DD212265A1 - METHOD OF MULTI-CULTIVATION OF PHOTOTROPHIC ORGANISMS USING SUNLIGHT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Massenkultivierung phototropher Organismen (Algen, Cyanobakterien, Photosynthesebakterien, mehrzellige Organismen bzw. Teile davon) zum Zwecke der Gewinnung von Biomasse und deren Nutzung fuer biochemische Leistungen, z.B. die Erzeugung von Wasserstoff. Ziel der Erfindung ist die Speicherung der fuer das Wachstum dieser Organismen erforderlichen Solarenergie in Form der chemischen Energie der entstehenden Biomasse oder Stoffwechselprodukte, wobei die Absorption des Sonnenlichtes durch grossflaechige Reaktoranlagen, fuer deren Beherrschung gegenwaertig noch nicht alle Voraussetzungen existieren und die das Verfahren darueber hinaus oekonomisch erheblich belasten, vermieden werden soll. Erfindungsgemaess wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass das Sonnenlicht nach "Sammlung" und Fokussierung in das Innere von kompakten Reaktoren mit Hilfe von Lichtleitkabeln uebertragen wird, wo es Wachstum und biochemische Leistungen der phototrophen Organismen ermoeglicht.The invention relates to a method for the mass cultivation of phototrophic organisms (algae, cyanobacteria, photosynthetic bacteria, multicellular organisms or parts thereof) for the purpose of obtaining biomass and their use for biochemical performances, e.g. the production of hydrogen. The aim of the invention is to store the solar energy required for the growth of these organisms in the form of the chemical energy of the resulting biomass or metabolites, the absorption of sunlight by großflaechige reactor systems, for their mastery currently not all conditions exist and the method beyond also economically significantly burdened, should be avoided. According to the invention, this object is achieved by transferring the sunlight into the interior of compact reactors after collection and focusing by means of optical cables, where growth and biochemical performances of the phototrophic organisms are possible.
Description
Verfahren zur Massenkultivierung phototropher Organismen unter Nutzung von SonnenlichtProcess for the mass cultivation of phototrophic organisms using sunlight
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Sonnenlicht in Fermentoren» in denen es das Wachstum photosynthetischer Biomasse und unter bestimmten Bedingungen die Photolyse von Wasser unter Bildung von Wasserstoff mit Hilfe dieser Biomasse ermöglicht. Die Biomasse kann aus Algen, Cyanobakterien , Photosynthesebakterien bzw» Mischkulturen zwischen diesen oder mit anderen Mikroorganismen oder aus anderen phototrophen Organismen, bzw· Teile davon» bestehen.The invention relates to a method for the transmission of sunlight in fermentors »in which it allows the growth of photosynthetic biomass and under certain conditions, the photolysis of water to form hydrogen using this biomass. The biomass may consist of algae, cyanobacteria, photosynthetic bacteria or "mixed cultures between these or with other microorganisms or other phototrophic organisms, or parts thereof".
Die Mehrzahl der bisher bekannten Verfahren zur Kultivierung phototropher Organismen geht von der Verwendung von Kunstlicht als Energiequelle für deren Wachstum aus. In der Patentliteratur wurde bisher lediglich in der DD-PS 152 807 eine teilweise Nutzung von Sonnenlicht beschrieben« Die Verwendung von Kunstlicht argibt prinzipiell einen energetischen Wirkungsgrad von < 1* Die Kosten für die so entstehende Biomasse werden auf etwa das Zehnfache der bei Verwendung von Sonnenlicht gebildeten Biomasse geschätzt.The majority of the hitherto known method for the cultivation of phototrophic organisms goes out as an energy source for the growth of the use of artificial light. In the patent literature so far only in DD-PS 152 807 a partial use of sunlight has been described. The use of artificial light in principle has an ener specific efficiency of < 1 * The cost of the resulting biomass are about ten times that of using Sunlight formed biomass estimated.
In jedem Fall, in dem Photosynthese mit Hilfe von Solarenergie beschrieben wird» erfolgt die Kultivierung der Organismen auf einer der geringen Intensität des Sonnenlichtes entsprechenden großen Fläche, Der Bau von großflächigen Anlagen ist jedoch mit einem hohen Investitionsaufwand verbunden· Daneben fehlen technologische Kenntnisse für die Beherrschung ausgedehnter, flächenhaftar Anlagensysteme zur Stoffwandlung* Die bisher beschriebene maximal erreichte Effizienz der Solarenergieumwandlung in die chemische Energie von Algen, die auf großer Fläche in dünner Schicht wuchsen* betrug 4*3 % (Goldman, Ό. C, Water Research 13 (1979) 119), Demgegenüber berichteten Pirt et al« (S, 0, Pirt et al« CJ, Chem. Techn, Biotechnol, 30 {1980} 25) über eine Effizienz von 18 %t wobei sie in einem kompakten Fermentor* allerdings mit Kunstlicht und erhöhtem CO2-Angeboti arbeiteten«In any case, where photosynthesis is described with the help of solar energy, "the cultivation of the organisms takes place on a large surface corresponding to the low intensity of sunlight. However, the construction of large-scale plants involves a high capital expenditure." In addition, there is a lack of technological knowledge for the control extensive, areal systems for material conversion * The maximum efficiency of solar energy conversion to the chemical energy of algae, which grew in a thin layer over a large area to date * was 4 * 3 % (Goldman, Ό, C, Water Research 13 (1979) 119 In contrast, Pirt et al. (S, 0, Pirt et al., CJ. Chem. Techn. Biotechnol. 30 {1980} 25) reported an efficiency of 18 % t but in a compact fermentor with artificial and enhanced light CO 2 offerings worked «
Ziel aim der the Erfindunginvention
Es ist, das Ziel der vorliegenden Erfindung, die den bisher beschriebenen Verfahren zur Kultivierung suspendierbarer phototropher Organismen unter Verwendung von Sonnenlicht innewohnenden o. g« Nachteile zu überwinden und eine Kultivierung in kompakten Fermentoren zu ermöglichen, Solche Fermentoren konnten bisher nur mit Hilfe künstlicher Belichtung betrieben werden,It is the object of the present invention to overcome the hitherto described methods of culturing suspendible phototrophic organisms using sunlight-inherent or "disadvantages" and allowing culturing in compact fermentors. Such fermentors have hitherto been able to operate only by means of artificial illumination become,
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nutzung von Solarenergie mit den Vorteilen» die der Betrieb eines kompakten Fermentors nach den für.mikrobielle Verfahren üblichen biotechnologischen Gesetzmäßigkeiten aufweist, zu kombinieren,The present invention is therefore based on the object of combining the use of solar energy with the advantages of having the operation of a compact fermenter according to the biotechnological laws customary for microbial processes,
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Die Massenproduktion von phototrophen Mikroorganismen in großflächigen,, nicht abgedeckten "Reaktionsgefäßen" bringt eine Reihe technologischer Nachteile mit sich. Die KulturenThe mass production of phototrophic microorganisms in large, uncovered "reaction vessels" brings a number of technological disadvantages. The cultures
sind der Gefahr einer starken Verunreinigung ausgesetzt. Sowohl Kontrolle als auch Regulation der Reaktionsbedingungen, z. B« pH-Wert, Nährstoffkonzentration, Begasung, sind schwer möglich. Die von Böhm und Böhm in der DD-PS 152 vorgeschlagene Korabination von Sonnen- und Kunstlicht verringert nicht nur den energetischen Wirkungsgrad der Biomasseproduktion im Vergleich zur ausschließlichen Nutzung von Solarenergie♦ Die Verwendung von durchsichtigen Schläuchen als Reaktionsgefäße, in denen die Organisroensuspension der Sonne ausgesetzt wird* verbietet auch eine Biomasse- -produktion in großem Maßstab, Das Wesen der vorliegenden Erfindung beruht in der ausschließlichen Nutzung von Sonnenlicht al3 Energiequelle für das Wachstum der phototrophen Organismen, das in kompakten Fermentoren erfolgt.are at risk of heavy contamination. Both control and regulation of reaction conditions, e.g. B "pH, nutrient concentration, fumigation, are difficult. The combination of solar and artificial light proposed by Böhm and Böhm in DD-PS 152 not only reduces the energy efficiency of biomass production compared to the exclusive use of solar energy. ♦ The use of transparent tubes as reaction vessels in which the suspension of the organosol is exposed to the sun * Also prohibits large scale biomass production. The essence of the present invention is the exclusive use of sunlight as the source of energy for the growth of phototrophic organisms occurring in compact fermentors.
Erfindungsgeraäß wird das Sonnenlicht nach "Sammlung" und Fokussierung mit Linsen oder Spiegeln in das Innere der Fermentoren mit Hilfe von Lichtleitkabeln übertragen« Solche Lichtleitkabel bestehen aus Glas- oder Kunststofffasern und müssen den photosynthetisch aktiven Teil des Sonnenlichtes (Wellenlänge 400 bis 700 nm) leiten,According to the invention, sunlight is transferred to the interior of the fermentors with the aid of optical cables after "collection" and focusing with lenses or mirrors. "Such optical cables are made of glass or plastic fibers and have to guide the photosynthetically active part of the sunlight (wavelength 400 to 700 nm).
In einem temperierbaren, zylindrischen, völlig vom Licht abgeschirmten 250-ml-GefäS wurden 150 ml einer Suspension von Scenedesmus quadricauda bei 250C kultiviert» Dazu wurden Zellen aus einem Schrägagarröhrchen überimpft. Als Nährflüssigkeit diente ein anorganisches Medium nach Kühl und Lorenzen ("Methods in Cell Physiology" I, Ed. D, Prsscott, Academic Press New York 1954, 159-87)β Die Flüssigkeit wurde mit 6 1 Luft (5 % CO2) pro Stunde begast und gemischt.In a temperature-cylindrical completely shielded from light 250 ml GefäS 150 ml of a suspension of Scenedesmus quadricauda at 25 0 C were cultured "These cells were inoculated from an agar slant. The nutrient fluid used was an inorganic medium after cooling and Lorenzen ("Methods in Cell Physiology" I, Ed. D, Prsscott, Academic Press New York 1954, 159-87) β The liquid was treated with 6 l of air (5 % CO 2 ) per Hour gassed and mixed.
Die Übertragung des Sonnenlichtes in das Innere des Fermentors erfolgte mit einem 50 cm langen Lichtleitkabel,The transmission of sunlight into the interior of the fermenter was carried out with a 50 cm long light guide cable,
Mit Hilfe einer Linse mit einer Oberfläche von 225 cm wurde das Licht auf den Anfang des Lichtleitkabels gebündelt* Die Stellung der Linse wurde täglich zwischen 7 und 17 Uhr in 30minütigem Abstand manuell dem sich ständig ändernden Sonnenstand angepaßt« Eine zu starke Erwärmung des Beginns des Lichtleitkabels wurde durch Kühlung mit einem kalten Luftstrahl vermieden. Das Wachstum der Algenkultur wurde spektralphotometrisch bei 680 nra t durch gravimetrische Bioraassebestimmung und mikroskopisch verfolgt.With the help of a lens with a surface of 225 cm, the light was focused on the beginning of the fiber optic cable * The position of the lens was adjusted manually every day between 7 and 17 o'clock in 30 minutes distance to the ever-changing position of the sun. Too much warming of the beginning of the fiber optic cable was avoided by cooling with a cold air jet. The growth of algae culture was spectrophotometrically at 680 nra t by gravimetric Bioraassebestimmung and followed microscopically.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24574182A DD212265A1 (en) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | METHOD OF MULTI-CULTIVATION OF PHOTOTROPHIC ORGANISMS USING SUNLIGHT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD24574182A DD212265A1 (en) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | METHOD OF MULTI-CULTIVATION OF PHOTOTROPHIC ORGANISMS USING SUNLIGHT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD212265A1 true DD212265A1 (en) | 1984-08-08 |
Family
ID=5543147
Family Applications (1)
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| DD24574182A DD212265A1 (en) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | METHOD OF MULTI-CULTIVATION OF PHOTOTROPHIC ORGANISMS USING SUNLIGHT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD212265A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2224365A (en) * | 1988-10-27 | 1990-05-02 | Kei Mori | Solar collector, light guide and radiator for cultivating marine life |
-
1982
- 1982-12-09 DD DD24574182A patent/DD212265A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2224365A (en) * | 1988-10-27 | 1990-05-02 | Kei Mori | Solar collector, light guide and radiator for cultivating marine life |
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