AT506373A1 - Verfahren für kontinuierliche photokatalytische und photosynthetische prozesse und transporte in solarreaktoren unter ausnutzen des hydrostatischen kräfteausgleiches - Google Patents

Description

  Titel der Anmeldung 

  
Verfahren für kontinuierliche photokatalytische und photosynthetische Prozesse und Transporte in Solarreaktoren unter Ausnutzen des hydrostatischen Kräfteausgleiches. 

  
Seite 1 1d 

  
Die Erfindung betrifft ein besonderes Verfahren auf folgendem technischen Gebiet: 

  
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, in der die Hydrokultivierung von phototropen Mikroorganismen oder kontrollierte photochemische oder photokatalytische Reaktionen, in transparenten, transluzenten, beschichteten und unbeschichteten Biosolarreaktoren oder in deren Reaktorelementen definiert wird. Die Erfindung berücksichtigt die Energieoptimierung, Lichtführung, Platzoptimierung, Versorgung mit Zusatzstoffen, Temperierung, Steuerung, Gasausbringung und Stressfreiheit von Reaktionsmedien im Reaktor und im Transport unter Ausnutzung des hydrostatischen Kräfteausgleichs 

  
Das erfundene Verfahren erstreckt sich auf folgende Anwendungsbereiche: Die photokatalytische Reinigung von Abwasser Die photosynthetische Verstoffwechslung von C02 zu Sauerstoff, durch phototropische Mikroorganismen 

  
Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Forschungszwecke 

  
Forschung an photochemischen und oder photosynthetischen Prozessen Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelgrundstoffe Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Grundstoffe der pharmazeutischen Industrie 

  
Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Kraftstoffe und Grundstoffe für Kraftstoffproduktion und Energiegewinnung Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Grundstoffe der chemischen Industrie 

  
Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen die nutzbare Gase z.B. Wasserstoff) im photosynthetischen Prozess abgeben 

  
Seite 2 1d 

  
Stand der Technik: 

  
Der hydrostatischen Kräfteausgleich ist als hydrostatisches Paradoxon (auch 

  
Pascalsches Paradoxon) bekannt. 

  
Dieser ist ein scheinbares Paradoxon, welches das Phänomen beschreibt, nachdem eine Flüssigkeit einen Schweredruck, abhängig von der Füllhöhe der Flüssigkeit auf den Boden eines Gefässes bewirkt, die Form des Gefässes aber keinen Einfluss ausübt. 

  
Als kommunizierende Gefässe oder kommunizierende Röhren benennt man oben offene, unten verbundene Gefässe. Ein homogenes Fluid steht, in ihnen, in gleicher 

  
Höhe, weil der Luftdruck und die Schwerkraft auf die Gefässe gleichermassen wirkt Bei inhomogenen Flüssigkeiten ist, verhalten sich die Flüssigkeitssäulen in der Höhe umgekehrt zu ihrem spezifischen Gewicht. 

  
Röhren aus Glas oder UV durchlässigem Kunststoff wie z.B. Polymethylmethacrylat oder Stegplatten aus UV durchlässigem Kunststoffen wie z.B. Polymethylmethacrylat sind in der Kultivierung von phototropen Mikroorganismen und für photokatalytische Prozesse bekannt. 

  
DE-PS 41 34831 beschreibt eine Kultivierungseinrichtung für phototropische Mikroorganismen, welche aus Glas oder Kunststoff besteht. Das Kulturmedium wird entweder durch den Bioreaktor gepumpt oder mäanderförmig durch die waagrecht angeordneten Stegplatten nach unten geleitet. Turbulenz erzeugende Mittel sind in den Stegen angebracht, CO2 wird oben eingeleitet. Natürliches oder Kunstlicht wird zum Bioreaktorbetrieb verwendet. Der Reaktor wird in rechtem Winkel zur Lichtquelle gestellt bzw. nachgeführt. 

  
Nicht beschrieben werden: 

  
Der hydrostatischen Kräfteausgleich in der aufrechten Mäanderführung 

  
Die Einleitung von Gasen (wie C02) im unteren Bereich der Reaktorelemente 

  
Die Verwirbelung des Reaktionsmediums durch die Aufsteigenden Gase 

  
Die Einleitung von zusätzlicher nicht gasförmiger Nährstofflösung 

  
Die Weise der Ausbringung von Sauerstoff (schädlicher Abfallstoff im Prozess) 

  
Der stressfreie Transport des Reaktionsmediums 

  
Der verringerte und energieoptimierte Transport des Reaktionsmediums 

  
Die thenvische Regulierung über eingeströhmte Gase und oder Nährstofflösungen. 

  
Die Führung der Reaktorelemente parallel zur Lichteinstrahlung 

  
Das mögliche Abdichten der Reaktionselemente und die Ausbringung von Gasen 

  
Das stressfreie Transportieren des Reaktionsmediums 

  
Seite 3 EP-A 738 686 (DE anm. Nr. 195 14372.8) die photoktalytische Abwasserreinigung in einem Bioreaktor, wo die zu reinigende Flüssigkeit durch Stegmehrfachplatten aus transparentem Kunststoff geleitet wird. 

  
Für die Regulierung der Temperatur können transluzente handelsübliche Mehrfachstegplatten Verwendung finden. 

  
Nicht beschrieben werden: 

  
Der hydrostatischen Kräfteausgleich in der aufrechten Mäanderführung 

  
Die Einleitung von auslösenden und oder unterstützenden Gasen bei photochemischen Prozessen während der Reaktion 

  
Die Einleitung von zusätzlichen nicht gasförmigen Oxidationsmittel während der 

  
Reaktion 

  
Die Ausbringung von Raktionsabgasen 

  
Der stress freie Transport des Reaktionsmediums 

  
Der verringerte und energieoptimierte Transport des Reaktionsmediums 

  
Die thermische Regulierung über eingeströhmte Gase und oder Oxitationsmittel. 

  
Die Führung der Reaktorelemente parallel zur Lichteinstrahlung 

  
Das mögliche Abdichten der Reaktionselemente und die Absaugung von 

  
Raktionsabgasen 

  
Das stressfreie Transportieren des Reaktionsmediums 

  
WO 98/18903 PCT/EP97/05815 beschreibt ein aktiv oder passiv temperierbares 

  
Solarelement aus Mehrfachstegplatten mit mindestens drei Gurten . 

  
Schichten innerhalb des Reaktors werden wechselweise für photochemischen bzw photosyntetischen Prozess und Temperiermedium genutzt. 

  
Beschrieben wird ein geschlossener Reaktor mit Abgedichteter Stirnseite mit einem, mäanderförmig durch die wagrecht angeordneten Stegplatten, nach unten geleitetem 

  
Kulturmedium. 

  
Nicht beschrieben werden: 

  
Der hydrostatischen Kräfteausgleich in der aufrechten Mäanderführung 

  
Die Einleitung von Gasen (wie C02) im unteren Bereich des Reaktorelementes 

  
Die Einleitung von zusätzlicher nicht gasförmiger Nährstofflösung 

  
Die Ausbringung von Sauerstoff (schädlicher Abfallstoff im Prozess) 

  
Der stressfreie Transport des Reaktionsmediums 

  
Der verringerte und energieoptimierte Transport des Reaktionsmediums 

  
Die thermische Regulierung über eingeströhmte Gase und oder Nährstofflösungen. 

  
Die Führung der Reaktorelemente parallel zur Lichteinstrahlung 

  
Das mögliche Abdichten der Reaktionselemente und die Ausbringung von Gasen 

  
Das stressfreie Transportieren des Reaktionsmediums 

  
Seite 4 Die Archimedischen Schraube und die Spirale nach Da Vinci sind bekannt Florian Manfred Grätz "Teilautomatische Generierung von Stromlauf- und Fluidplänen für mechatronische Systeme (Diss. München Techn.Univ. 2006) ISBN 10 3-8316-0643-9 

  
Bekannte Patente: 

  
DE 19507 149 C2 Wasserkraftschnecke mit Trog und Generator zur 

  
Stromgewinnung 

  
Nicht beschrieben wird: 

  
Die Nutzung als besonders Angepasste Vorrichtung zum weitestgehend druckfreien und appressionsfreien Transport eines Reaktionsmediums in einem Biosolaneaktor um den Reaktionsprozess möglichst wenig zu beinträchtigen. 

  
DE 41 39 134 C Wasserkraftschnecke zur Energieumwandlung Nicht beschrieben wird: 

  
Die Nutzung als besonders Angepasste Vorrichtung zum weitestgehend druckfreien und appressionsfreien Transport eines Reaktionsmediums in einem Biosolaneaktor um den Reaktionsprozess möglichst wenig zu beinträchtigen. 

  
Üblicherweise wird der Transport in Solarreaktoren durch handelsübliche Pumpverfahren durchgeführt Diese Vorgehensweise verursacht Stress im Reaktionsmedium, sei es durch hohen Druck, Unterdruck, starke Beschleunigung oder Quetschung. 

  
Diesem Stress ausgesetzt, fallen die meisten phototropische Mikroorganismen in ihren potenziellen photosyntetischen Fähigkeiten ab. Zellen werden zerstört, geschädigt und oder die Mikroorganismen brauchen Zeit und oder Stoffwechselprodukte zur Regeneration, bevor sie, die Ihnen Zugewiesen, Prozesse wieder voll aufnehmen können. 

  
Diesem Stress ausgesetzt, fallen die meisten photochemischen Prozesse in ihren potenziellen photokatalytischen Fähigkeiten ab. Moleküle werden zerstört, geschädigt und oder brauchen Zeit und oder weitere Oxidationsmittel, bevor sie, die Ihnen zugewiesenen Prozesse wieder voll aufnehmen können. 

  
Seite 5 Aufgabe und Lösung: 

  
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonderes Verfahren für Biosolarreaktoren zu entwickeln, das sowohl photosynthetische als auch photochemische Prozesse zur Abwasserreinigung, als auch C02-Reduktion als auch Zucht und Produktion phototropischen Mikroorganismen für verschiedene Anwendungen kontinuierlich (A) und gesteuert ermöglicht und ein stressfreies Befördern eines Reaktionsmedium über Höhendifferenzen zulässt (K) 

  
Der erfundene Prozess löst folgende Aufgaben: 

  
 Kontinuierliche photokatalytische und photosynthetische Prozesse und Transporte in Solarreaktoren (A) 

  
 Kontrollierter und Optimierter Energieverbrauch im Prozess (B) 

  
 Kontrollierte und Optimierte Einbringung von Nährlösungen und prozessfördernden Lösungen (C) 

  
 Kontrollierte und Optimierte Einbringung von Nähr- und Prozessgasen (D) 

  
 Kontrollierte und Optimierte Reduktion von Schadstoffen (E) 

  
 Optimierte Ausbringung und Sammeln von Gasförmigen Prozessprodukten(F) 

  
 Kontrollierte und Optimierte Versorgung mit Licht (H) 

  
 Minimierung des Platzverbrauches durch Ucjitführung (H) 

  
 Kontrollierte und Optimierte Prozesstemperatur ([iota]) 

  
 Stressfreier Transport des Reaktionsmediums (J,K) 

  
Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass ein Reaktionsmedium (M) aufrecht, (H) mäanderartig durch, in einen Reaktor (R) bestehend aus miteinander verbundene 

  
Reaktorelementen (RE) geleitet wird. 

  
Die Reaktorelemente sind so miteinander verbunden, das der Einlass und der 

  
Auslass oben angeordnet sind. Die Reaktorelemente sind ganz oder teilweise nach oben hin offen. 

  
Der Durchfluss wird unter Ausnutzung des hydrostatischen Druckausgleiches (A) mit minimalem Höhenverlust (A) innerhalb des gesamten Reaktors erreicht. Alle 

  
Interventionen in das Reaktionsmedium (C,D,E ,1) werden an der Unterseite der 

  
Reaktionselemente vorgenommen. 

  
Stoffwechselprodukte (wie Sauerstoff Wasserstoff... ) werden oben an den 

  
Reaktorelementen entnommen oder ausströmen gelassen (F) 

  
1d 

  
Seite 6 1 U Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist 

  
Verfahren für kontinuierliche, photokatalytische und photosynthetische Prozesse und Transporte in Solarreaktoren unter Ausnutzung des hydrostatischen Kräfteausgleiches. 

  
Die Reaktorelemente (RE), bestehend aus transparenten oder transluzenten Röhren aus Glas oder UV durchlässigem, beschichteten oder unbeschichteten Kunststoff werden so angeordnet, das ein kontinuierliches, mäanderartiges Durchfliessen von oben nach unten gewährleistet ist. (A) 

  
Die Reaktorelemente sind aufrecht hängend und oder stehend in eine obere und oder untere Halterung eingebracht. (2) 

  
Diese Halterung kann folgende Funktionen erfüllen. 

  
 Die Funktion als Drehelement, um der Sonneneinstrahlung zu folgen (H), 

  
 Die Kippfunktion um das Reaktorelement zur Sonne hin zu neigen (2), (7c) 

  
 Den Reaktorelementen Halt zu geben 

  
 Die Reaktorelemente mäanderartig miteinander zu verbinden 

  
 Die einzelnen Reaktorelemente gasdicht verschliessen zu können. (F) Diese Halterung kann, wenigstens zwei bis beliebig viele, Reaktorelemente aufnehmen. 

  
Der Zufluss, zum Reaktor ist im oberen Bereich, angesetzt. (1d) Das 

  
Reaktionsmedium (M) kann durch ein Sifon (4b) dem ersten Reaktorelement (RE) druckfrei zugeführt werden. 

  
Nach Eintritt in den Reaktor fliesst das Reaktionsmedium, durch den hydrostatischen 

  
Kräfteausgleich, den gesamten Reaktor (R) in aufrechten Mäandern ab. Im letzten 

  
Reaktorelement angekommen, nach passieren des optionalen Auslass-Sifons (4b) verlässt das Reaktionsmedium den "hydrostatischen Bioreaktor und wird druckfrei zu einem Reifungstank, (T) oder einem Auffangbehälter oder einem weiteren Reaktor geführt. 

  
Vom Auffangbehälter kann das Reaktionsmedium endbearbeitet, oder stressfrei (J) einer Zwischenlagerung oder weiteren Bearbeitung zugeführt werden. 

  
Das erfunden Verfahren ermöglicht durch den hydrostatischen Kräfteausgleich (B) ein optimales kombinieren von Reaktionsphasen unter Licht (A,B) und Ruhephasen im Dunkel(T) und stressfreie Transporte (J). 

  
So wird ein Aufbau von kontinuierlich einmalig durchlaufenden Prozessen ermöglicht oder modular, gesteuertes, mehrfaches Durchlaufen der einzelnen Teile. 

  
Sollen Gase, die im Bioreaktor oder im Reifungstank entstehen gesammelt und oder ausgebracht werden, kann eine Vorrichtung (F), (4) eingesetzt werden. 

  
Seite 7 Das Reaktionsmedium kann vor der eigentlichen Reaktion in einem Anreicherungstank mit Nährstoffen und Nährgasen grundversorgt werden, die die Bioreaktion von Beginn an begünstigen. Im Fall der Abwasserreinigung oder Schadstoffbeseitigung kann eine, den phototropischen Mikroorganismen maximal zumutbare Erstanreicherung mit dem jeweiligen Schadstoffen im Reaktionsmedium erzeugt werden. 

  
Das Reaktionsmedium kann ideal temperiert werden und die, dem Zweck der Reaktion entsprechende, phototropischen Mikroorganismen oder chemische Stoffe können in einer definierten Menge eingebracht werden. 

  
Zum Aufrechterhalten der idealen Reaktionsbedingungen können im Reaktionsmedium Temperatur (I), Prozessfluidgehalt (C), Prozessgasgehalt (D), Umwälzung (C,D), Durchmischung (C,D), Lichtzufuhr (H), und Abfuhr von Stoffwechselprodukten (F), kontrolliert und gesteuert werden. 

  
Der Transport erfolgt unter Einsatz der "Archimedischen Schraube" oder der "Spirale nach Da Vinci" um, unter Ausnutzung des hydrostatischen Kräfteausgleichs, ein Reaktionsmedium, stressfrei ein- oder mehrmalig, Höhendifferenzen für folgende Anwendungen überwinden zu lassen. (K) 

  
Seite 8 1d 

  
Ausführliche Beschreibung des Erfindungsgegenstandes 

  
A.) Das erfundene Verfahren ermöglicht, wenn gewünscht, einen kontinuierlichen photokatalytischen, photochemischen Prozess oder photosynthetischen Prozess mit phototropischen Mikroorganismen für folgende Anwendungen 

  
 Photkatalytische Reinigung von Abwasser 

  
 Die photosynthetische Verstoffwechslung von C02 zu Sauerstoff, durch phototropische Mikroorganismen, zur Schadstoffreduktion 

  
 Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Forschungszwecke, 

  
 Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelgrundstoffe 

  
 Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Grundstoffe der Pharmaindustrie und dietische Produkte und Pharmagrundstoffe 

  
 Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Kraftstoffe und Grundstoffe für Kraftstoffproduktion und Energiegewinnung 

  
 Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen für Grundstoffe der chemischen Industrie 

  
 Zucht und Produktion von phototropischen Mikroorganismen die nutzbare Gase z.B. Wasserstoff) im photosynthetischen Prozess abgeben 

  
Der ideale kontinuierliche Prozess des erfundenen Verfahrens wird über Kontrolle und Steuerung folgend erreicht: 

  
Die, den jeweiligen phototropischen Mikroorganismen oder photochemischen Anforderungen angepasste und dem Prozessergebnis entsprechend, optimale Verweildauer innerhalb des gesamten Reaktors kann durch folgende Parameter beeinflusst werden: 

  
Durchflussgeschwindigkeit (A) 

  
Querschnitt der Reaktorelemente 

  
Höhe der Reaktorelemente 

  
Anzahl und Beschaffenheit der eingebrachten, nicht gasförmigen Stoffe (C) 

  
Beschaffenheit, Anzahl, Dichte und Druck der eingeblasenen Gase (D) 

  
Die Anzahl der in mäanderartiger Führung verbundenen Reaktorelemente 

  
Die Möglichkeit Prozessabgase auszubringen (F) 

  
Prozesstemperaturen (I) 

  
Verweildauer und Stellung zu Licht (H) 

  
Verweildauer in Reifungstanks und oder Dunkeltanks (T) 

  
Für den gesamten Prozess ist im Idealfall und bei entsprechender baulicher Gegebenheit, ein einmaliges kontinuierliches Transportieren des Mediums zum Einlass nötig. 

  
Seite 9 RE.) Beschaffenheit der Reaktorelemente 

  
Die einzelnen Reaktorelemente, Einzelrohre (1a) oder Stege (1b) innerhalb eines 

  
Stegplattenverbundes, können transparent oder transluzent oder bei Bedarf auch lichtdicht ausgeführt sein. 

  
Die Reaktorelemente können sowohl aus handelsüblichen und gegebenenfalls bearbeiteten, als auch gesondert gefertigten Bauteilen, die obige Bedingungen erfüllen, ausgeführt sein. 

  
Als Materialien können sowohl Glas oder UV durchlässigem Kunststoff, wie z.B. 

  
Polymethylmethacrylat Verwendung finden. Die Reaktorelemente, die mäanderartig als kommunizierende Röhren miteinander verbunden sind, (1c) so das der Einlass 

  
(1d) und der Auslass (1e) oben liegen. Die Reaktorelemente sind ganz oder teilweise (nach Bedarf) nach oben hin offen. (1f) 

  
R.) Beschaffenheit der Reaktors 

  
Ein Reaktor setzt sich aus wenigstens zwei bis beliebig vielen mäanderförmig miteinander verbundene einzelnen Reaktorelementen zusammen. Wenigstens zwei sind nötig, (wenn auch nur zwei Stegellemente einer Stegplatte), um ein Strömen des Reaktionsmediums nach unten und nach der Passage der unteren Verbindung wieder nach oben zu ermöglichen. (1g) 

  
M.) Beschaffenheit des Reaktionsmediums 

  
Das Reaktormedium kann sowohl eine wässrige Lösung zur photokatalytischen Oxidation sein, als auch eine, dem gewünschten Prozess entsprechende, mit phototropischen Mikroorganismen angereichert Suspension. Diese Suspension kann vor Eintritt in den Reaktor oder während der Reaktion (C,D) mit Nährgasen und oder löslichen Nährstoffen oder prozessunterstützenden Oxidationsmitteln angereichert werden. 

  
T.) Beschaffenheit des hydrostatischen Reifungstanks für kontinuierliche photokatalytischen Prozess mit phototropischen Mikroorganismen. 

  
Der hydrostatischen Reifungstank ist Bauartgleich wie der hydrostatische Bioreaktor mit mäanderartigen Reaktorelementen ausgestattet, die ein aufrechtes durchfliessen ermöglichen. Der Reifungstank kann aus lichtundurchlässigem Material beschaffen sein, da phototropischen Mikroorganismen in der Ruhephase nur die richtige Temperatur Nährstoffe und Gelegenheit zum austragen von Stoffwechselabfall (F) benötigen. Weiters kann ein, im Verhältnis zum Bioreaktor, grösserer Querschnitt in den Reaktorelementen eingesetzt werden um die Ruhezeit zu regulieren und um Platz zu sparen. 

  
Seite 10 B.) Ausnutzung des hydrostatischen Kräfteausgleichs in der Hydrokultivierung von phototropen Mikroorganismen und der photokatalytischen Oxidation in der photochemischen Abwasserreinigung, durch die aufrechte Mäanderführung durch, als kommunizierende Röhren, miteinander verbundenen 

  
Reaktorelementen. 

  
Durch aufrechte (2) transparente oder transluzente Reaktorelemente (Einzelrohre oder Stege innerhalb eines Stegplattenverbundes aus Glas oder UV durchlässigem 

  
Kunststoff (wie z.B. Polymethylmethacrylat), die mäanderartig miteinander verbunden sind, (RE) so das der Einlass und der Auslass oben angeordnet sind (1d, e), wird das Reaktionsmedium geleitet. Dadurch wird ein freies Fliessen zwischen den einzelnen Reaktorelemten ermöglicht, ohne das weitere Energie zugeführt werden muss. 

  
Das Reaktionsmedium bewegt sich, im Bestreben der Flüssigkeit den 

  
Höhenunterschied zwischen Einlass und Auslass auszugleichen mit minimalem 

  
Höhenverlust mäanderartig durch den Reaktor. 

  
C.) Die gewünschte Versorgung, mit fluiden Nährstoffen oder Oxidationsmittel zum optimalen Aufrechterhaltung und oder Steuerung des gewünschten Prozesses, wird folgend erreicht: 

  
Das Reaktionsmedium wird wahlweise vor dem Eintritt in den Reaktor mir in Flüssigkeiten gelösten Stoffen die den Bedürfnisse der Mikroorganismen oder Anforderungen des Prozesses entsprechen, angereichert, und /oder während des Durchlaufes im Reaktor mit fluiden Nährstoffen oder Oxidationsmittel versorgt. 

  
Der im photsynthetischen Prozess, durch stetes Heranwachsen der 

  
Mikroorganismen, sinkende Nährstoffgehalt im Reaktionsmedium kann durch die kontinuierliche Und/oder gepagte Einbringung einer Nährstofflösung ausgeglichen werden. 

  
Der im photochemischen Prozess, durch stetes Reagieren sinkende Wirkungsgrad im Reaktionsmedium kann durch die kontinuierliche und/oder gepagte Einbringung weiterer Wirksubstanzen ausgeglichen werden. 

  
Zum Einbringen der fluiden Nährstoffen oder Oxidationsmittel wird an der Unterseite der Reaktorelemente, über steuerbare Ventile (3a, b) eine Zufuhrmöglichkeit geschaffen. Durch die mäanderartige Führung des Reaktionsmediums und/oder durch die aufsteigenden fluiden Wirkstoffe Gasbläschen wird für eine gute Durchmischung und Verteilung innerhalb des gesamten Reaktors gesorgt. 

  
Seiten D.) Die gewünschte Versorgung, mit gasförmigen Nährstoffen oder Oxidationsmittel zur optimalen Aufrechterhaltung und oder Steuerung des gewünschten Prozesses, und die Reinigung der Reaktorinnenfläche, wird folgend erreicht: 

  
Das Reaktionsmedium wird wahlweise vor dem Eintritt in den Reaktor mit CO2 oder anderen Gasen gesättigt, der Sättigungsgrad wird den Bedürfnissen des Prozesses entsprechend angereichert und /oder während des Verweilen im Reaktor mit CO2 anderen Gasen versorgt. 

  
Der im photosynthetischen Prozess, durch stetes Heranwachsen der Mikroorganismen, sinkende CO2 Gehalt im Reaktionsmedium kann durch die kontinuierliche oder gepagte Einbringung von C02 ausgeglichen werden. 

  
Der im photochemischen Prozess, durch stetes Reagieren sinkende Wirkungsgrad im Reaktionsmedium kann durch die, kontinuierliche und/oder chargenweise, Einbringung weiterer Wirkgase ausgeglichen werden. 

  
Zum Einbringen der Gase wird an der Unterseite der Reaktorelemente über steuerbare Ventile eine Zufuhrmöglichkeit geschaffen. (3a, b) Durch die mäanderartige Führung des Reaktionsmediums und/oder durch die aufsteigenden 

  
Gasbläschen (5b, c, e) wird für eine gute Durchmischung und Verteilung der 

  
Wirkgase innerhalb des gesamten Reaktors gesorgt. 

  
Die eingebrachten Gase bewirken, durch das Aufsteigen der Gasbläschen, ein 

  
Selbstreinigen der Reaktorinnefläche. 

  
Eine Entnahmestelle für Proben, (3c) um den Prozessvortschritt zu überprüfen ist ebenfals unten am Reaktorelement vorgesehen. 

  
E.) Die photkatalytischen Verstoffwechslung von C02 zu Sauerstoff, durch phototropische Mikroorganismen, zur Schadstoffreduktion wird folgend erreicht: 

  
Das Reaktionsmedium wird, wahlweise vor dem Eintritt in den Reaktor, mir CO2hältigen Abgasen gesättigt. 

  
Der, durch stetes Heranwachsen der Mikroorganismen, sinkende CO2 Gehalt im Reaktionsmedium kann durch die kontinuierliche oder chargenweise Einbringung von CO2- hältigen Abgasen zur weiteren Schadstoffreduktion ausgeglichen werden. Zum Einbringen der CO2- hältigen Abgase wird an der Unterseite der Reaktorelemente über steuerbare Ventile (3a, b) eine Zufuhrmöglichkeit geschaffen. Durch die mäanderartige Führung des Reaktionsmediums und/oder durch die aufsteigenden Gasbläschen wird für eine gute Durchmischung und Verteilung der Nährstoffe innerhalb des gesamten Reaktors gesorgt. 

  
Seite 12 F.) Die gewünschte Ausbringung von gasförmigen Prozessprodukten wie (Sauerstoff, Wasserstoff..) aus dem Reaktor wird folgend erreicht: 

  
Gasförmigen Prozessprodukte die im photosynthetischen oder photochemischen 

  
Prozess entstehen, können durch die Druckfreiheit im Reaktorelement frei im 

  
Reaktionsmedium aufsteigen. 

  
Sauerstoff, der im photosyntetischen Prozess entsteht und die phototropische 

  
Mikroorganismen schädigt, und Prozessabgase, die im photochemischen Prozess entstehen, können durch die Druckfreiheit im Reaktorelement frei im 

  
Reaktionsmedium aufsteigen. 

  
Durch die ganz oder teilweise nach oben hin offene Konstruktion des 

  
Reaktorelementes ist ein entweichen (1f) und/oder absaugen (4a), (6a) der gasförmigen Prozessprodukte möglich. 

  
Die Prozess-Abgas-Ausbringung wird durch, die im Prozess entstehende, aufsteigende Bläschen gefördert und/oder durch zusätzlich ein geblasene Gase gegebenenfalls gesteuert. 

  
Der Zufluss, zum Reaktor (1d) ist im oberen Bereich, angesetzt, Das 

  
Reaktionsmedium kann durch ein Sifon (4b) dem ersten Reaktorelement druckfrei zugeführt werden und durch einen weiteren Sifon (4b)nach dem Reaktor, gasdicht abgeführt werden . 

  
H.) Die gewünschte Lichtversorgung der einzelnen Moleküle im optimierten photkatalytischen Prozess, oder der phototropischen Mikroorganismen im photochemischen oder photosyntetischen Prozess, wird folgend erreicht: 

  
Durch die mäanderartige Führung des Reaktionsmediums wird eine Grundvermengung erzeugt. 

  
Durch die aufsteigenden Gasbläschen (5b, c)und oder eingebrachten Suspensionen (5d) und durch das Aufsteigen der entstehenden Prozessabgase (5e)wird eine kontinuierlich gute Durchmischung während des gesamten Prozesses erreicht. 

  
Da phototropischen Mikroorganismen (5a)nur in der Zone nah an der Oberfläche (5f) einen optimalen photsyntetischen Prozess durchlaufen und zur Nahrungsaufnahme und zur Teilung durch zu viel UV beeinträchtigt werden, ist es von Vorteil, innerhalb des Reaktorelementes sowohl an die Aussenzone als auch ins Innere geführt zu werden. 

  
Zu intensives .direkt einstrahlendes UV Licht schädigt oder beeinträchtigt das Wachstum der Mikroorganismen und erhöht die Temperatur des Reaktionsmediums über das ideale Mass, welcher wieder gekühlt werden muss. 

  
Durch die Durchmischung des Reaktionsmediums gelangen alle phototropischen Mikroorganismen ausreichen an die lichtdurchflutete, aussenwandnahe Lichtzone (5f) des Reaktorelementes. 

  
Bei der photokatalytischen Oxidation ist es von Vorteil, wenn alle Moleküle (5a) innerhalb des ReaktorelementesI an die lichtdurchflutete, aussenwandnahe Lichtzone des Reaktorelementes geführt werden. 

  
Seite 13 Eine Parallelstellung zur Lichtquelle bzw. ein paralleles Folgen der 

  
Sonneneinstrahlung des Reaktors wird meist ausreichen und somit wird eine massiv bessere Platznutzung möglich. (7) 

  
Weiters wird parallel eingestrahltes Licht (7a) von der Reaktoroberfläche teilweise reflektiert (7b) und steht dem gegenüberliegenden Reaktor zur Verfügung. 

  
Bei schwacher Sonnenstrahlung, schlechter geografischer Lage oder bei besonders licht bedürftigen phototropischen Mikroorganismen oder photokatalytischen 

  
Prozessen kann eine auf zwei Achsen der Lichtquelle (7d) zugewandte Stellung des 

  
Reaktors in beliebigem Winkel (2a) (7c) gewählt werden. 

  
I.) Die gewünschte Prozesstemperatur wird folgend erreicht: 

  
Das Reaktionsmedium kann vor Einbringen in den Reaktor auf die gewünschte 

  
Temperatur gebracht werden. 

  
Durch das Ausdehnen des, wenn auch mit geringem Druck, eingeströmten Gases 

  
(D) entsteht ein leichter physikalisch bedingter Temperaturabfall durch die 

  
Ausdehnung des Gases. Durch zusätzliche Kühlung der eingeströmten Gase kann diese Wirkung verstärkt werden. Durch Erwärmen der eingeströmten Gase (D) kann diese Wirkung kompensiert werden bzw. die Temperatur des Reaktionsmediums erhöht werden.. 

  
Eingeströmte flüssige Nährlösungen oder chemische Lösungen oder zu reinigendes 

  
Abwasser können ebenfalls zur Temperierung des Reaktionsmediums herangezogen werden. (C, D) 

  
J.) Der gewünschte weitgehende druckfreie Transport des Reaktionsmediums und der phototropischen Mikroorganismen wird folgend erreicht: 

  
Das Reaktionsmedium und photochemische Prozesse oder die enthalten Mikroorganismen sind während des gesamten Prozesses keinem weiteren Druck, als jenem ausgesetzt, der innerhalb der Reaktorelemente durch das Eigengewichtes des Reaktionsmediums entsteht. Die photochemische Prozesse oder Mikroorganismen können stressfrei ablaufen oder sich entwickeln. 

  
Sollen durch: bauliche Erfordernisse, Ruhezeiten in Reifungstanks, gewünschte Prozessunterbrechungen, oder anderen Gründen, Transporte des Reaktionsmediums auf eine höhere Ebene erforderlich sein, wird dies durch die Nutzung des hydrostatischen Druckausgleiches in einer .Archimedischen Schraube" oder in einer "Spirale nach Da Vinci" (6) erfolgen. Weiterhin bleibt Appressionsfreiheit und Druckfreiheit für das Reaktionsmedium gewahrt. 

  
Seite 14 K.) Der stressfreie Transport von Reaktionsmedien, die phototropische Mikroorganismen führen oder photochemische Prozesse ermöglichen, wird unter Ausnutzen des hydrostatischen Kräfteausgleiches wie folgt erreicht 

  
Die Archimedische Schraube oder in einer Spirale nach Da Vinci wird als angepasste Vorrichtung dem Verfahren für kontinuierliche photokatalytische und photosynthetische Prozesse und Transporte in Solarreaktoren unter Ausnutzen des hydrostatischen Kräfteausgleiches zugeordnet.

  
Der Transport erfolgt unter Einsatz der .Archimedischen Schraube" oder der "Spirale nach Da Vinci" um, unter Ausnutzung des hydrostatischen Kräfteausgleichs, ein Reaktionsmedium, stressfrei ein- oder mehrmalig, Höhendifferenzen für folgende Anwendungen überwinden zu lassen. 

  
 Transport, zum mehrmaligen Durchlaufen des Reaktionsmediums, durch den selben Reaktor. 

  
 Transport zwischen einer Reihe von, gegebenenfalls verschiedenen, Reaktoren und/oder Reifungstanks, die einmal oder mehrmals, durchlaufen werden 

  
 Ein oder mehrmaliges transportieren eines Reaktionsmediums wechselweise zwischen einem Tank und einem beliebigen Bioreaktor 

  
 Ein oder mehrmaliger Transport eines Reaktionsmediums zwischen Tanks 

  
Der gewünschte weitestgehend druckfreie Transport des Reaktionsmediums wird folgend erreicht: 

  
Das Reaktionsmedium ist, mit dem erfundenen Verfahren, während des gesamten Transports keinem weiteren Druck, als jenem ausgesetzt, der innerhalb des Transportelementes durch das Eigengewichtes des Reaktionsmediums entsteht. Durch die geringe Drehzahl (6e) wird das Reaktionsmedium keinen nennenswerten Zentrifugalkräften ausgesetzt. Die EntWickelung der Mikroorganismen oder der Ablauf des Prozesses wird durch den Transport nicht unterbrochen oder gestört. Durch die Nutzung des hydrostatischen Druckausgleiches in einer .Archimedischen Schraube" oder in einer "Spirale nach Da Vinci" bleibt die Druckfreiheit gewahrt. 

  
Der gewünschte, weitestgehend appressionsfreie Transport des Reaktionsmediums wird folgend erreicht: 

  
Das Reaktionsmedium ist, mit dem erfundenen Verfahren, während des gesamten 

  
Transports keiner höheren Appression, als jener ausgesetzt, der innerhalb des 

  
Transportelementes durch das freie Fliessen des Reaktionsmediums entsteht. Die 

  
Entwickelung der Mikroorganismen oder der Ablauf des Prozesses wird durch den 

  
Transport nicht unterbrochen oder gestört. Abriebverletzungen und Beschädigung der Zellwände der Mikroorganismen oder Moleküle wie durch Pumpen werden ausgeschlossen. 

  
Durch die Nutzung des hydrostatischen Druckausgleiches in einer .Archimedischen 

  
Schraube" oder in einer "Spirale nach Da Vinci" bleibt die Appressionsfreiheit gewahrt. 

  
Verlust von Reaktionsmedium durch Verdunstung und oder Spritzverlust und ein kontrolliertes Austragen und Sammeln von Gasen (6a) können durch eine geschlossen Bauweise erzielt werden. 

  
Seite 15 Die Archimedische Schraube" oder in einer "Spirale nach Da Vinci" wird als angepasste Vorrichtung dem Verfahren für kontinuierliche photokatalytische und photosynthetische Prozesse und Transporte in Solarreaktoren unter Ausnutzen des hydrostatischen Kräfteausgleiches zugeordnet. 

  
Beschreibung der Archimedischen Schraube: 

  
Auf einer Achse (6b)einmalig oder mehrfach gelagert sind ein oder mehrere Schläuche oder Stege spiralförmig (6c) aufgewickelt und in einer beliebigen Technik (geschraubt verklebt.etc.) stabil befestigt. Der oder die jeweiligen Schläuche oder Stege sind an beiden Enden Offen. Das Transportelement ist so ausgerichtet und gelagert, das das untere Ende, der Schläuche oder Stege, Reaktionsmedium aus einem Behältnis schöpft. 

  
Schläuche oder Stege sind jedoch nur soweit, ins Reaktionsmedium getaucht, das bei jeder Umdrehung das Schlauchende oder der Steg ausserhalb des Reaktionsmedium über die Oberfläche gelangt. (6d) Durch eine langsame Drehung (6e) in Spiralrichtung, die keine wesentlichen Zentrifugalkräfte erzeugt, wird das Reaktormedium unter Ausnutzung des hydrostatischen Druckausgleiches in den jeweiligen unteren Hälften der Schläuche oder Stege ans obere Ende der Schraube transportiert. (6f) Bei jeder Drehung wird die, in der zuoberst gelegenen Halbwindung befindliche Flüssigkeit Freigegeben und fällt in ein gegenüber dem Ausgangsbehältnis höher gelegenes Behältnis. Durch Wahlweises ganzes oder teilweises Verschliessen der Transportvorrichtung kann Spritzverlust und oder Gasaustritt (6a) vermieden werden. 

  
Seite 16 Zeichnungen Legende: 

  
Zeichnung/Table: 1 Reaktorelemente 

  
Kernstück des Reaktors ist ein aufrecht (1g) mäanderartig durchströmbares 

  
Solarelement. 

  
(1a) bezeichnet ein transparentes oder transluzentes Reaktorelement in Form eines 

  
Einzelrohres. 

  
(1b) bezeichnet transparente oder transluzentes Reaktorelement in Form eines 

  
Steges innerhalb eines Stegplattenverbundes 

  
(1c) bezeichnet die Verbindung zwischen den einzelnen Reaktorelementen 

  
(1d) bezeichnet den Einlass und (1e) den Auslass, beide sind im oberen Bereich angesetzt. Die obere Seite des Reaktors ist offen (1f) 

  
Zeichnung/Table: 2 Aufrechte mäanderartige Führung 

  
(2) Bezeichnet die Möglichkeit, der Lichteinstrahlung in beliebigem Winkel folgen zu können 

  
Zeichnung/Table: 3 Kontrollierte Einbringung von Zusatzstoffen 

  
(3) bezeichnet die Möglichkeit, flüssige oder gasförmige Stoffe, des mit Ausnahme von Einlassventilen an der Unterseite geschlossen den Reaktors, einzubringen. (3a) bezeichnet eine Einlassmöglichkeit für flüssige Zusatzstoffe (3b) bezeichnet eine Einlassmöglichkeit für gasförmige Zusatzstoffe (3c) bezeichnet eine Entnahmestelle für Proben 

  
Zeichnung/Table: 4 Kontrollierte Gasausbringung 

  
(4) bezeichnet die Möglichkeit, die im Prozess entstehenden oder überschüssig eingebrachten Gase im oberen Reaktorbereich abzusaugen. 

  
(4a) bezeichnet eine Möglichkeit zum Absaugen im gasdicht ausgeführten 

  
Reaktorüberbau 

  
(4b) bezeichnet Sifone, die das entweichen von Gasen an Einlass und Auslass verhindern 

  
Zeichnung/Table: 5 Lichtführung 

  
(5) bezeichnet ein Schema des Prozesse im Reaktor und die Zonen des Reaktors 

  
(5a) bezeichnet phototropischen Mikroorganismen oder Moleküle im Prozess 

  
(5b, c) bezeichnet aufsteigende Gasbläschen, entstehend durch eingebrachte 

  
Zusatzstoffe 

  
(5d) bezeichnet aufsteigende Suspensionen 

  
(5e) bezeichnet im Prozess entstehende Gase 

  
(5f) bezeichnet die die lichtdurchflutete, aussenwandnahe Zone des 

  
Reaktorelementes. 

  
Seite 17 Zeichnung/Table: 6 Archimedische Schraube (im Schnitt) 

  
(6) Bezeichnet ein Schema der Archimedischen Schraube 

  
(6a) Bezeichnet die Möglichkeit, die im Prozess entstehenden oder überschüssig eingebrachten Gase abzusaugen. 

  
(6b) bezeichnet die Achse auf der die Schlauchpumpe liegt. 

  
(6c) bezeichnet die Schläuche der Schlauchpumpe. 

  
(6d) bezeichnet das Eintauchen der Schlauchpumpe in die, zu transportierende, 

  
Flüssigkeit. 

  
(6e) bezeichnet die Drehrichtung und Drehzahl der Schlauchpumpe. 

  
(6f) bezeichnet das obere Ende der Schlauchpumpe, wie Flüssigkeit freigegeben wird und in ein Auffangbehältniss fällt. 

  
Zeichnung/Table: 7 Platzoptimierung Stellung zu Licht 

  
(7) Bezeichnet ein Schema zur angestrebten Platzoptimierung durch die optimierte 

  
Lichtführung 

  
(7a) Bezeichnet die Parallelstellung zur Lichteinstrahlung 

  
(7b) bezeichnet die teilweise Reflexion von Licht von den Reaktoroberflächen 

  
(7c) bezeichnet die alternative Möglichkeit die Stellung zur Lichtquelle im rechten 

  
Winkel. 

  
(7d) bezeichnet die Lichtquelle 

  
Seite 18

Claims (14)

e Patentansprüche

1. Verfahren für einen photochemischen, wie photokatalytischen und/oder photosynthetischen Prozess, insbesondere für eine Zucht und Produktion bzw. Hydrokultivierung von, vorzugsweise phototropen, Mikroorganismen, wobei ein Reaktionsmedium, beispielsweise eine wässerige Lösung oder eine Suspension, mäanderförmig in einem Reaktor geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mäanderförmige Führung des Reaktionsmedium (6) senkrecht oder in einem Winkel geneigt mindestens einmal von oben nach unten bzw. in Richtung Schwerkraft und von unten nach oben bzw. gegen die Richtung der Schwerkraft, erfolgt und dass sowohl eine Einbringung als auch eine Ausbringung des Reaktionsmediums (6) in bzw.

aus dem Reaktor, vorzugsweise kontinuierlich, drucklos und frei zur Atmosphäre über die obere Reaktionsmediums-Oberfläche erfolgt, wobei auf Grund des hydrostatischen Druck- und Niveauausgleich eine für die Mikroorganismen stressfreie Strömung des Reaktionsmediums (6) erzeugt wird.

1. Ein besonders angepasstes Reaktionsverfahren für kontinuierliche photokatalytische und photosynthetische Prozesse und Transporte in Solarreaktoren unter Ausnutzen des hydrostatischen Kräfteausgleiches Das

Verfahren kann in verbundenen Einzelrohren oder Stegen innerhalb eines Stegplattenverbundes angewandt werden, diese können transparent oder transluzent oder bei Bedarf auch lichtdicht ausgeführt sein. Die Reaktionselemente können sowohl aus handelsüblichen und gegebenenfalls bearbeiteten, als auch gesondert gefertigten Bauteilen, beschichtet und unbeschichtet ausgeführt sein. Als Materialien können Glas oder UV durchlässigem Kunststoff, wie z.B. Polymethylmethacrylat Verwendung finden. Die Reaktorelemente oder Reaktoren nach diesem Verfahren sind dadurch <g>ekennzeichnet, dass die Reaktorelemente,(RE), (1) oder Reaktoren aufrecht, R ), (2) mäanderartig als kommunizierende Röhren miteinander verbunden sind ([Iota]g , so das der Einlass(ld) und der Auslass (1e)oben liegt.

Die Reaktorelemente sind ganz oder teilweise (nach Bedarf) nach oben hin offen (1f) Ein Reaktor setzt sich aus wenigstens zwei bis beliebig vielen maan[sigma]erfrjrmtg miteinander verbundene einzelnen Reaktorelementen (1a, b) zusammen. Wenigstens zwei sind nötig, wenn auch nur zwei Stegellemente einer Stegplatte, um ein Strömen des Reaktionsmediums nach unten und nach der Passage der unteren Verbindung wieder nach oben zu ermöglichen. (1g)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine, kontinuierliche oder chargenweise, Einbringung von flüssigen und/oder gasförmigen Zusatzstoffen (12), wie beispielsweise Nährstofflösungen und/oder Oxidationsmittel und/oder Wirksubstanzen und/oder den Prozess fördernde gelöste Stoffe, vorzugsweise während des Prozesses, an der Unterseite, im Bereich der Umlenkung des Reaktionsmediums (6), durchgeführt wird.

2. Energieoptimierung:

Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbrauch minimiert wird, indem auf Pumpen zwischen den Prozessschritten weitestgehend verzichtet werden kann (1g) und beliebig viele gleich oder verschiedene Prozessschritte in selber Durchflusshöhe aneinander gekoppelt werden können.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Einbringung der Zusatzstoffe (12) am unteren Ende der Flüssigkeitssäule eine Durchmischung und gleichmässige Verteilung der Zusatzstoffe (12) im Reaktionsmedium (6) erfolgt. <EMI ID=22.1> . Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einbringbaren Zusatzstoffe (12) mit einer definierten Temperatur eingebracht werden.

3. Einbringen von flüssigen Nähr- oder Prozessstoffen:

Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass. die kontrollierte und optimierte Einbringung von Nährlösungen oder prozessfördernden gelösten Stoffen an der Reaktorunterseite (C), (3a, b) des Reaktors oder Reaktorelements erfolgt.

4. Einbringen von gasförmigen Nähr- oder Prozessstoffen:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass. das kontrollierte und optimierte Einbringung von Nährgasen oder prozessfördernden Gasen an der Reaktorunterseite (D), (3a, b) des Reaktors oder Reaktorelements erfolgt.

Durchmischung des Reaktionsmediums:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass. das die Einbringung von Fluiden und Gasen und deren aufsteigen, eine Verwirbelung im Reaktionsmedium erzeugen, die für eine gute Durchmischung im Reaktionsmedium sorgen. (5)

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbringung von gasförmigen Prozessprodukten, wie beispielsweise Sauerstoff, vorzugsweise während des Prozesses, über die Reaktionsmediums-Oberfläche erfolgt.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Reaktor, insbesondere ein Bioreaktor, bestehend aus Röhren vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor aus mindestens einem Reaktorelement (2) besteht, das aus zwei aufrechten, unten verbundenen Röhren (3) gebildet ist und dass sowohl ein Einlass (4) als auch ein Auslass (5) am oberen Reaktorrand vorgesehen ist.

-->6. Reinigung der Reaktorinnenflächen:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass. das Einbringung von Fluiden und Gasen eine Verwirbelung im Reaktionsmedium erzeugen, die durch das aufsteigen der Gasbläschen eine kontinuierliche Reinigung der Reaktorinneflächen bewirkt. (5)

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Reaktor, insbesondere ein Bioreaktor, mit Elementen aus Steg- bzw. Stegmehrfachplatten vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor aus mindestens einem Reaktorelement (2) besteht, das aus zwei, vorzugsweise rechteckigen, aufrechten, aus den Steg- bzw. Stegmehrfachplatten (7) gebildeten Kammern (8), die durch eine Trennwand (9), die am Boden offen ist, gebildet ist und dass sowohl ein Einlass (4) als auch ein Auslass (5) am oberen Reaktorrand vorgesehen ist.

7. Kontrollierte und optimierte Prozesstemperatur:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass. das die eingebrachten Fluide und Gase durch erwärmen oder kühlen (C, D), (3a, b), (5b, c, e) zum kontrollierten temperieren des Reaktionsmediums herangezogen werden können.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verbindung von zwei oder mehr Reaktorelementen (2) deren Trennwand (10) niedriger als die Trennwand (9) zwischen den Röhren (3) bzw. Kammern (8) eines Reaktorelementes (2) ausgebildet ist, wodurch ein Überlauf bzw. eine kommunizierende Öffnung entsteht, wenn der Flüssigkeitsstand in den Reaktorelementen (2) höher als die Trennwand (10) zwischen den Reaktorelementen (2) ist.

NACHGEREICHT

8. Kontrollierte und optimierte Versorgung mit Licht:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass. das einbringen von Fluiden und Gasen (5b, c) die Versorgung mit Licht optimiert, (H) da durch die somit entstehende Verwirbelung im Reaktionsmedium alle Moleküle oder phototropischen Mikroorganismen (5a) ausreichend an die lichtdurchflutete, aussenwandnahe Lichtzone des Reaktorelementes führt.([delta]f) Bei schwacher Sonnenstrahlung, schlechter geografischer Lage oder bei besonders licht bedürftigen phototropischen Mikroorganismen oder photokatalytischen Prozessen kann eine auf zwei Achsen der Sonne zugewandte Stellung des Reaktors in beliebigem Winkel (2 a) (7c) gewählt werden.

Kontrollierte und optimierte Platznutzung :

Anordnung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass. die gute Nutzung der Lichteinstrahlung eine Parallelstellung zur Lichteinstrahlung(7a) bzw. ein paralleles Folgen der Sonneneinstrahlung des Reaktors ausreichen lässt. Weiters wird parallel eingestrahltes Licht von der Reaktoroberfläche teilweise reflektiert (7b) und steht dem gegenüberliegenden Reaktor zur Verfügung. Dies ermöglicht ein enges Stellen und oder hintereinander Stellen von Reaktoren, was eine maximale Platznutzung erlaubt. (7)

9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die, kontinuierliche oder chargenweise, Einbringung von Zusatzstoffen (12), wie beispielsweise Nährstofflösungen bzw. -gasen und/oder Oxidationsmittel und/oder Wirksubstanzen und/oder den Prozess fördernde gelöste Stoffe bzw. Gase, vorzugsweise während des Prozesses, an der Reaktorunterseite, im Bereich der Umlenkung des Reaktionsmediums, mindestens ein Einbringungseinlass (11) vorgesehen ist.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbringung von gasförmigen Prozessprodukten, wie beispielsweise Sauerstoff, vorzugsweise während des Prozesses, ein Ausbringungsauslass (16) vorgesehen ist, der über der ReaktionsmediumsOberfläche bzw. über der Oberseite der Reaktorelemente (2) vorgesehen ist.

10. Kontrollierte und optimierte Ausbringung von Prozessabgasen:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass. Prozessabgase, wie z.B. Sauerstoff bei photosyntetischen Prozessen, durch die Verwirbelung des Reaktionsmediums und die oben offene Führung (1f) der Reaktorelemente und besonders durch die aufsteigenden, eingeströmten Gasbläschen, (5b, c, e) sehr leicht oben am Reaktorelement ausgetragen werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbringung von gasförmigen Prozessprodukten eine über der Reaktionsmediums-Oberfläche bzw. über der Oberseite der Reaktorelemente vorgesehene Sammeleinrichtung (17) mit einem Ausbringungsauslass (16) vorgesehen ist.

-->11. Kontrolliertes und optimiertes ausbringen und sammeln produzierter Gase:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass. das Sammeln, der an der Reaktor-Oberseite, ausströmenden Gase durch eine Überdeckung der Reaktionselemente und anbringen von Sifonen (4b) bei Einlass und Auslass, ermöglicht wird. (F), (4a), (6a)

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12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlass (4) und/oder nach dem Auslass (5) ein Sifon (15) vorgesehen ist.

12. Stress- und druckfreier Transport des Reaktionsmediums:

Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das transportieren des Reaktionsmediums sowohl innerhalb des Reaktors (J) als auch zwischen Reaktoren mit einer Archimedischen Schraube, (K), (6) während des gesamten Prozesses keinem weiteren Druck, als jenem auf das Reaktionsmedium ausübt, der innerhalb der Reaktorelemente oder den Windungen der Archimedischen Schraube, durch das Eigengewichtes des Reaktionsmediums entsteht. Die Prozesse können frei von Stress, Beschleunigung und Druck ablaufen.

.726.11.08

Patentansprüche:

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transport des Reaktionsmediums (6) sowohl innerhalb des Reaktors als auch zwischen Reaktoren eine Archimedische Schraube (14) oder eine Spirale nach Da Vinci vorgesehen ist.

NACHGEREICHT

14. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor über mindestens eine Achse zur Lichteinstrahlung verstellbar ist.

Mag. Martin MOHR und Franz EMMINGER vertreten durch Rechtsanwälte Mag. Baumann & MMag. Dr. Pescoller

MMag. Dr. Mag.

6020 Innsbruck, <EMI ID=25.1>

NACHGEREICHT