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Kurzfassung

Es wird ein neues Verfahren zur turbulenten Durchmischung von Flachbett-Photobioreaktoren mittels integrierter Vibrationseinrichtung für ein optimales Wachstum von Algenkulturen vorgestellt.

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Hintergrund

Die Produktion phototropher Organismen (z.B. Mikroalgen) erfolgt in entsprechenden Photobioreaktoren, bei denen das verfügbare Licht, Kohlendioxid und Nährstoffe die wesentlichen Wachstumsparameter darstellen. Für ein optimales Wachstum ist eine Durchmischung der Biomasse im Reaktor nötig, die herkömmlicherweise mittels Paddelrührwerke und Pumpsysteme erfolgt.

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Problemstellung

Photobioreaktoren als Open Ponds mit Paddelrührwerken sind bzgl. Baukosten und Energieeinsatz sehr günstig. Für das notwendige Rührwerk ist aber eine Eintauchtiefe von 15-30 cm erforderlich, wodurch das Oberflächen-Volumenverhältnis und die Produktivität gering sind. Rohr- und Flachbettreaktoren weisen aufgrund eines größeren Oberflächen-Volumenverhältnisses eine höhere Produktivität auf, haben aber den Nachteil eines erhöhten Energieverbrauchs zur Erzeugung von optimalen Strömungsgeschwindigkeiten.

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Lösung

Ein neuartiger Reaktor soll eine hohe Produktivität auf besonders energieeffiziente und kostengünstige Weise ermöglichen. Ein nach oben offener Behälter beinhaltet das Biomasse-Flüssigkeitsgemisch und erlaubt einen optimalen Lichteintrag. Der Behälter kann eben oder in definierter Neigung orientiert werden. Entsprechende Begasungseinrichtungen (z.B. Injektor, gasdichte Atmosphäre oberhalb des Behälters) erlauben den Eintrag von Kohlendioxid. Der neuartige Reaktor besitzt eine Vibrationseinrichtung, um eine Durchmischung der Flüssigkeit zu erreichen (Frequenzbereich 600-900 min^-1, Amplitude 0,2-11 mm). Dabei wird die Flüssigkeitsoberfläche in Schwingungen versetzt und die darin enthaltenen Organismen in ständiger Bewegung gehalten, ohne dass der gesamte Flüssigkeitskörper umgewälzt werden muss. Der Flüssigkeitskörper benötigt bei der Vibrationsdurchmischung keine Mindesthöhe und kann auf einer ebenen Fläche eine Höhe von etwa 0,5-10 cm haben, was in einem großen Oberflächen-Volumenverhältnis resultieren kann. Über ein Pumpensystem kann der Reaktor mit einem Speicherbehälter verbunden sein.

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Vorteile

• Energieeffiziente & kostengünstige Art der turbulenten Durchmischung von Algenkulturen

• Geringe Scherkräfte beim Durchmischen der Biomasse und somit Einsatz empfindlicher Algen & höherer Zelldichten möglich

• Kostenersparnis & effektivere Algengewinnung durch geringe Flüssigkeitstiefe im Reaktor

• Einfacher & kostengünstiger Reinigungsaufwand des neuartigen Reaktors

 

 

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Anwendungsbereiche

Kultivierung & Produktion von phototrophen Organismen (v.a. Mikroalgen)

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Service

• Verkauf

• Lizenzierung