypersaline wastewater generated from industrial activities, such as chemical manufacturing and oil production, to make the cultivation become more feasible for marine microalgae. Finally, it should be considered that the type of cultivation system such as closed cultivation using photo-bioreactors versus open (pond) cultivation could also influence the growth, biomass, and the value-added products. It may be clear that more research must be done to optimize POME utilization for high-value product generation by microalgae. The optimization should be done based on a combination of approaches such as appropriate pretreatments, choice of species, cultivation modes, cultivation conditions, nutrient ratio\u2019s, before the valorization of POME becomes economically feasible.\n\n3. Concluding remarks (Future outlook)\nIt is predicted that bioenergy and high-value biochemical production from microalgae cultivated on palm oil mill effluent become more feasible in the future if the owners implement a wastewater treatment system based on bioreactor digesters. Microalgae can be more easily cultured on the digested POME which contains lower COD and toxic substances. The cultivation can be integrated with the biogas purification system where CO2 can be utilized for photo-autotrophic cultivation. By integrating this, a higher heating value biogas can be obtained, and high value-added pigments from microalgae can be obtained at a lower price compared to common cultivation based on commercial fertilizers. Some modifications such as nitrogen limitation and light saturation can be used to enhance some carotenoid pigments such as beta carotene and astaxanthin.\n\nA biorefinery concept could also be applied in the future, by applying specified separation techniques to produce derivative products from microalgae. For example, a single cell of microalgae could produce lipid, protein, carbohydrate, and pigments, which can be converted to fuel, feed, polymers (bioplastics, nano carbon composite), and antioxidants (fucoxanthin, phycocyanin, astaxanthin). By implementing this concept, the production cost could be further minimized, thus lowering the price of the products.","auteur":"Muhamad Nur","auteur_slug":"muhamad-nur","publicatiedatum":"8 juni 2020","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/muhamadnur?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/27abf65a-4f5c-4e95-b419-ba237cf2497d\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604081012","isbn":"978-94-034-2524-5","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Rijksuniversiteit Groningen","afbeeldingen":13197,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Rijksuniversiteit Groningen","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/9607","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=9607"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/9607\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":9610,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/9607\/revisions\/9610"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/13197"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=9607"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=9607"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}