Alger bioreaktor - Algae bioreactor

En algebioreaktor brukes til å dyrke mikro- eller makroalger. Alger kan dyrkes for biomasseproduksjon (som i en tangdyrker ), rensing av avløpsvann , fiksering av CO 2 , eller akvarium/damfiltrering i form av en algeskrubber . Algerbioreaktorer varierer mye i utformingen og faller stort sett i to kategorier: åpne reaktorer og lukkede reaktorer. Åpne reaktorer utsettes for atmosfæren mens lukkede reaktorer, også ofte kalt fotobioreaktorer , isoleres i ulik grad fra atmosfæren. Nærmere bestemt kan alger bioreaktorer brukes til å produsere drivstoff som biodiesel og bioetanol, for å generere dyrefôr eller for å redusere forurensninger som NO x og CO 2 i røykgasser fra kraftverk. Grunnleggende er denne typen bioreaktor basert på den fotosyntetiske reaksjonen som utføres av klorofyllholdige alger selv ved å bruke oppløst karbondioksid og sollys. Kullsyre blir spredt i reaktorvæsken for å gjøre den tilgjengelig for alger. Bioreaktoren må være laget av gjennomsiktig materiale.


Algene er fotoautotrofe organismer som utfører oksygenisk fotosyntese.

Ligningen for fotosyntese:

Historisk bakgrunn

Noen av de første eksperimentene med sikte på å dyrke alger ble utført i 1957 av " Carnegie Institution " i Washington. I disse forsøkene ble monocellulære Chlorella dyrket ved tilsetning av CO 2 og noen mineraler. I de første dagene ble bioreaktorer brukt som var laget av glass og senere endret til en slags plastpose. Målet med all denne forskningen har vært dyrking av alger for å produsere et billig dyrefôr.

Ofte brukte fotoreaktortyper

I dag må tre grunnleggende typer alger fotobioreaktorer differensieres, men den avgjørende faktoren er den samlende parameteren - tilgjengelig intensitet av sollys energi.

Fotobioreaktor på plate

En plate -reaktor består ganske enkelt av vertikalt arrangerte eller skrå rektangulære bokser som ofte er delt i to deler for å oppnå en omrøring av reaktorvæsken. Vanligvis er disse boksene arrangert i et system ved å koble dem. Disse forbindelsene brukes også for å gjøre prosessen med fylling/tømming, introduksjon av gass og transport av næringsstoffer lettere. Innføringen av røykgassen skjer for det meste i bunnen av esken for å sikre at karbondioksidet har nok tid til å samhandle med alger i reaktorvæsken.

Rørformet fotobioreaktor

En rørformet reaktor består av vertikale eller horisontale arrangerte rør, koblet sammen til et rørsystem. Den algesuspenderte væsken er i stand til å sirkulere i denne slangen. Rørene er vanligvis laget av gjennomsiktig plast eller borsilikatglass, og den konstante sirkulasjonen holdes oppe av en pumpe i enden av systemet. Innføring av gass finner sted på slutten/begynnelsen av rørsystemet. Denne måten å introdusere gass på forårsaker problemet med mangel på karbondioksid, høy konsentrasjon av oksygen på slutten av enheten under sirkulasjonen og dårlig effektivitet.

Boble kolonne fotobioreaktor

En bobler kolonne foto reaktor består av vertikal arrangert sylindrisk kolonne, laget av gjennomsiktig materiale. Innføring av gass finner sted på bunnen av kolonnen og forårsaker en turbulent strøm for å muliggjøre en optimal gassutveksling. For tiden er denne typen reaktorer bygget med en maksimal diameter på 20 cm til 30 cm for å sikre nødvendig tilførsel av sollys.

Det største problemet med den sollysbestemte konstruksjonen er den begrensede størrelsen på diameteren. Feuermann et al. oppfunnet en metode for å samle sollys med en kjegleformet oppsamler og overføre den med noen glassfiberkabler som er tilpasset reaktoren for å muliggjøre konstruksjoner av en kolonneaktor med bredere diametre. - på denne skalaen kan energiforbruket på grunn av pumper etc. og CO 2 -produksjonskostnadene oppveie CO 2 fanget av reaktoren.

Industriell bruk

Dyrking av alger i en fotobioreaktor skaper et smalt spekter av industrielle anvendelsesmuligheter. Noen kraftselskaper etablerte allerede forskningsanlegg med alger fotobioreaktorer for å finne ut hvor effektive de kan være for å redusere CO 2 -utslipp, som finnes i røykgass , og hvor mye biomasse som vil bli produsert. Algen biomasse har mange bruksområder og kan selges for å generere ekstra inntekt. Det lagrede utslippsvolumet kan også gi inntekt ved å selge utslippskreditter til andre kraftselskaper.

Utnyttelse av alger som mat er svært vanlig i østasiatiske regioner. De fleste artene inneholder bare en brøkdel av brukbare proteiner og karbohydrater, og mange mineraler og sporstoffer. Generelt bør forbruket av alger være minimalt på grunn av det høye jodinnholdet, spesielt problematisk for de med hypertyreose. På samme måte produserer mange arter av diatoméalger forbindelser som er utrygge for mennesker. Algen, spesielt noen arter som inneholder over 50 prosent olje og mye karbohydrater, kan brukes til å produsere biodiesel og bioetanol ved å ekstrahere og raffinere fraksjonene. Dette punktet er veldig interessant, fordi algebiomassen genereres 30 ganger raskere enn noen landbruksbiomasser, som vanligvis brukes til å produsere biodiesel.

Se også

Referanser

Videre lesning