DE102008023368A1

DE102008023368A1 - Behälter zur Zucht von Algen

Info

Publication number: DE102008023368A1
Application number: DE102008023368A
Authority: DE
Inventors: Johannes-Max Bergel
Original assignee: Individual
Current assignee: BERGEL, JOHANNES-MAX, DE
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-14
Also published as: DE102008023368B4

Abstract

Die Züchtung von Algen stellt ein großes Potential bereit, effizient Biomasse zu produzieren. Hiermit können z. B. CO2-Abgase von fossilen Kraftwerken zu Biomasse und dann zu Biotreibstoff umgewandelt werden. Dabei ist das Flächenausnutzungspotential zehn bis dreißig mal größer als bei z. B. Raps. Und es ergibt sich somit eine geringe Konkurrenz zu Nahrungs- oder Futtermitteln, die sonst auch zur Biomasse verarbeitet werden würden. Bisher war der finanzielle Aufwand für eine auf Algenzucht basierenden Biomasseproduktion sehr groß, dies machte die kommerzielle Nutzung zweifelhaft. Die hohen Kosten sind im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass die Behälter zur Zucht der Algen in ihrer Konstruktion und Montage aufwändig und damit teuer sind. Die Erfindung, hergestellt aus zwei Lagen Kunststofffolie, ist in großen Mengen und günstiger herzustellen als konventionelle Anlagen. Wesentliche Vorteile, die aus der Erfindung resultieren, sind, - geringe Matrialkosten, - kosteneffiziente maschinelle Fertigung, - bessere Spüleigenschaften, da keine Rohrleitungen geknickt werden müssen, - Kostenreduzierung bei der Montage oder beim Austausch des Behälters. Diese Kostenersparnisse machen die Erfindung kommerziell nutzbar. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Fig. 5 unten gegeben.

Description

Das technische Gebiet in dem die Erfindung Verwendung findet ist die Umweltverfahrenstechnik.
Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Algenzucht unter Abbau von Gasen. Es soll so eine Kosten- und Flächennutzungsoptimierung ermöglicht werden, die eine großtechnische Implementierung bezahlbar macht.
Stand der Technik
Der Stand der Technik ist, die Zucht von Algen in herkömmlichen Behältern unter Zuhilfenahme von UV Strahlung und Wachstumsstoffen. Hierbei wird eine wässrige Lösung verwendet in der die Nährstoffe und Gase gelöst sind. In die Lösung werden gasförmige Stoffe gepumpt, wodurch aufsteigende Blasen entstehen.
Eine Abart dieser Methode ist die Verwendung von industriell hergestellten, transparenten Kunststoffschläuchen, wie dieses in DE 10 2004 007 564 A1 beschrieben ist. Diese werden in einer aufrechten Position, in einer hellen und vor Umwelteinflüssen geschützten Umgebung, z. B. in einem Gewächshaus aufgehängt. Diese Schläuche werden mit Algenlösung gefüllt. An dem unteren Ende wird an jede Kammer ein Ventil angebracht, durch welches ein für den Prozess förderliches Gas in die Flüssigkeitssäule gepumpt wird.
In festgelegten Zeitabständen wird der Schlauch gespült, um die Algen zu ernten und das Prozesswasser zu reinigen.
Bei dieser Bauweise ergeben sich jedoch grundlegende Nachteile. So muss jedes Ventil einzeln angeschlossen werden, wodurch ein hoher Montageaufwand entsteht. Weiterhin ist der Spülvorgang problematisch, da der Schlauch an der Aufhängung geknickt werden muss. In der Offenlegungsschrift DE 3130105 A1 ist ein Behälter beschrieben der z. B. aus Plexiglas gefertigt und aus senkrechten Kammern besteht. Durch eine perforierte Leitung wird Luft in die Algenlösung gepumpt. Die Algenlösung wird mit Pumpen in dem Behälter umgewälzt. Dieser Behälter hat den Nachteil, das seine Fertigung sehr aufwendig und damit teuer ist. Außerdem ist er herstellungsbedingt in seinen Abmessungen auf wenige laufende Meter beschränkt. Durch das Umwälzen der Algenlösung mit externen Pumpen ergibt sich ein hoher Energie und Kosten Aufwand.
Realisierte Algenzuchtanlagen verwenden Glasröhren als Algenzuchtbehälter, dieses ist jedoch Material und Montage bedingt sehr kostenintensiv.
Die Erfindung soll an einer vor Umwelteinflüssen geschützten Stelle an einer Halterung vertikal aufgehängt werden. Nach dem Befüllen mit Algenlösung wird ein dem Algenwachstum förderliches Gas z. B. CO₂ in den Behälter gepumpt. Unter Zuhilfenahme von Sonnen- oder Ultravioletter Strahlung vermehren sich die Algen (z. B. chlorella vulgaris). In regelmäßigen Abständen wird die Gaszufuhr gestoppt. Die abgestorbenen Algen können durch den Spülkanal dann ausgespült werden und stehen nach dem Filteriren als Biomasse zur Verfügung. Die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale der Erfindung bietet die Möglichkeit der kostengünstigeren Serienfertigung, unter Vermeidung der angesprochenen Strömungsnachteile. Dabei kann prinzipiell die Länge des Behälters mehrere Dutzend Meter betragen, wodurch sich ein günstigeres Verhältnis aus Montageaufwand und erzieltem Behältervolumen ergibt. Die im Patentanspruch 5 genannten Merkmale bieten einen Verzicht der externen Pumpen zur Umwälzung der Algenlösung, da sich durch die aufsteigenden Gasblasen Konvektionszellen bilden, welche die Algenlösung umwälzen (siehe 4).
1 zeigt einen Ausschnitt der Gestaltung des Behälters aus Patentanspruch 1, als Draufsicht.
Der Vektor „g” deutet die Richtung der Erdanziehung an. Eingezeichnete Positionen sind:
1 Ösen zur Aufhängung an einer horizontalen Aufhängung.
2 aufrechte Schweißnähte
3 aufrechte Röhren, diese Bilden das Behältervolumen.
4 untere horizontale Röhre, diese dient zum ausspülen der abgestorbenen Algen.
5 obere horizontale Röhre, diese dient zum Gasabtransport.
6 erste Lage der Kunststofffolie
7 zweite Lage der Kunststofffolie
Weiter ist hier ein Schnitt (90 Grad zur Zeichenebene gedreht) des Behälters dargestellt.
2 zeigt einen Ausschnitt der Gestaltung des Behälters aus Patentanspruch 2, als Draufsicht und Schnitt. Die Pfeile sollen die Strömungsrichtung beim Spühlvorgang andeuten.
1 Ösen zur Aufhängung an einer horizontalen Aufhängung.
2 aufrechte Schweißnähte
3 aufrechte Röhren, diese Bilden das Behältervolumen.
4 untere horizontale Röhre, diese dient zum ausspülen der abgestorbenen Algen.
5 obere horizontale Röhre, diese dient zum Gasabtransport.
6 erste Lage der Kunststofffolie
7 zweite Lage der Kunststofffolie
3 zeigt einen Ausschnitt der Gestaltung des Behälters aus Patentanspruch 3, als Draufsicht.
Die Pfeile sollen die Strömungsrichtung beim Spülvorgang andeuten. Die eingezeichneten Positionen sind:
1 Ösen zur Aufhängung an einer horizontalen Aufhängung.
2 gegen die Horizontale etwas geneigte Schweißnähte.
3 horizontale Röhren, diese Bilden das Behältervolumen.
6 erste Lage der Kunststofffolie
7 zweite Lage der Kunststofffolie
Weiter ist hier ein Schnitt (90 Grad zur Zeichenebene gedreht) des Behälters dargestellt. Die hier dargestellten horizontalen Röhren sind konisch zulaufend, dadurch bilden sich im Behälter keine großen Gasblasen, auch wenn dieser nicht exakt in der Waagerechten ist.
4 zeigt einen Ausschnitt der Gestaltung des Behälters aus Patentanspruch 7, als Draufsicht.
Die Pfeile sollen die Strömungsrichtung der Algenlösung, hervorgerufen durch die aufsteigenden Gasblasen, darstellen. Die eingezeichneten Positionen sind:
1 Ösen zur Aufhängung an einer horizontalen Aufhängung.
2 aufrechte Schweißnähte
3 aufrechte Röhren, diese Bilden das Behältervolumen.
4 untere horizontale Röhre, diese dient zum Ausspülen der abgestorbenen Algen.
5 obere horizontale Röhre, diese dient zum Abtransport des Gases.
6 erste Lage der Kunststofffolie
7 zweite Lage der Kunststofffolie
8 Gaszuführung
9 Gasaustritsöffnung
Weiter ist hier ein Schnitt (90 Grad zur Zeichenebene gedreht) des Behälters dargestellt. Die Gasaustritsöffnungen (9) sind so gestaltet, dass beim abstellen der Gaszufuhr die Algenlösung nicht in die Gaszuführung (8) gelangen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102004007564 A1 [0004]
- DE 3130105 A1 [0006]

Claims

Behälter zur Zucht von Algen dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Lagen (6 und 7) mindestens einer Kunststofffolie, durch Schweißnähte (2) derart verschweißt werden, so dass sich nach dem Befüllen und Aufhängen mehrere aufrechte Röhren (3) und mindestens eine obere (5) sowie mindestens eine untere horizontale Röhre (4) bilden.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere horizontale Röhre durch Verlängerung eines Teils der Schweißnähte (2) unterbrochen ist, wodurch sich für die Flüssigkeit ein längerer Weg ergibt.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhren (3) horizontal verlaufen, und wechselseitig durchgängig für ein Fluid verbunden sind, so dass sich ein langer Weg durch das Behältervolumen bildet.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das er eine Gaszuführung (8) und Gasaustritsöffnungen (9) besitzt, durch die ein Gas in den Behälter gepumpt wird.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder zweiten aufrechten Röhre (3) eine der Gasaustritsöffnung (9) zugeordnet ist.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführung (8) aus mindestens einer Leitung besteht, welche durch zusätzliche Verschweißungen der genannten Kunststofflagen (6 und 7) gebildet wird, und die Gasaustritsöffnungen (9) durch Unterbrechungen der Verschweißungen gebildet werden.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasaustritsöffnungen (9) aus mindesten drei vertikalen Röhren bestehen, dabei sind die erste und die zweite am unteren, sowie die zweite und dritte sind am oberen Ende durchgängig für ein Fluid verbunden.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführung (8) aus mindestens einer eigenständigen Leitung besteht, welche mit Bohrungen versehen ist, und in dem Spülrohr (4) verlegt ist.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kunststofflagen (6 oder 7) aus einer lichtdurchlässigen Folie besteht.
Behälter zur Zucht von Algen aus Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Röhren (3) sich konisch erweitern, so dass sich die Gasblasen nicht innerhalb der Röhren (3) ansammeln können.