Войти
Биореактор водорослей используется для культивирования микроводорослей или макроводорослей. Водоросли можно выращивать в целях производства биомассы (как в культиваторе водорослей ), очистки сточных вод, CO2фиксации или фильтрации аквариума / пруда в форма очистителя водорослей. Биореакторы на водорослях широко различаются по конструкции и в целом делятся на две категории: открытые реакторы и закрытые реакторы. Открытые реакторы подвергаются воздействию атмосферы, в то время как закрытые реакторы, также обычно называемые фотобиореакторами, в различной степени изолированы от атмосферы. В частности, биореакторы из водорослей могут использоваться для производства топлива, такого как биодизель и биоэтанол, для производства кормов для животных или для уменьшения количества загрязняющих веществ, таких как NO x и CO 2 в дымовых газах электростанций.. По сути, этот вид биореактора основан на реакции фотосинтеза, которая осуществляется хлорофилл -содержащими водорослями с использованием растворенного диоксида углерода и энергии солнечного света. Двуокись углерода диспергирована в жидкости реактора, чтобы сделать ее доступной для водорослей. Биореактор должен быть из прозрачного материала.
Водоросли - фотоавтотрофные организмы, осуществляющие кислородный фотосинтез.
Уравнение фотосинтеза:
Некоторые из первых экспериментов по выращиванию водорослей были проведены в 1957 г. «Институтом Карнеги » в Вашингтоне. В этих экспериментах одноклеточные Chlorella культивировали путем добавления CO 2 2 3 и некоторых минералов. Раньше использовались биореакторы, которые были сделаны из стекла, а позже превратились в пластиковый пакет. Целью всех этих исследований было выращивание водорослей для производства дешевого корма для животных.
В настоящее время необходимо различать 3 основных типа фотобиореакторов для водорослей, но Определяющим фактором является объединяющий параметр - доступная интенсивность солнечной энергии.
Пластинчатый реактор просто состоит из вертикально расположенных или наклонных прямоугольных ящиков, которые часто разделены на две части для обеспечения перемешивания текучей среды реактора. Обычно эти блоки объединяются в систему путем их связывания. Эти соединения также используются для облегчения процесса наполнения / опорожнения, подачи газа и транспортировки питательных веществ. Введение дымового газа в основном происходит в нижней части корпуса, чтобы углекислый газ имел достаточно времени для взаимодействия с водорослями в текучей среде реактора.
Трубчатый реактор состоит из вертикально или горизонтально расположенных труб, соединенных вместе в систему труб. Жидкость, взвешенная в водорослях, может циркулировать по этой трубке. Трубки обычно изготавливаются из прозрачного пластика или боросиликатного стекла, а постоянная циркуляция поддерживается насосом в конце системы. Подача газа происходит в конце / начале системы трубок. Такой способ подачи газа вызывает проблему дефицита углекислого газа, высокой концентрации кислорода в конце агрегата во время циркуляции и плохой эффективности.
A Фотореактор с пузырьковой колонной состоит из вертикально расположенной цилиндрической колонны, изготовленной из прозрачного материала. Подача газа происходит в нижней части колонны и вызывает турбулентный поток, обеспечивающий оптимальный газообмен. В настоящее время эти типы реакторов строятся с максимальным диаметром от 20 до 30 см, чтобы обеспечить необходимый запас солнечной энергии.
Самая большая проблема конструкции, рассчитанной на солнечный свет, - это ограниченный диаметр. Feuermann et al. изобрел метод сбора солнечного света с помощью конусообразного коллектора и передачи его с помощью некоторых стекловолоконных кабелей, которые адаптированы к реактору, чтобы сделать возможным создание колонного реактора с более широким диаметром. - в этом масштабе потребление энергии из-за насосов и т. д. и затраты на производство CO 2 могут перевесить CO 2, захваченный реактором.
Выращивание водорослей в фотобиореакторе создает узкий диапазон возможностей промышленного применения. Некоторые энергетические компании уже создали исследовательские центры с фотобиореакторами водорослей, чтобы выяснить, насколько они могут быть эффективными в сокращении выбросов CO 2, содержащихся в дымовых газах, и сколько биомассы будет произведено.. Биомасса водорослей имеет множество применений и может быть продана для получения дополнительного дохода. Сэкономленный объем выбросов может также принести доход за счет продажи кредитов на выбросы другим энергетическим компаниям.
Использование водорослей в пищу очень распространено в регионах Восточной Азии. Большинство видов содержат лишь часть полезных белков и углеводов, а также много минералов и микроэлементов. Как правило, потребление водорослей должно быть минимальным из-за высокого содержания йода, что особенно проблематично для людей с гипертиреозом. Точно так же многие виды диатомовых водорослей производят соединения, небезопасные для человека. Водоросли, особенно некоторые виды, которые содержат более 50 процентов масла и много углеводов, могут быть использованы для производства биодизеля и биоэтанола путем экстракции и очистки фракций. Этот момент очень интересен, потому что биомасса водорослей генерируется в 30 раз быстрее, чем некоторая сельскохозяйственная биомасса, которая обычно используется для производства биодизеля.
