Биореактор для хлореллы

Описание

Биореактор для хлореллы: типы, сравнение и преимущества

Фотобиореакторы (ФБР) — это специальные системы, предназначенные для выращивания микроводорослей, таких как хлорелла. Благодаря способности хлореллы к фотосинтезу, она активно используется в сельском хозяйстве, аквакультуре, биотехнологиях и даже для очистки сточных вод. Фотобиореакторы создают оптимальные условия для роста и развития этих микроорганизмов, обеспечивая эффективное использование ресурсов, такие как свет, углекислый газ и питательные вещества.

У нас Вы можете заказать разработку фотобиореактора под ваши нужды, подобрать оборудование и пройти обучение!!!

Хлорелла и её использование

Прежде чем перейти к описанию фотобиореакторов, важно понять, почему выращивание хлореллы так востребовано.

Хлорелла — это одноклеточная зелёная водоросль, которая активно используется в сельском хозяйстве, в рыбоводстве, пищевой промышленности и биотехнологиях благодаря следующим свойствам:

1. Высокая скорость роста. Хлорелла быстро размножается, что делает её отличным кандидатом для промышленного производства биомассы.
2. Богатый состав. Хлорелла содержит белки, жирные кислоты, витамины и минералы, что делает её ценным компонентом в кормах для животных и удобрениях.
3. Очистка воды и воздуха. Хлорелла эффективно поглощает углекислый газ и азотные соединения, что позволяет использовать её для очистки сточных вод и воздуха от загрязнений.
4. Применение в сельском хозяйстве в рыбоводстве, в качестве кормовой добавки, пищевой добавки и пр.

Фотобиореакторы: что это и как они работают?

Фотобиореактор — это замкнутая система, в которой хлорелла выращивается с использованием света для фотосинтеза. В отличие от открытых водоёмов, где водоросли могут выращиваться естественным путём, фотобиореакторы обеспечивают контролируемые условия для роста хлореллы. Они позволяют точно регулировать уровень освещённости, температуру, концентрацию питательных веществ и углекислого газа, что значительно повышает эффективность и производительность процесса.

Основные элементы фотобиореактора:

— Источник света. Это может быть естественный солнечный свет или искусственные лампы (светодиоды, люминесцентные или натриевые лампы), обеспечивающие равномерное освещение всей системы.

— Блок подачи углекислого газа. Для активного фотосинтеза хлорелле необходим CO₂, который может подаваться извне.

— Контроль температуры. Температурный режим в фотобиореакторе поддерживается в пределах 20-30 °C для оптимального роста водорослей.

— Насыщение питательными веществами. Хлорелла требует регулярного внесения питательных веществ (азота, фосфора, микроэлементов) для нормального развития.

— Система перемешивания. Для предотвращения осаждения водорослей на дно и равномерного распределения света и питательных веществ, содержимое фотобиореактора регулярно перемешивается.

Типы фотобиореакторов

Принципиально реакторы можно разделить на 2 типа – открытые и закрытые. В открытых, содержимое реактора не защищено от окружающей среды, в то время как в закрытых, суспензия культивируется в герметичной ёмкости. В связи с этим, открытые реакторы чаще используются в сельском хозяйстве, а закрытые в пищевой промышленности и фармацевтике.

Существует несколько типов фотобиореакторов, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества. Рассмотрим основные из них.

1. Плоские панельные фотобиореакторы

Описание:

Плоские панельные фотобиореакторы представляют собой системы, состоящие из плоских стеклянных или пластиковых панелей, через которые циркулирует культура хлореллы. Панели могут быть размещены вертикально или под наклоном для максимального улавливания света.

Преимущества:

— Эффективное использование света. Плоская форма позволяет свету равномерно проникать в реактор, что улучшает условия для фотосинтеза.

— Высокая плотность клеток. Благодаря оптимальным условиям можно достичь высокой плотности биомассы хлореллы на единицу объёма.

— Экономия пространства. Плоские панели можно устанавливать вертикально, что экономит площадь в производственных помещениях.

Недостатки:

— Сложность изготовления. Плоские панели требуют высококачественных материалов и точности в производстве.

— Чувствительность к загрязнению. Поскольку панели имеют тонкие каналы, они могут быстро засоряться, что требует частой очистки.

2. Трубчатые фотобиореакторы

Описание:

Трубчатые фотобиореакторы состоят из длинных прозрачных труб, по которым циркулирует культура хлореллы. Такие системы могут быть установлены как горизонтально, так и вертикально.

Преимущества:

— Большая площадь поверхности. Благодаря форме труб, большая площадь поверхности реактора обеспечивает хороший доступ к свету.

— Эффективное перемешивание. Постоянное перемещение жидкости в трубах предотвращает осаждение клеток и улучшает доступ питательных веществ и углекислого газа.

— Устойчивость к загрязнениям. Трубы легче очищать от загрязнений по сравнению с плоскими панелями.

Недостатки:

— Ограничение длины труб. Слишком длинные трубы могут привести к тому, что на конец труб будет поступать меньше света, что снижает эффективность процесса.

— Необходимость в насосах. Для перемешивания культуры и подачи питательных веществ требуются дополнительные энергозатраты на работу насосов.

3. Фотобиореакторы с колонной

Описание:

Этот тип реакторов представляет собой вертикальную цилиндрическую колонну, в которой выращивается хлорелла. В колонне происходит непрерывная циркуляция культуры, что способствует её равномерному освещению.

Преимущества:

— Компактность. Колонны занимают мало места, что делает их подходящими для установки в небольших производственных помещениях.

— Лёгкость в обслуживании. Цилиндрическая форма колонны предотвращает засорение, а также упрощает процесс очистки.

Недостатки:

— Ограничение по масштабу. Колонны обычно имеют меньший объём, чем трубчатые или панельные реакторы, что ограничивает производительность.

— Низкая площадь освещения. Внутренняя часть колонны получает меньше света, что может ограничить фотосинтез.

4. Гибридные системы

Описание:

Гибридные фотобиореакторы сочетают элементы нескольких типов систем, например, панели и трубы, для улучшения эффективности процесса.

Преимущества:

— Комбинирование лучших характеристик. Гибридные системы(фотобиореактор хлорелла) позволяют получить преимущества разных типов реакторов в одной установке.

— Гибкость в настройке. Такие системы можно адаптировать под различные условия и требования.

Недостатки:

— Сложность конструкции. Гибридные системы требуют более сложного проектирования и установки.

Преимущества использования фотобиореакторов для выращивания хлореллы

1. Контролируемые условия. В отличие от открытых водоёмов, фотобиореакторы позволяют точно контролировать освещение, температуру, концентрацию питательных веществ и уровень CO₂, что обеспечивает стабильный и быстрый рост хлореллы.
2. Экономия ресурсов. В замкнутой системе можно эффективно использовать питательные вещества и минимизировать потери воды.
3. Высокая производительность. В фотобиореакторах можно достичь высокой плотности биомассы хлореллы, что значительно увеличивает производительность.
4. Защита от загрязнений. В закрытых системах снижается риск заражения хлореллы патогенными микроорганизмами или загрязняющими веществами из окружающей среды.
5. Гибкость применения. Фотобиореакторы можно адаптировать для различных целей: от производства кормов для животных до получения биомассы для биотоплива или очистки воды.

Фотобиореакторы для выращивания микроводорослей играют ключевую роль в промышленном выращивании хлореллы, обеспечивая высокую производительность и экологическую чистоту процесса. Существуют разные типы фотобиореакторов — от плоских панелей до трубчатых и колонных систем, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Выбор подходящего типа реактора зависит от конкретных задач и условий выращивания.

Оставить заявку на разработку реактора или фотобиореактор купить Вы можете позвонив нам по тел: +7(863)273-41-19, написав сообщение на электронную почту info@specsoyuz.ru, либо через форму обратной связи!