Fotobioreactor

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fotobiorector de laborator pentru cultivarea mușchilor precum Physcomitrella patens .

Fotobioreactorii sunt sisteme de cultură (deschise și închise) care sunt optime pentru creșterea microorganismelor fotosintetice ( microalge , cianobacterii și bacterii fotosintetice). Fotobioreactoarele închise (oxigenice și anoxigenice) necesită tehnologii avansate, în special pentru controlul tuturor parametrilor procesului ( pH , temperatură , transfer de masă, hidrodinamică , concentrație celulară, aport de nutrienți etc ...). Acestea sunt din ce în ce mai asemănătoare cu fermentatorii utilizați pentru creșterea organismelor heterotrofe, cu singura diferență substanțială că fotobioreactorii au nevoie și de o aprovizionare adecvată cu energie radiantă . Mai precis, vorbim de fotobioreactoare închise atunci când ne referim la structuri în care cultura nu intră în contact cu atmosfera sau cu alte tipuri de contaminanți ( praf , alte microorganisme etc.). [1]

Funcția de bază a unui fotobioreactor este de a garanta un proces controlat în care este posibil să se producă biomasă microbiană și / sau metaboliți .

Istorie

Înainte de sosirea fotobioreactoarelor închise, creșterea organismelor fototrofice în aer liber a avut loc în principal în sisteme deschise (tancuri) și a fost extrem de limitată din cauza capacității slabe de control al culturilor. Aceasta a implicat probleme în menținerea culturii productive. Izolarea mai mare a culturii de mediu, capacitatea mare de a controla parametri precum pH-ul, presiunea de O 2 și CO 2 și controlul temperaturii au favorizat dezvoltarea de noi biotehnologii în mai multe domenii de aplicare. De la puținele tulpini cultivabile anterior până la actual, mai mult de 50.000, dintre care multe sunt utilizate pentru producerea de substanțe de mare valoare: antifungice , antibacteriene , antivirale sau agenți farmaceutici.

Prima utilizare a unui fotobioreactor datează din anii 1940, ca o consecință logică a studiului creșterii unei microalge ( Chlorella ) și a activității sale fotosintetice. De atunci, au fost testate experimental multe tipuri de fotobioreactoare, în special modele mici.

Clasificare

Criteriile de clasificare a multor fotobioreactoare existente astăzi sunt în esență modul de funcționare și aspect, dar o diferențiere inițială se poate face deja în fotobioreactoare de interior și de exterior. Primele sunt de dimensiuni mici și sunt adesea prototipuri mici. [2] Pentru ei, de obicei, iluminatul este artificial cu lămpi de diferite tipuri, în timp ce pentru fotobioreactoare exterioare, care au nevoie de spații mari, iluminatul este legat de radiația solară .

Fotobioreactoarele interioare sunt în mod normal iluminate cu lumină continuă, în timp ce cele exterioare sunt afectate în special de ciclurile zi-noapte. În absența luminii (sau a unui substrat organic), celulele metabolizează componentele celulare pentru energie, rezultând o scădere a greutății celulei. Pentru a rezolva acest tip de alterare a culturii, au fost dezvoltate prototipuri în care senzorii capabili să detecteze intensitatea luminii solare permit pornirea sau oprirea unui sistem de iluminare artificială într-un fotobioreactor extern, garantând iluminarea continuă.

În ciuda diferențelor, se poate spune, așadar, că principalul criteriu prin care este creat și fabricat un fotobioreactor este acela de a permite organismului fototrof cel mai bun randament în conversia energiei luminii, încercând să garanteze o cantitate echilibrată și constantă de lumină. Progresele în optimizarea distribuției luminii în cadrul culturii au fost realizate atât prin utilizarea fibrelor optice, cât și prin diluarea radiației solare.

Materialele cu care sunt construite trebuie să aibă o rezistență mare și o transparență ridicată, să nu fie toxice, să aibă stabilitate chimică și, dacă este posibil, să aibă un cost redus. Tocmai acest punct, cel economic, este adesea un motiv de neîncredere în sistemele care utilizează fotobioreactoare pentru, de exemplu, producerea de hidrogen , deoarece posibilitatea unui viitor industrial trece prin durabilitatea economică.

Notă

  1. ^ Lane. G., Up To Speed ​​On: Algae Biofuels , vol. 1, Smashwords, 2013, pp. 1-9, ISBN 978-1-301-35196-1 .
  2. ^ Eva Decker și Ralf Reski , Realizări actuale în producția de produse biofarmaceutice complexe cu bioreactori de mușchi , în Bioprocess and Biosystems Engineering , vol. 31, n. 1, 2008, pp. 3-9.

Bibliografie

  • C. Posten und C. Walter: Biotehnologie microalgală: integrare și economie. De Gruyter, 2012, p. 262-263.
  • Ayhan Demirbas und M. Fatih Demirbas: Algae Energy: Algae as a New Source of Biodiesel Green Energy and Technology. Springer, 2010, p. 80.
  • Otto Pulz (2001): Fotobioreactoare: sisteme de producție pentru microorganisme fototrofe , Appl Microbiol Biotechnol (2001) 57: 287–293, DOI : 10.1007 / s002530100702
  • Christine Rösch, Juliane Jörissen, Johannes Skarka și Nicola Hartlieb: Wege zur Reduzierung von Flächennutzungskonflikten . În: TECHNIKFOLGENABSCHÄTZUNG - Theorie und Praxis, hrgg. vom Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS), Nr. 2 - Schwerpunkt: Flächennutzungskonflikte - Ursachen, Folgen und Lösungsansätze, 17. Jahrgang - septembrie 2008, p. 66-71.
  • F. Cotta, M. Matschke, J. Großmann, C. Griehl und S. Matthes; Verfahrenstechnische Aspekte eines flexiblen, tubulären Systems zur Algenproduktion ; DECHEMA 2011.
  • Ullmann, J.; Ecke, M.; Steinberg, K.-H. (2007): Producția la scară industrială de microalge . 125. Jahrestagung der Deutschen Botanischen Gesellschaft, 2007.
  • Wencker, T și Pulz, O: Principii de proiectare a fotobioreactorului, Submariner Project Cooperation Event 2011 (PDF; 2,5 MB).

Alte proiecte

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Fotobioreactore&oldid=109552764 ”