Bioreaktor řas - Algae bioreactor
An řasový bioreaktor se používá pro pěstování mikro nebo makro řas. Řasy lze pěstovat pro účely biomasa výroba (jako v a kultivátor mořských řas ), čištění odpadních vod, CO2 fixace, nebo filtrace akvária / rybníka ve formě pračka na řasy. Bioreaktory pro řasy se velmi liší svou konstrukcí a spadají zhruba do dvou kategorií: otevřené reaktory a uzavřené reaktory. Otevřené reaktory jsou vystaveny atmosféře, zatímco uzavřené reaktory, také běžně nazývané fotobioreaktory, jsou izolovány v různé míře od atmosféry. Bioreaktory na řasy lze konkrétně použít k výrobě paliv, jako je bionafta a bioethanol, ke generování krmiv pro zvířata nebo ke snížení znečišťujících látek, jako je NOX a CO2 ve spalinách elektráren. Tento druh bioreaktoru je v zásadě založen na fotosyntetický reakce, kterou provádí chlorofyl -obsahující samotné řasy pomocí rozpuštěného oxidu uhličitého a sluneční energie. Oxid uhličitý je rozptýlen do reaktorové kapaliny, aby byl přístupný pro řasy. Bioreaktor musí být vyroben z průhledného materiálu.
Řasy jsou fotoautotrofní organismy, které provádějí kyslíkovou fotosyntézu.
Rovnice pro fotosyntézu:
Historické pozadí
Některé z prvních experimentů s cílem pěstování řas byly provedeny v roce 1957 „Carnegie Institution „ve Washingtonu. V těchto experimentech byla jednobuněčná chlorella kultivována přidáním CO2 a některé minerály. V počátcích se používaly bioreaktory, které byly vyrobeny ze skla a později se změnily na jakýsi plastový sáček. Cílem celého tohoto výzkumu bylo pěstování řas za účelem výroby levného krmiva pro zvířata.[1]
Často používané typy fotoreaktorů
V dnešní době je třeba rozlišovat 3 základní typy fotobioreaktorů řas, ale určujícím faktorem je sjednocující parametr - dostupná intenzita sluneční energie.
Deskový fotobioreaktor
Deskový reaktor jednoduše sestává ze svisle uspořádaných nebo nakloněných obdélníkových skříní, které jsou často rozděleny na dvě části, aby se dosáhlo míchání kapaliny v reaktoru. Obecně jsou tato pole uspořádána do systému jejich propojením. Tato připojení se také používají k usnadnění procesu plnění / vyprazdňování, zavádění plynu a přepravy výživných látek. Zavedení spalin většinou se vyskytuje ve spodní části skříně, aby se zajistilo, že oxid uhličitý má dostatek času na interakci s řasami v kapalině reaktoru.
Trubkový fotobioreaktor
Trubkový reaktor se skládá z vertikálně nebo horizontálně uspořádaných trubek, které jsou navzájem spojeny do potrubního systému. Tekutina suspendovaná na řasách může v této hadičce cirkulovat. Trubky jsou obecně vyrobeny z průhledného plastu nebo borosilikátového skla a konstantní cirkulace je udržována čerpadlem na konci systému. Zavádění plynu probíhá na konci / začátku trubkového systému. Tento způsob zavádění plynu způsobuje problém s nedostatkem oxidu uhličitého, vysokou koncentrací kyslíku na konci jednotky během oběhu a špatnou účinností.
Fotobioreaktor s bublinovou kolonou
A bublinový sloupový foto reaktor sestává ze svisle uspořádaného válcového sloupu, vyrobeného z průhledného materiálu. Zavádění plynu probíhá ve spodní části kolony a způsobuje turbulentní proud, který umožňuje optimální výměnu plynu. V současné době jsou tyto typy reaktorů konstruovány s maximálním průměrem 20 cm až 30 cm, aby byl zajištěn požadovaný přísun sluneční energie.
Největším problémem konstrukce určené pro sluneční světlo je omezená velikost průměru. Feuermann a kol.[SZO? ] vynalezl způsob sběru slunečního světla sběračem ve tvaru kužele a jeho přenos pomocí některých kabelů ze skleněných vláken, které jsou přizpůsobeny reaktoru, aby umožňovaly konstrukce kolonového reaktoru se širšími průměry. - v tomto měřítku spotřeba energie v důsledku čerpadel atd. a CO2 výrobní náklady mohou převážit CO2 zajatý reaktorem.[Citace je zapotřebí ]
Průmyslové využití
Pěstování řas ve fotobioreaktoru vytváří úzkou škálu možností průmyslového využití. Některé energetické společnosti [2] již zavedená výzkumná zařízení s fotobioreaktory řas, aby zjistila, jak efektivní mohou být při snižování CO2 emise, které jsou obsaženy v spalin a kolik biomasy bude vyrobeno. Biomasa z řas má mnoho využití a lze ji prodat za účelem získání dalšího příjmu. Ušetřený objem emisí může také přinést příjem prodejem emisních kreditů jiným energetickým společnostem.[3]
Využívání řas jako potravy je ve východoasijských oblastech velmi běžné.[4] Většina druhů obsahuje pouze zlomek použitelných bílkovin a sacharidů a spoustu minerálů a stopových prvků. Obecně by spotřeba řas měla být minimální kvůli vysokému obsahu jódu, zvláště problematickému pro osoby s hypertyreózou. Stejně tak mnoho druhů křemelinových řas produkuje sloučeniny nebezpečné pro člověka.[5] Řasy, zejména některé druhy, které obsahují více než 50 procent oleje a hodně sacharidů, lze použít k výrobě bionafta a bioethanol extrakcí a rafinací frakcí. Tento bod je velmi zajímavý, protože biomasa řas je generována 30krát rychleji než nějaká zemědělská biomasa,[6] který se běžně používá k výrobě bionafty.
Viz také
Reference
- ^ „Achmed Khammas - Das Buch der Synergie - Teil C - Die Geschichte der Solarenergie“. www.buch-der-synergie.de. Citováno 17. listopadu 2018.
- ^ Patel, Sonal (1. května 2016). „Průlomový projekt řas zachycujících uhlík“. Powermag. Texas, USA: powermag.com. Citováno 16. listopadu 2018.
- ^ Umweltbundesamt Archivováno 2009-07-21 na Wayback Machine
- ^ „Řasy, jídlo, které by mohlo zachránit lidstvo“. Le Monde. Francie: worldcruch.com. 9. července 2016. Citováno 16. listopadu 2018.
- ^ „Toxické rozsivky“. Centrum vědy o rybolovu na severovýchodě NOAA. NOAA. 1. září 2014. Citováno 16. listopadu 2018.
rodina Pseudo-nitzschia; za určitých podmínek mohou tyto rozsivky produkovat toxiny škodlivé pro člověka
- ^ Ullah, Kifayat; Ahmad, Mushtaq; Sofie; Sharma, Vinod Kumar; Lu, Pengmei; Harvey, Adam; Zafar, Muhammad; Sultana, Shazia; Anyanwu, C.N. (2014). „Řasová biomasa jako globální zdroj pohonných hmot: přehled a perspektivy rozvoje“. Pokrok v přírodních vědách: Materials International. 24 (4): 329–339. doi:10.1016 / j.pnsc.2014.06.008.
Další čtení
Tento článek obsahuje seznam obecných Reference, ale zůstává z velké části neověřený, protože postrádá dostatečné odpovídající vložené citace.Listopadu 2018) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
- Acién Fernández, F.G .; Fernández Sevilla, J.M .; Sánchez Pérez, J.A .; Molina Grima, E .; Chisti, Y. (2001). „Trubkové fotobioreaktory s vnější smyčkou poháněné vzduchem pro venkovní produkci mikrořas: Posouzení konstrukce a výkonu“. Věda o chemickém inženýrství. 56 (8): 2721–2732. CiteSeerX 10.1.1.494.1836. doi:10.1016 / S0009-2509 (00) 00521-2.
- Borowitzka, Michael A. (1999). "Komerční produkce mikrořas: rybníky, nádrže a fermentory". Marine Bioprocess Engineering, Sborník mezinárodních sympozií pořádaných pod záštitou Pracovní skupiny pro aplikovanou biokatalýzu Evropské federace biotechnologií a Evropské společnosti pro mořské biotechnologie. Pokrok v průmyslové mikrobiologii. 35. 313–321. doi:10.1016 / S0079-6352 (99) 80123-4. ISBN 9780444503879.
- Carlsson, A. S .; Van Beilen, J. B .; Möller, R .; Clayton, D. (2007). Bowles, Dianna (ed.). Micro- a Macro-Algae: Utility for industrial applications (PDF). CPL Stiskněte. ISBN 978-1-872691-29-9.
- Chisti, Yusuf (2007). "Bionafta z mikrořas". Biotechnologické pokroky. 25 (3): 294–306. doi:10.1016 / j.biotechadv.2007.02.001. PMID 17350212.
- Jak podnikatel zabil svého investora. 18. srpna 2016