DE29623906U1 - Rotating solar photobioreactor for the production of algal biomass from gases containing carbon dioxide in particular - Google Patents
Rotating solar photobioreactor for the production of algal biomass from gases containing carbon dioxide in particularInfo
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Description
Hi-bu 000919de
31. März 2000Hi-bu 000919de
March 31, 2000
Rotierender Solar-Photobioreaktor zur Produktion von AlqenbiomasseRotating solar photobioreactor for the production of algae biomass aus insbesondere kohiendioxidhaltigen Gasenfrom gases containing carbon dioxide in particular
Die Erfindung betrifft einen rotierenden Solar-Photobioreaktor zur Produktion von Algenbiomasse aus insbesondere kohiendioxidhaltigen Gasen.The invention relates to a rotating solar photobioreactor for the production of algal biomass from gases containing carbon dioxide in particular.
Die verschiedensten Ausführungen von Photobioreaktoren zur Produktion von Algenbiomasse reichen in unterschiedlichen Größen von offenen Systemen bis zu geschlossenen, von hochtechnisiert gesteuerten Anlagen bis zu einfachen Becken. Die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen wird vorwiegend durch die hochwertigen Produkte bestimmt, die aus der kultivierten Algenbiomasse gewonnen werden oder durch ihre Reinigungsleistung für belastete Gewässer. Die bisherigen Photobioreaktoren sind primär nicht dafür ausgelegt, Abgase zu reinigen und dabei deren Gehalt an Kohlendioxid zu nutzen.The various designs of photobioreactors for the production of algae biomass range in size from open systems to closed systems, from highly technical controlled systems to simple tanks. The economic viability of such systems is mainly determined by the high-quality products that are obtained from the cultivated algae biomass or by their cleaning performance for polluted waters. The photobioreactors used to date are not primarily designed to clean exhaust gases and use their carbon dioxide content.
Ein wesentliches Problem bei Photobioreaktoren besteht in der Photoinhibition der Algen, wenn diese über eine zu lange Zeitdauer Licht ausgesetzt sind. Für eine gleichbleibende Photosynthese ist es erforderlich, daß die Algen zeitweise abgeschattet werden. Dies wird im Stand der Technik z. B. dadurch erreicht, daß die Algen in einer Suspension zirkulieren und dadurch zeitweise abgedunkelt sind. Derartige Photobioreaktoren können lediglich mit mechanisch unempfindlichen Algen betrieben werden, da die Algen beim Zirkulieren und/oder Umwälzen mechanischen Belastungen, insbesondere Scherkräften ausgesetzt sind.A major problem with photobioreactors is the photoinhibition of the algae if they are exposed to light for too long. For consistent photosynthesis, the algae must be temporarily shaded. In the current state of the art, this is achieved, for example, by circulating the algae in a suspension and thus temporarily darkening them. Such photobioreactors can only be operated with mechanically insensitive algae, since the algae are exposed to mechanical stress, particularly shear forces, when circulating and/or being turned over.
Wenn die Algen permanent Licht ausgesetzt sind, entsteht im Oberflächenbereich eine Photoinhibition der Algen, so daß diese Algen zur Erzeugung von Algenbiomasse nur geringfügig beitragen. Lediglich die Algen in den tiefer gelegenen Schichtenbereichen können noch effektiv wachsen und damit Algenbiomasse erzeugen. Ein dikkes Algensubstrat weist also einen vergleichsweise hohen Anteil anIf the algae are permanently exposed to light, photoinhibition of the algae occurs in the surface area, so that these algae only contribute slightly to the production of algal biomass. Only the algae in the deeper layers can still grow effectively and thus produce algal biomass. A thick algal substrate therefore has a comparatively high proportion of
nicht zur Algenbiomasseproduktion beitragenden Algen auf, weshalb diese Photobioreaktoren lediglich über einen begrenzten Wirkungsgrad verfügen.Algae that do not contribute to algal biomass production, which is why these photobioreactors only have a limited efficiency.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Effizienz von Solar-Bioreaktoren zur Produktion von Algenbiomasse zu erhöhen.The invention is based on the object of increasing the efficiency of solar bioreactors for the production of algae biomass.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein rotierender Solar-To solve this problem, the invention uses a rotating solar
Photobioreaktor vorgeschlagen, der versehen ist mit
einem Gestell,Photobioreactor is proposed, which is equipped with
a frame,
einem um eine Drehachse drehbar an dem Gestell gelagerten Substrat für Algen, auf dem die Algen während ihres Wachstums verbleiben und das Sonnenlicht unterschiedlicher Intensität intermittierend aussetzbar ist,
einer Antriebsvorrichtung zum drehenden Antreiben des Algensubstrats und
einer Nährmedium-Zuführvorrichtung zum Zuführen eines Nährmediums zu dem Algensubstrat.a substrate for algae mounted on the frame so that it can rotate about an axis of rotation, on which the algae remain during their growth and on which sunlight of varying intensity can be intermittently exposed,
a drive device for rotating the algae substrate and
a nutrient medium supply device for supplying a nutrient medium to the algae substrate.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das gasdurchlässige Algensubstrat drehbar an einem Gestell angeordnet. Mittels einer Antriebsvorrichtung wird das Algensubstrat in Rotation um seine Drehachse versetzt. Dabei ist zu beachten, daß die Antriebsvorrichtung als separates Element des rotierenden Solar-Photobioreaktors ausgebildet sein kann oder aber sozusagen integraler Bestandteil des Algensubstrats ist, das hierbei dann derart ausgebildet ist, daß es den Wind und/oder die Gasströmung und/oder eine Medium- oder Flüssigkeitszufuhr, der es ausgesetzt ist, in Rotationsenergie umsetzt. Mittels der Zuführvorrichtung wird das Algensubstrat mit einem Nährmedium versorgt.In the device according to the invention, the gas-permeable algae substrate is arranged rotatably on a frame. The algae substrate is set in rotation about its axis of rotation by means of a drive device. It should be noted that the drive device can be designed as a separate element of the rotating solar photobioreactor or is an integral part of the algae substrate, which is then designed in such a way that it converts the wind and/or the gas flow and/or a medium or liquid supply to which it is exposed into rotational energy. The algae substrate is supplied with a nutrient medium by means of the supply device.
Von entscheidender Bedeutung für die Erfindung ist die Tatsache, daß das Algensubstrat rotiert. Dadurch werden die einzelnen Oberflächenbereiche des Algensubstrats abwechselnd dem vorwiegend seitlich einfallenden Sonnenlicht unterschiedlicher Intensität ausgesetzt und konstruktionsbedingt abgeschattet bzw. diffusem Sonnenlicht (Schwachlicht) ausgesetzt. Dies erhöht ganz entscheidend die Effizienz der Algenproduktion, da sich die für die Sonnenlichtumsetzung verantwortlichen Photosynthesesysteme der Algen in den AbschattungszeitintervallenThe fact that the algae substrate rotates is of crucial importance for the invention. This means that the individual surface areas of the algae substrate are alternately exposed to sunlight of varying intensity, which mainly falls from the side, and are shaded or exposed to diffuse sunlight (weak light) due to the design. This significantly increases the efficiency of algae production, since the algae's photosynthesis systems, which are responsible for converting sunlight, are activated during the shading time intervals.
bzw. in den Intervallen, in denen sie diffusem Sonnenlicht ausgesetzt sind, wieder regenerieren können, um dann wieder für die Sonnenlichtumsetzung zur Verfügung zu stehen. Die Algen verbleiben während der gesamten Dauer ihres Wachstums an dem Substrat. Ein stetiges Wiederbenetzen des Substrats mit Algen, die in Suspension in einem Umwälz- oder Zirkulationssystem gehalten sind, ist also bis zur Abernte nicht vorgesehen. Erst beim Abernten werden die Algen z. B. durch eine steuerbare Desorption von dem Substrat abgelöst. So kann z. B. Desorptionsflüssigkeit (über die Nährmedium-Zuführvorrichtung) auf das Algensubstrat aufgebracht werden; zu diesem Zeitpunkt gelangt dann kein Nährmedium über die Zuführvorrichtung auf das Substrat. Alternativ kann für die Aufbringung des Desorptionsmediums auf das Algensubstrat auch eine separate Aufbringungs- bzw. Zuführvorrichtung vorgesehen sein.or in the intervals in which they are exposed to diffuse sunlight, they can regenerate in order to then be available for sunlight conversion again. The algae remain on the substrate for the entire duration of their growth. Constant re-wetting of the substrate with algae that are kept in suspension in a circulation system is therefore not planned until harvesting. Only when harvesting are the algae detached from the substrate, e.g. by controllable desorption. For example, desorption liquid (via the nutrient medium feed device) can be applied to the algae substrate; at this time, no nutrient medium reaches the substrate via the feed device. Alternatively, a separate application or feed device can be provided for applying the desorption medium to the algae substrate.
Vorteilhafterweise ist das Algensubstrat aufgefächert ausgebildet, weist also eine extrem große Oberfläche auf und ist insbesondere nach Art eines Schaufelrades mit zickzack-förmigem Bahnmaterialverlauf ausgebildet. Die einzelnen Lamellen des Algensubstrat-Bahnmaterials sorgen dabei gegeneinander für die erforderliche Abschattung bzw. sind vollflächig zeitweise dem Sonnenlicht unterschiedlicher Intensität ausgesetzt. Diese intermittierende Belichtung durch vorwiegend seitlich einfallendes Sonnenlicht ist dabei durch die Anordnung bzw. Bauart und Umdrehung des Algensubstrats bestimmt.The algae substrate is advantageously fanned out, meaning it has an extremely large surface area and is designed in particular like a paddle wheel with a zigzag-shaped web of material. The individual lamellae of the algae substrate web material provide the necessary shading against each other and are temporarily exposed to sunlight of varying intensity over their entire surface. This intermittent exposure to sunlight that mainly falls from the side is determined by the arrangement or design and rotation of the algae substrate.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß der rotierende Solar-Photobioreaktor gänzlich der Sonne ausgesetzt ist, was insbesondere für das Algensubstrat gilt. Alternativ ist es möglich, das rotierende Algensubstrat in ein lichtdurchlässiges bzw. teilweise offenes Gehäuse einzubringen, so daß stets pro Umdrehung des Algensubstrats dieses sequentiell gänzlich mit Sonnenlicht belichtet und abgeschattet wird.It should be noted here that the rotating solar photobioreactor is completely exposed to the sun, which is particularly true for the algae substrate. Alternatively, it is possible to place the rotating algae substrate in a translucent or partially open housing, so that for each rotation of the algae substrate, it is sequentially fully exposed to sunlight and shaded.
Mit der Erfindung ist es also möglich, möglichst dünnschichtige Algensubstrate von 0,1 bis 5 mm einzusetzen, auf denen die Algen für die Dauer ihres Wachstums und damit für die Dauer der Produktion von Algenbiomasse, also bis zum Abernten verbleiben. Die Photoinhibition der Algen auf dem dünnen Algensubstrat wird konstruktionsbedingt verhindert, da das Algensubstrat derart ausgebildet ist, daß esThe invention therefore makes it possible to use algae substrates that are as thin as possible, from 0.1 to 5 mm, on which the algae remain for the duration of their growth and thus for the duration of the production of algae biomass, i.e. until harvesting. The photoinhibition of the algae on the thin algae substrate is prevented by design, since the algae substrate is designed in such a way that it
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intermittierend durch Seibstabschattung bereichsweise Sonnenlicht unterschiedlicher Intensität ausgesetzt ist. Eine zirkulierende oder stetig umgewälzte Algensuspension ist also nach der Erfindung nicht vorgesehen. Die Auswahl an bei dem erfindungsgemäßen Photobioreaktor einsetzbaren Algen ist also insofern erweitert, als auch gegen mechanische Belastungen empfindliche Algen eingesetzt werden können.is intermittently exposed to sunlight of varying intensity in certain areas by means of self-shading. A circulating or constantly circulated algae suspension is therefore not provided for according to the invention. The selection of algae that can be used in the photobioreactor according to the invention is therefore expanded in that algae that are sensitive to mechanical stress can also be used.
Der erfindungsgemäße Photobioreaktor optimiert die Nutzung von kohlendioxidhaltigen Gasen, insbesondere von Abgasen, zur Steigerung der Produktion von Algenbiomasse unter Ausnutzung des Sonnenlichts. Dies geschieht nicht primär zur Erzeugung hochwertiger, reiner Produkte, sondern insbesondere deshalb, um die gewonnene Biomasse als Energieträger zu nutzen, indem sie verbrannt oder zur Produktion von Biodiesel oder Biogas eingesetzt wird. Die Verbrennung dieser Produkte zu nutzbarer Energie liefert Abgase, die in einem Kreislaufprozeß zur Produktion von Algenbiomasse wiederverwertet werden können.The photobioreactor according to the invention optimizes the use of carbon dioxide-containing gases, in particular exhaust gases, to increase the production of algae biomass using sunlight. This is not done primarily to produce high-quality, pure products, but in particular to use the biomass obtained as an energy source by burning it or using it to produce biodiesel or biogas. The combustion of these products to produce usable energy produces exhaust gases that can be recycled in a circular process to produce algae biomass.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Algensubstrat eine in Form eines Hohlkegels ausgebildete Tragkonstruktion aufweist. Unabhängig von der Ausgestaltung der Tragkonstruktion sollte diese gasdurchlässig sein, so daß das von der Tragkonstruktion gehaltene Algensubstrat, bei dem es sich, insbesondere um dünnes Bahnmaterial (Vliestuch o.dgl., z. B. der Stärke 0,1 bis 5 mm) handelt, stets vom Gas durchströmbar ist.In an advantageous development of the invention, it is further provided that the algae substrate has a support structure in the form of a hollow cone. Irrespective of the design of the support structure, this should be gas-permeable so that the algae substrate held by the support structure, which is in particular a thin web material (nonwoven fabric or the like, e.g. with a thickness of 0.1 to 5 mm), can always be permeated by the gas.
Insbesondere weist die Tragkonstruktion einen Käfig auf, der zwei stirnseitige Wände hat, die über außenliegende und innenliegende Stäbe miteinander verbunden sind. Zwischen diesen Außen- und Innenhaltestäben verläuft dann das Bahnmaterial in insbesondere Zickzack-Form und wird auf diese Art und Weise vom Käfig gehalten. Diese Konstruktion, bei der der Käfig insbesondere zylindrisch ausgebildet ist, ermöglicht die Unterbringung von Algensubstrat-Bahnmaterial bei gleichzeitiger Schaffung einer extrem großen Oberfläche und minimalem Platzbedarf.In particular, the support structure has a cage that has two front walls that are connected to one another via external and internal rods. The web material then runs between these external and internal holding rods in a particularly zigzag shape and is held in this way by the cage. This construction, in which the cage is particularly cylindrical, enables the accommodation of algae substrate web material while simultaneously creating an extremely large surface and requiring minimal space.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Nährmittel-Zuführvorrichtung als am Gestell feststehende Einheit ausgebildet ist, an der vorbei sich das Algensubstrat bewegt. Auf diese Weise wird pro Umdrehung die gesamte Oberfläche des Algensubstrats einmalFurthermore, it is expedient if the nutrient supply device is designed as a unit fixed to the frame, past which the algae substrate moves. In this way, the entire surface of the algae substrate is
mit Nährmedium benetzt. Insbesondere handelt es sich bei der Nährmittel-Zuführvorrichtung um eine Sprühvorrichtung zum Aufsprühen von Nährmedium auf das Algensubstrat.wetted with nutrient medium. In particular, the nutrient supply device is a spray device for spraying nutrient medium onto the algae substrate.
Vorzugsweise ist das Algensubstrat an seiner Drehachse kardanisch am Gestell aufgehängt, so daß es bei Rotation frei pendeln kann, was je nach herrschendem Wind (das Algensubstrat ist insbesondere dem Sonnenlicht und damit der Umgebung frei und allseitig ausgesetzt) von Vorteil ist.Preferably, the algae substrate is gimbal-mounted on the frame at its axis of rotation so that it can swing freely during rotation, which is advantageous depending on the prevailing wind (the algae substrate is exposed freely and on all sides to sunlight and thus to the environment).
Der Algensubstrat-Reaktor kann frei angeordnet sein, ohne daß er also von einem Gehäuse oder dergleichen umgeben ist. Wird ein solches Gehäuse verwendet, sollte dieses mindestens einen für Sonnenlicht transparenten Abschnitt (Öffnung oder transparentes Wandelement, beide insbesondere mit optischen Elementen zum Einfangen von Licht, wie z. B. Linsen, Prismen oder dergleichen, versehen) aufweisen, an dem sich das Algensubstrat vorbeibewegt. Auch hierdurch sind die einzelnen Bereiche des Algensubstrats Licht unterschiedlicher Intensität ausgesetzt.The algae substrate reactor can be freely arranged, i.e. without being surrounded by a housing or the like. If such a housing is used, it should have at least one section that is transparent to sunlight (opening or transparent wall element, both of which are provided in particular with optical elements for capturing light, such as lenses, prisms or the like) past which the algae substrate moves. This also means that the individual areas of the algae substrate are exposed to light of different intensities.
In dem obigen Fall, in dem das Algensubstrat von einem Gehäuse umgeben ist, welches bereichsweise mit mindestens einer Öffnung oder einem transparenten Wandabschnitt (beide insbesondere mit optischen Elementen wie z. B. Linsen, Prismen oder dergleichen versehen) versehen ist, ist es ebenso möglich, daß das Gehäuse (langsam) rotiert, um dem tageszeitlichen Sonnenstand nachgeführt zu werden.In the above case, in which the algae substrate is surrounded by a housing which is partially provided with at least one opening or a transparent wall section (both in particular provided with optical elements such as lenses, prisms or the like), it is also possible for the housing to rotate (slowly) in order to track the position of the sun during the day.
Die Drehachse, um die das Algensubstrat rotiert, kann horizontal, vertikal oder im Raum geneigt verlaufen. Insbesondere sind die Ebenen, in denen sich das Algensubstrat erstreckt, parallel zur Drehachse angeordnet. Das Algensubstrat ist insbesondere nach Art eines Schaufel- oder Flügelrades ausgebildet, dessen im wesentlichen radial verlaufende Schaufeln bzw. Flügel durch das Algensubstrat gebildet sind bzw. mit Algensubstrat bespannt sind.The axis of rotation around which the algae substrate rotates can be horizontal, vertical or inclined in space. In particular, the planes in which the algae substrate extends are arranged parallel to the axis of rotation. The algae substrate is designed in particular in the manner of a paddle or impeller wheel, the essentially radially extending blades or wings of which are formed by the algae substrate or are covered with algae substrate.
Die Photosynthese der Algen ermöglicht die Bindung von Kohlendioxid aus Abgasen der verschiedensten Verbrennungsprozesse. Die klimatisch bedenkliche Nutzung fos-The photosynthesis of algae enables the binding of carbon dioxide from exhaust gases from various combustion processes. The climatically questionable use of fos-
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siler Brennstoffe kann innerhalb derselben bestehenden Technologie durch regenerative Energie aus Biomasse nach und nach ersetzt werden, indem sich der Anteil der Algenbiomasse in den Brennstoffen sukzessive erhöht. Der flächenbezogene Biomasseertrag ist bei Algen um ein Vielfaches größer als bei Höheren Pflanzen und kann durch diese Abgase noch weiter gesteigert werden. Die Restwärme aus dem Abgas wird zusätzlich genutzt.Siler fuels can be gradually replaced by renewable energy from biomass within the same existing technology by gradually increasing the proportion of algae biomass in the fuels. The area-related biomass yield of algae is many times greater than that of higher plants and can be increased even further by these exhaust gases. The residual heat from the exhaust gases is also used.
Zur Steigerung der Produktivität im Vergleich zu herkömmlichen Photobioreaktoren läßt sich im hier vorgestellten Reaktor Kohlendioxid aus z.B. Abgas optimal den Algen zuführen, die gleichzeitig genügend photosynthetisch aktive Strahlung (PhAR) aus dem Sonnenlicht erhalten. Gegenseitige dauerhafte Beschattung der einzelnen Algenzellen sowie zu starke Bestrahlung, Austrocknen oder Überhitzung werden weitestgehend vermieden. Die Erntemethode der Biomasse ist vorzugsweise im. System integriert. Der Ertrag pro Grundfläche wird durch eine zum Teil vertikale Anordnung der Reaktionsoberflächen zusätzlich erhöht. Direktes und diffuses Sonnenlicht werden genutzt. Das System ist den tageszeitlichen und jahreszeitlichen Sonnenständen sowie der geographischen Breite oder den speziellen Standortbedingungen einfach anzupassen. Die Konstruktion ist für Freiland und Gewächshäuser geeignet und erfordert vergleichsweise geringen Kapitaleinsatz. Ein "Scale-Up" der Anlage für den Kraftwerksbereich ist möglich. Eine optionale modulare Verknüpfung mehrerer Reaktoren kann die Betriebssicherheit des Dauereinsatzes erhöhen. Der Einsatz umweltverträglicher Verbrauchsmaterialien sowie die kombinierte Nutzung anderer regenerativer Energien ist möglich.To increase productivity compared to conventional photobioreactors, the reactor presented here can optimally supply carbon dioxide from exhaust gases, for example, to the algae, which at the same time receive sufficient photosynthetically active radiation (PhAR) from sunlight. Mutual permanent shading of the individual algae cells as well as excessive radiation, drying out or overheating are largely avoided. The method of harvesting the biomass is preferably integrated into the system. The yield per area is further increased by a partially vertical arrangement of the reaction surfaces. Direct and diffuse sunlight are used. The system is easy to adapt to the time of day and year of the sun as well as the geographical latitude or the special site conditions. The design is suitable for open land and greenhouses and requires comparatively little capital investment. A "scale-up" of the system for the power plant sector is possible. An optional modular linking of several reactors can increase the operational reliability of continuous use. The use of environmentally friendly consumables and the combined use of other renewable energies is possible.
Als Substrat für die Algen wird zweckmäßigerweise Bespannungsmaterial eingesetzt, das in Abhängigkeit von den zu verwendenden Algen und den gewünschten Produkten ausgewählt wird. Das Bespannungsmaterial bildet die Reaktoroberfläche, die von den Algen als Substrat genutzt wird. Sie sollte demnach lichtdurchlässig und gasdurchlässig sein und zur Vergrößerung der Substratoberfläche eine gewisse Rauhtiefe besitzen. Um den technischen Aufwand zu reduzieren, der für eine gleichmäßige Befeuchtung der Reaktoroberfläche nötig ist, ist eine gewisse Saugfähigkeit erwünscht. Eine gute Flüssigkeitsverteilung wird durch Kapillarkräfte in Vliesen oder Geweben erreicht. Die Größe der Kapillarräume und die Oberflächeneigenschaften desAs a substrate for the algae, it is advisable to use covering material, which is selected depending on the algae to be used and the desired products. The covering material forms the reactor surface, which is used by the algae as a substrate. It should therefore be translucent and gas-permeable and have a certain roughness depth to increase the substrate surface. In order to reduce the technical effort required for uniform moistening of the reactor surface, a certain absorbency is desired. Good liquid distribution is achieved by capillary forces in fleeces or fabrics. The size of the capillary spaces and the surface properties of the
Materials müssen den Substratanforderungen der einzusetzenden Algen so angepaßt werden, daß eine Adhäsion erreicht wird, die ein Herausspülen der Algen bei Mediumzugabe verhindert, die aber dennoch eine Ernte von dieser Oberfläche zuläßt. UV- und Witterungsbeständigkeit sind weitere Randbedingungen für einen kostengünstigen dauerhaften Einsatz. Darüber hinaus ist die Energiebilanz der Produktion und die natürliche Abbaubarkeit oder Recyclingfähigkeit der Materialien für die ökologische Bilanz des Reaktors von Interesse. Als Rohstoffe erscheinen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyester (PES) und Polyacryl geeignet. Eine hohe Saugfähigkeit kann bei geeigneter Anordnung der Substratflächen die zur Flüssigkeitsverteilung nötigen Pumpvorgänge noch weiter minimieren und somit zu einer positiveren Energiebilanz beitragen. Bei der Verarbeitung von Vliesen zu Algensubstraten sollte die Hauptkomponente aus energetisch und preislich günstigem PP oder PE bestehen, zu der als saugfähigere Komponente PES oder Polyacryl zugeführt werden kann. Demgegenüber erscheinen zur Zeit die handelsüblichen Naturfaserprodukte zwar von der biologischen Abbaubarkeit her als interessant, weisen jedoch eine relativ ungünstige Energie- und Kostenbilanz auf.Materials must be adapted to the substrate requirements of the algae to be used in such a way that adhesion is achieved which prevents the algae from being washed out when medium is added, but which still allows harvesting from this surface. UV and weather resistance are further boundary conditions for cost-effective long-term use. In addition, the energy balance of production and the natural degradability or recyclability of the materials are of interest for the ecological balance of the reactor. Polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyester (PES) and polyacrylic appear to be suitable raw materials. With a suitable arrangement of the substrate surfaces, high absorbency can further minimize the pumping processes required for liquid distribution and thus contribute to a more positive energy balance. When processing fleeces into algae substrates, the main component should consist of PP or PE, which are energetically and inexpensively, to which PES or polyacrylic can be added as a more absorbent component. In contrast, the currently commercially available natural fibre products appear to be interesting in terms of biodegradability, but have a relatively unfavourable energy and cost balance.
Optimierungen gegenüber dem Stand der Technik infolge des rotierenden Solar-Photobioreaktor-Algensubstrats zur Produktion von Algenbiomasse sind:Optimizations compared to the state of the art as a result of the rotating solar photobioreactor algae substrate for the production of algae biomass are:
1. hohe energetische Produktivität pro Fläche in Form von verwertbarer Biomasse1. high energy productivity per area in the form of usable biomass
2. niedriger quantitativer Energieinput (für Betrieb, Ernte und Material)2. low quantitative energy input (for operation, harvest and material)
3. qualitativer Energieinput (integrierte Nutzung anderer regenerativer Energieträger)3. qualitative energy input (integrated use of other renewable energy sources)
4. Integrationsfähigkeit in bestehende Technologien zur Nutzung fossiler Energieträger4. Ability to integrate into existing technologies for the use of fossil fuels
5. niedrige Betriebs- und Investitionskosten5. low operating and investment costs
6. integrierte Erntemethode, niedriger Personalaufwand, Automatisierbarkeit6. integrated harvesting method, low personnel costs, automation capability
7. Betriebssicherheit, regionale Anpassungsfähigkeit, einfaches Scale-Up.7. Operational reliability, regional adaptability, easy scale-up.
SelbstbeschattungAvoidance of permanent
Self-shading
eines Dünnschicht-Reaktors, ver
tikales Substrat-Bahnmaterial mit
großen OberflächenRotation and 3D alignment
a thin-film reactor,
tical substrate web material with
large surfaces
direktem LichtUniform use of
direct light
SubstratsRotation of the thin film
Substrate
SubstratsRotation of the thin film
Substrate
diffusem Licht . ■Uniform use of
diffuse light . ■
SubstratsRotation of the thin film
Substrate
Dünnschicht-SubstratsRotation and lamella shape of the
Thin film substrate
Konzentration, niedrige O2-
Konzentration bei Belichtung .Exhaust gas utilization, high CO 2 -
Concentration, low O 2 -
Concentration during exposure .
kontinuierliche Medienzufuhr,
Dünnschicht-Systemcontinuous or dis
continuous media supply,
Thin film system
sionswege und Erhöhung der
physiol. CO2-VerfügbarkeitShortening the gas diffusion
sion paths and increase the
Physiol. CO 2 availability
(und evtl. äußerer) Gaszufuhr
bzw. CO2-Lösen in einem Benet-
zungsmedium, insbesondere dem
Nährmedium, für das
AlgensubstratThin film system with internal
(and possibly external) gas supply
or CO 2 dissolving in a benet-
medium, especially the
Nutrient medium for the
Algae substrate
Medientemperierung, evtl.
Nutzung der Abgas-RestwärmeCooling of exhaust gases or
Media temperature control, possibly
Use of residual exhaust heat
Bandbreite des photo
synthetischen LichtsExtension of the spectral
Bandwidth of photo
synthetic light
und/oder Einsatz von
Spektralfiltersuitable selection of algae
and/or use of
Spectral filter
Optional: Schließung der Grünlücke durch geeignete Algenauswahl.Optional: Closing the green gap by selecting suitable algae.
In Bezug auf Wirtschaftlichkeit, Ökologie, Betriebssicherheit und Anpassungsfähigkeit lassen sich für den erfindungsgemäßen Solar-Photobioreaktor folgende Eigenschaften festhalten:In terms of economic efficiency, ecology, operational safety and adaptability, the following properties can be noted for the solar photobioreactor according to the invention:
geringer Energiebedarf (quantitativer Energieinput)low energy requirement (quantitative energy input)
integrierte Nutzungsmöglichkeit regenerativer Energieträger (Wind, Wasser, Sonne, qualitativer Energieinput)integrated use of renewable energy sources (wind, water, sun, qualitative energy input)
geringe Flächenintensität durch Erhöhung des flächenbezogenen Wirkungsgrades der PhotosyntheseLow area intensity by increasing the area-related efficiency of photosynthesis
integrierte Erntemöglichkeit durch Trocknen auf der Reaktoroberfläche, Desorption im Tauchbadintegrated harvesting option by drying on the reactor surface, desorption in the immersion bath
Betriebssicherheit, regionale Anpassungsfähigkeit, einfaches Scale-Up durch modularen AufbauOperational reliability, regional adaptability, easy scale-up through modular design
niedrige Investitionskosten durch geeignete MaterialwahlLow investment costs through suitable choice of materials
ökologische Unbedenklichkeit durch hohen Anteil regenerativer oder recyelingfähiger Materialien möglichEcological safety possible due to high proportion of renewable or recyclable materials
Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:In the following, embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the figures. In detail:
Fig. 1 eine Prinzipskizze des Aufbaus eines Solar-Photobio-reaktors mit hohlkegelförmig angeordnetem Algensubstrat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,Fig. 1 is a schematic diagram of the structure of a solar photobioreactor with a hollow cone-shaped algae substrate according to a first embodiment of the invention,
Fign. 2 und 3Figs. 2 and 3
Längs- und Querschnittsansichten eines Solar-Photobioreaktors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zickzack-förmig bzw. sternförmig verlaufendem Algensubstrat, das von einem Käfig gehalten ist, undLongitudinal and cross-sectional views of a solar photobioreactor according to a second embodiment of the invention with zigzag-shaped or star-shaped algae substrate held by a cage, and
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Solar-Photobioreaktor gemäß einem dritten Ausführüngsbeispiel, bei dem die Tragkonstruktion für das AlgensubstratFig. 4 is a plan view of a solar photobioreactor according to a third embodiment, in which the support structure for the algae substrate
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mehrere Kassettenhalter für Kassetteneinschübe aufweist, auf die ein Algensubstrat in Form eines Endlosbandes aufgespannt ist, welches durch Kassetteneinschübe halbzylindrisch geformt wird, so daß es zur Ausnutzung von Windenergie oder von anderen Strömungen zur Erzeugung der Rotation der Tragkonstruktion beitragen kann.has several cassette holders for cassette inserts, on which an algae substrate in the form of an endless belt is stretched, which is formed semi-cylindrically by cassette inserts so that it can contribute to the utilization of wind energy or other currents to generate the rotation of the supporting structure.
Der Reaktor 10 gemäß Fig. 1 hat die Form eines rotierenden Kegels 11. In einfachster Ausführung ist der Kegelmantel mit einem Material 12 bespannt, welches die belichtete Reaktionsoberfläche bildet und beidseitig mit Nährmedium befeuchtet wird (bei 13 angedeutet). Das Material 12 ist gasdurchlässig und hell bis trans-parent und stellt das Algensubstrat dar, auf dem die mit Nährmedium und CO2-haltigem Gas versorgten Algen wachsen. In das hohle Kegelinnere wird das warme Abgas 14 eingeleitet, welches im Kegel aufsteigt, zum einen Teil durch das Substrat 12 an den Algen vorbeiströmt und zum anderen durch eine Öffnung 15 an der Oberseite den Kegel 11 verläßt. Der Kegel 11 ist in Verlängerung seiner Achse 16 an einem (lediglich angedeuteten) Gerüst 17 drehbar gelagert. Durch die Rotation wird eine optimale Verteilung von Licht, Kohlendioxid, Nährmedium und Algen erreicht Überschüs-siges Nährmedium und suspendierte Algen tropfen vom Substrat 12 in einen flachen Trichter 18, von wo aus sie zusammen mit dem Nährmedium in einen Sumpf 19 gelangen. Der Sumpf 19 weist einen Ablauf 20 auf, über den die suspendierten Algen abgeführt werden. Ferner mündet in den Sumpf 19 eine Zirkulationsleitung 21 für Nährmedium, über die das überschüssige Nährmedium zusammen mit Nährmedium aus einem an die Zirkulationsleitung 21 angeschlossenen Vorratsbehälter 22 dem oberen Ende des Kegels 11 zugeführt werden, um auf diese aufgebracht zu werden. Eine Pumpe 24 saugt das überschüssige Nährmedium und Nährmedium aus dem Vorratsbehältnis 22 an. Dem Nährmedium kann CO2 aus z. B. Abgasen zugesetzt sein. In der Zirkulationsleitung 21 befindet sich nahe dem Sumpf 19 ein Algenfilter 23, um Algen von dem Nährmedium-Zirkulationssystem fernzuhalten.The reactor 10 according to Fig. 1 has the shape of a rotating cone 11. In the simplest design, the cone shell is covered with a material 12 which forms the illuminated reaction surface and is moistened on both sides with nutrient medium (indicated at 13). The material 12 is gas-permeable and light to transparent and represents the algae substrate on which the algae, supplied with nutrient medium and CO 2 -containing gas, grow. The warm exhaust gas 14 is introduced into the hollow interior of the cone, rises in the cone, partly flows through the substrate 12 past the algae and partly leaves the cone 11 through an opening 15 on the top. The cone 11 is mounted so that it can rotate in the extension of its axis 16 on a frame 17 (only indicated). The rotation ensures an optimal distribution of light, carbon dioxide, nutrient medium and algae. Excess nutrient medium and suspended algae drip from the substrate 12 into a flat funnel 18, from where they enter a sump 19 together with the nutrient medium. The sump 19 has an outlet 20 through which the suspended algae are drained. Furthermore, a circulation line 21 for nutrient medium opens into the sump 19, through which the excess nutrient medium together with nutrient medium from a storage container 22 connected to the circulation line 21 are fed to the upper end of the cone 11 in order to be applied to it. A pump 24 sucks in the excess nutrient medium and nutrient medium from the storage container 22. CO 2 from e.g. exhaust gases can be added to the nutrient medium. An algae filter 23 is located in the circulation line 21 near the sump 19 to keep algae away from the nutrient medium circulation system.
Alternativ kann vorgesehen sein, die Medienzufuhr dem Wasser- und Nährstoffverbrauch so anzupassen, daß es nahezu vollständig an der ReaktionsflächeAlternatively, the media supply can be adjusted to the water and nutrient consumption so that it is almost completely absorbed at the reaction surface
adsorbiert. Ein Auffangtrichter sowie ein zirkulierender Nährmedium-Strom sind dann nicht erforderlich.adsorbed. A collecting funnel and a circulating nutrient medium stream are then not required.
Die Formgebung des Reaktors kann durch den Abstand und den Umfang zweier an den Enden des Hohlkegels angeordneter Ringe sowie Querverstrebungen der das Folienmaterial haltenden Tragkonstruktion 25 bestimmt werden, die das Gerüst für die Reaktionsoberflächen bilden, welche aus dem oben erwähnten Material bestehen und welche an diesen Ringen befestigt sind. Damit ist die Ausrichtung der Reaktionsoberfläche zum Einstrahlungswinkel der Sonne bzw. des diffusen Lichts zu optimieren.The shape of the reactor can be determined by the distance and circumference of two rings arranged at the ends of the hollow cone as well as cross braces of the support structure 25 holding the film material, which form the framework for the reaction surfaces, which consist of the above-mentioned material and which are attached to these rings. This optimizes the alignment of the reaction surface to the angle of incidence of the sun or diffuse light.
Die Biomasse wird je nach eingesetzter Algenart verschieden geerntet:The biomass is harvested differently depending on the type of algae used:
1. Durch elektrische oder chemische Desorption der Algen,1. By electrical or chemical desorption of the algae,
2. durch Abstreifen der Algen von den (feuchten) Oberflächen, oder2. by stripping the algae from the (wet) surfaces, or
3. durch Abstreifen der Algen, Herauslösen zu verwertender Bestandteile oder durch Erneuerung der Oberfläche, nachdem der Reaktor eine Zeitlang ohne weitere Zufuhr von Nährmedium trocken rotiert ist.3. by stripping off the algae, removing components to be utilized or by renewing the surface after the reactor has been rotated dry for a period of time without further supply of nutrient medium.
Bei der chemischen Desorption wird das Nährmedium-Zirkulationssystem ausgenutzt, um dem Algensubstrat reine Desorptionsflüssigkeit zuzuführen. Zu diesem Zweck wird die Zirkulationsleitung 21 über ein Ventil 26 abgesperrt, das zwischen der von dem Nährmedium-Vorratsbehälter 22 kommenden Leitung 27 und der Pumpe 24 geschaltet ist. Zwischen der Pumpe 24 und dem Ventil 26 mündet in die Zirkulationsleitung 21 eine Leitung 27' ein, die durch ein Ventil 28 absperrbar ist. Über diese Leitung 27' ist bei geöffnetem Ventil 28 die Zirkulationsleitung 21 mit einem Vorratsbehältnis 29 für Desorptionsflüssigkeit verbunden. Bei geöffnetem Ventil 28 und geschlossenem Ventil 26 saugt die Pumpe 24 aus dem Vorratsbehältnis 29 Desorptionsflüssigkeit an. Diese Desorptionsflüssigkeit wird auf das Algensubstrat aufgebracht, wobei die Algen von dem Substrat 12 abgelöst und zusammen mit derIn chemical desorption, the nutrient medium circulation system is used to supply pure desorption liquid to the algae substrate. For this purpose, the circulation line 21 is shut off via a valve 26, which is connected between the line 27 coming from the nutrient medium storage container 22 and the pump 24. Between the pump 24 and the valve 26, a line 27' opens into the circulation line 21, which can be shut off by a valve 28. When the valve 28 is open, the circulation line 21 is connected to a storage container 29 for desorption liquid via this line 27'. When the valve 28 is open and the valve 26 is closed, the pump 24 sucks desorption liquid from the storage container 29. This desorption liquid is applied to the algae substrate, whereby the algae are detached from the substrate 12 and, together with the
Desorptionsflüssigkeit in den Sumpf 19 gelangen und von dort über den Ablauf 20 abgeführt und damit geerntet werden können.Desorption liquid can reach the sump 19 and from there be discharged via the drain 20 and thus harvested.
Die Antriebsenergie zur Rotation des Reaktors und für den Pumpvorgang kann aus dem im Kegel 11 aufsteigenden warmen Abgas gewonnen werden, aus Wind- und Sonnenenergie oder möglichen Kombinationen. Aufgrund der Gefahr schnelleren Austrocknens bei Wind und wegen der Gefahr von Photoinhibition bei zu starker Sonnenstrahlung können die Zufuhr des Mediums und die Rotation des Reaktors variiert werden.The drive energy for the rotation of the reactor and for the pumping process can be obtained from the warm exhaust gas rising in cone 11, from wind and solar energy or possible combinations. Due to the risk of faster drying out in wind and the risk of photoinhibition in the event of excessive solar radiation, the supply of the medium and the rotation of the reactor can be varied.
Die Struktur des Kegelmantels kann in einer abgeleiteten Form zur Oberflächenvergrößerung und zur Erhöhung der Gasdurchlässigkeit so verändert werden, daß sie aus vielen zentripetal angeordneten dünnen Lamellen oder Kassetten besteht, die jeweils von dem oberen Befestigungsring zum unteren führen. Wenn ihre Ausrichtung zur Kegelachse so verdreht ist, daß sie den Rotorblättern eines Savonius-Rotors ähneln, ist ein solcher Reaktor im Freiland in der Lage, seine Rotationsenergie aus dem Wind aufzunehmen. Die hängende kardanische Konstruktion erlaubt es, bei zu starkem Wind die Reaktoroberseite in Windrichtung auszurichten, wodurch die Angriffsfläche des Windes und der Strömungswiderstand des Reaktors minimiert werden. ·The structure of the cone shell can be modified in a derived form to increase the surface area and increase gas permeability so that it consists of many centripetally arranged thin lamellae or cassettes, each of which leads from the upper fastening ring to the lower one. If their orientation is twisted to the cone axis so that they resemble the rotor blades of a Savonius rotor, such a reactor in the open air is able to absorb its rotational energy from the wind. The hanging cardan construction allows the top of the reactor to be aligned in the direction of the wind if the wind is too strong, thereby minimizing the surface area exposed to the wind and the flow resistance of the reactor.
In den Fign. 2 und 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Reaktors 30 dargestellt. Der Reaktor 30 weist ein Gestell 32 auf, das einige wenige gleichmäßig verteilt angeordnete Vertikal strebe &eegr; 34 sowie diese· untereinander verbindende Horizontalstreben 36 aufweist und in dem ein im wesentlichen zylindrischer Rotationskörper 38 pendelnd aufgehängt und drehbar angeordnet ist. Der Rotationskörper 38 weist an seinen stirnseitigen Enden gasdurchlässige Elemente 40 auf, zwischen denen außenliegende Haltestäbe 42 und innenliegende Haltestäbe 44 angeordnet sind. Sowohl die Außenhaltestäbe 42 als auch die Innenhaltestäbe 44 sind jeweils entlang von Kreislinien gleichmäßig verteilt angeordnet. Zwischen den Haltestäben 42 und 44 verläuft ein Algensubstrat 46 in Form eines dünnen bahnförmigen Vliesmaterials 48, das zickzack-förmig nach Art eines Rundfilters abwechselnd um die Außen- undA second embodiment of a reactor 30 is shown in Figs. 2 and 3. The reactor 30 has a frame 32 which has a few evenly distributed vertical struts 34 and horizontal struts 36 connecting these to one another and in which a substantially cylindrical rotating body 38 is suspended in a pendulum-like manner and arranged to rotate. The rotating body 38 has gas-permeable elements 40 at its front ends, between which external holding rods 42 and internal holding rods 44 are arranged. Both the external holding rods 42 and the internal holding rods 44 are arranged evenly distributed along circular lines. Between the holding rods 42 and 44 runs an algae substrate 46 in the form of a thin web-shaped nonwoven material 48 which is wound in a zigzag shape in the manner of a round filter alternately around the outer and inner surfaces.
Innenhaltestäbe 42,44 verlaufend, d.h. sternförmig bzw. im wesentlichen ähnlich einer Sternform angeordnet ist. Gas 50 wird von unten in das Gestell 32 eingeleitet, so daß es beim Aufsteigen durch das Gestell 32 an den in Gasströmungsrichtung verlaufenden vertikalen einzelnen Substratoberflächen 52 entlangströmt.Internal support rods 42,44, i.e. arranged in a star shape or essentially similar to a star shape. Gas 50 is introduced into the frame 32 from below, so that as it rises through the frame 32 it flows along the vertical individual substrate surfaces 52 running in the gas flow direction.
An den Horizontalstreben 36 des Gestells 32 ist eine Antriebsvorrichtung 54 zum drehenden Antrieb des Rotationskörpers 38 angeordnet. Im in den Fign. 2 und 3 dargestellten Fall weist die Antriebsvorrichtung 54 ein Windrad 56 auf. Die Drehachse 58 der Antriebsvorrichtung 54 weist ein Kardangelenk 60 auf, das mit der Drehachse 62 des Rotationskörpers 38 verbunden ist. Auf diese Weise rotiert der Rotationskörper 38 auch dann, wenn er durch Seitenkräfte (beispielsweise Windkräfte) in Pendelbewegungen versetzt wird.A drive device 54 for rotating the rotating body 38 is arranged on the horizontal struts 36 of the frame 32. In the case shown in Figs. 2 and 3, the drive device 54 has a wind turbine 56. The rotation axis 58 of the drive device 54 has a universal joint 60 which is connected to the rotation axis 62 of the rotating body 38. In this way, the rotating body 38 rotates even when it is set into pendulum movements by lateral forces (for example wind forces).
Eine der Vertikalstreben 34 ist mit einer Nährmittel-Zuführvorrichtung 64 versehen, die einzelne Düsen 66 aufweist, über die ein Nährmedium, das aus einem Reservoir 68 gepumpt wird, gegen das sich an der Nährmittel-Zuführvorrichtung 64 vorbeibewegenden Substrat gesprüht wird. Der Reaktor 30 gemäß den Fign. 2 und 3 kann, wie im Falle von Fig. 1, ergänzt werden, um das Nährmedium im Kreislauf zuzuführen. Vorteilhafter ist es allerdings, die Zuführvorrichtung so auszulegen, daß stets eine ausreichende Menge an Nährmedium auf das Substrat aufgesprüht wird, ohne daß überschüssiges Nährmedium abtropft.One of the vertical struts 34 is provided with a nutrient feed device 64 which has individual nozzles 66 through which a nutrient medium, which is pumped from a reservoir 68, is sprayed against the substrate moving past the nutrient feed device 64. The reactor 30 according to Figs. 2 and 3 can, as in the case of Fig. 1, be supplemented in order to feed the nutrient medium in a circuit. However, it is more advantageous to design the feed device in such a way that a sufficient amount of nutrient medium is always sprayed onto the substrate without excess nutrient medium dripping off.
Wie anhand der Fig. 2 gezeigt, sind stets Teilbereiche des Substrats 46 der direkten Sonneneinstrahlung 70 ausgesetzt, wenn sich der Rotationskörper 38 in Richtung des Pfeils 72 dreht. Die lamellenartig aufeinanderfolgenden einzelnen Substratoberflächen 52 schatten sich in Teilbereichen der Rotationsbewegung des Substrats 46 gegenseitig ab bzw. lassen lediglich eine Belichtung mit diffusem Sonnenlicht (Schwachlicht) zu. Diese abwechselnde Direktbelichtung, Abschattung und Diffusbelichtung verhindert das Entstehen von Photoinhibition der in dem Bahnmaterial 64 verankerten Algen, so daß diese sich immer wieder regenerieren können, um photosynthetisch optimal zu wirken. Eine auf die Rotorgeschwindigkeit abgestimmte partielle Zusatzabschattung kann diesen Effekt optimieren.As shown in Fig. 2, partial areas of the substrate 46 are always exposed to direct sunlight 70 when the rotating body 38 rotates in the direction of the arrow 72. The individual substrate surfaces 52 arranged in lamella-like succession shade each other in partial areas of the rotational movement of the substrate 46 or only allow exposure to diffuse sunlight (weak light). This alternating direct exposure, shading and diffuse exposure prevents the occurrence of photoinhibition of the algae anchored in the web material 64, so that they can continually regenerate in order to have an optimal photosynthetic effect. Partial additional shading coordinated with the rotor speed can optimize this effect.
Durch bezogen auf die Strömung des Gases 40 schräg ausgerichteten Substratoberflächen 52 wäre es möglich, die Gasströmung zur Rotation des Rotationskörpers 38 auszunutzen. In dem Fall könnten dann also die Gasströmung und der Wind als Rotationsantrieb ausgenutzt werden.By aligning substrate surfaces 52 obliquely with respect to the flow of gas 40, it would be possible to use the gas flow to rotate the rotating body 38. In this case, the gas flow and the wind could then be used as a rotation drive.
Anhand von Fig. 3 soll kurz der Aufbau eines Reaktors 80 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verdeutlicht werden. Dieser Reaktor 80 weist eine obere Platte 82 auf, die über eine Drehachse 84 mit einer unteren deckungsgleichen Platte verbunden ist, die in der Draufsicht gemäß Figur 4 nicht zu erkennen ist. Die obere Platte 82 ist durch Versteifungsstreben 86 mechanisch verstärkt. Zwischen benachbarten Streben 86, die im wesentlichen radialförmig verlaufen, befinden sich in der Platte 82 herausziehbare Einschübe 88, die einen halbkreisförmigen Halterungsbögen 90 aufweisen. Identische halbkreisförmige Halterungsbögen 90 befinden sich auch in der unteren Platte des Reaktors 80; auch diese Halterungen sind an Einschüben der unteren Platte angeordnet. Zwischen den halbkreisförmigen Halterungen beider Platten ist das vliesförmige Algensubstrat 92 angeordnet, das als Endlosband beidseitig beider halbkreisförmiger Halterungsbögen 90 um diese herum gespannt gehalten ist. Jeder Einschub 88 der oberen Platte 82 weist ferner zwei Ausparungen 94, 96 auf, von denen die Ausparung 94 halbkreisförmig ist und durch den Halterungsbögen 90 sowie die der Innenseite dieses Halterungsbogens 90 zugewandte Strebe 86 begrenzt ist. Die zweite Ausparung 96 ist zwischen dem Scheitelpunkt des Halterungsbogens 90 eines Einschubes 88 und der der Außenseite des Halterungbogens 90 zugewandte Strebe 86 angeordnet. Zusätzlich befindet sich an der Platte 86 ein zentrales Zulaufkanalsystem 98 für Nährmedium, das einen Ringverteilerkanal und davon radial abzweigende Radialkanäle aufweist, die zu den Halterungsbögen 90 führen und das Nährmedium zum Substrat 92 leiten.The structure of a reactor 80 according to a further embodiment of the invention is briefly illustrated with reference to Fig. 3. This reactor 80 has an upper plate 82 which is connected via a rotation axis 84 to a lower, congruent plate which cannot be seen in the plan view according to Fig. 4. The upper plate 82 is mechanically reinforced by stiffening struts 86. Between adjacent struts 86, which run essentially radially, there are pull-out inserts 88 in the plate 82 which have a semicircular support arch 90. Identical semicircular support arches 90 are also located in the lower plate of the reactor 80; these holders are also arranged on inserts in the lower plate. The fleece-like algae substrate 92 is arranged between the semicircular holders of both plates and is held stretched around both semicircular support arches 90 as an endless belt on both sides. Each insert 88 of the upper plate 82 also has two recesses 94, 96, of which the recess 94 is semicircular and is delimited by the support arch 90 and the strut 86 facing the inside of this support arch 90. The second recess 96 is arranged between the apex of the support arch 90 of an insert 88 and the strut 86 facing the outside of the support arch 90. In addition, there is a central inlet channel system 98 for nutrient medium on the plate 86, which has a ring distribution channel and radial channels branching off radially therefrom, which lead to the support arches 90 and guide the nutrient medium to the substrate 92.
Die bogenförmig gespannten Algensubstratfolien 96 liegen zwischen den über die Drehachse 84 miteinander verbundenen Platten (von denen die obere Platte 82 in Figur 4 gezeigt ist) frei. Die halbkreisförmig gespannten Algensubstratfolien 82 fungieren dabei wie die Rotorblätter eines Rotors, der durch entsprechend dem PfeilThe algae substrate foils 96, which are stretched in an arc shape, are exposed between the plates connected to one another via the axis of rotation 84 (of which the upper plate 82 is shown in Figure 4). The semicircularly stretched algae substrate foils 82 function like the rotor blades of a rotor, which is rotated by the arrow
100 vorbeiströmenden Wind in Rotation versetzt wird. Der Sonnenlichteinfall erfolgt teilweise über den seitlich offenen Bereich des Reaktors 80 und von oben durch die Ausparungen 94 und 96 in der Platte 82 des Reaktors 80.100 is set in rotation by the passing wind. The sunlight enters partly via the area of the reactor 80 that is open at the side and from above through the recesses 94 and 96 in the plate 82 of the reactor 80.
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Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29623906U DE29623906U1 (en) | 1995-09-23 | 1996-09-21 | Rotating solar photobioreactor for the production of algal biomass from gases containing carbon dioxide in particular |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19535406 | 1995-09-23 | ||
| DE19623711 | 1996-06-14 | ||
| DE29623906U DE29623906U1 (en) | 1995-09-23 | 1996-09-21 | Rotating solar photobioreactor for the production of algal biomass from gases containing carbon dioxide in particular |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2018056804A1 (en) * | 2016-09-26 | 2018-03-29 | Van Der Linden Mattheus Antonius Cornelis | Apparatus and method for treatment of air by algae |
-
1996
- 1996-09-21 DE DE29623906U patent/DE29623906U1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2018056804A1 (en) * | 2016-09-26 | 2018-03-29 | Van Der Linden Mattheus Antonius Cornelis | Apparatus and method for treatment of air by algae |
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