DE102010001907A1 - Producing biogas using microalgae, comprises culturing the microalgae with a metal-containing mine water, and concentrating the algal biomass and displacing the mine water so that metals are sorbed from water into algal biomass - Google Patents

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Abstract

The method for producing biogas using microalgae, comprises culturing the microalgae with a metal-containing mine water (1) as nutrient sources in a photo bioreactor, concentrating the algal biomass and displacing the metal-containing mine water so that the metals are sorbed from the water into the algal biomass, optionally separating mercury from the resulting metal-containing biomass, fermenting the metal-containing biomass into biogas in a fermenter (10), and obtaining the metals from the biomass. The microalgae with high binding affinity to heavy metals are cultured. The method for producing biogas using microalgae, comprises culturing the microalgae with a metal-containing mine water (1) as nutrient sources in a photo bioreactor, concentrating the algal biomass and displacing the metal-containing mine water so that the metals are sorbed from the water into the algal biomass, optionally separating mercury from the resulting metal-containing biomass, fermenting the metal-containing biomass into biogas in a fermenter (10), and obtaining the metals from the biomass. The microalgae with high binding affinity to heavy metals are cultured. The mine water is diluted by adding rain water, surface water (2) and/or process water. The culturing is carried out as parallel culturing of an algae type in a time-displaced light-dark-cycle, or two algae types possessing similar growth rate are cultured in the light-dark-cycle. A co-substrate is added before the metal-containing biomass is fermented to the biogas for lowering the metal concentration to a non-toxic level. The metal-containing biomass is utilized for direct or indirect desulfurization of the biogas, where suitable metal salts are added depending on the hydrogen sulfide-concentration of the biomass during the concentrating step of the biomass or during the fermentation step. A structured photobioreactor is used for culturing the algal biomass that comprises a system of meander-shaped structural pipes or structured planes inclined to a collecting basin (5), where the inclination angle lies between 3[deg] and 12[deg] . Independent claims are included for: (1) a structural pipe-photobioreactor; and (2) a system for producing biogas using microalgae.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Produktion von Biogas und gleichzeitiger Metallgewinnung aus Bergbauwässern mittels Mikroalgen. Die Algen werden in einem speziellen Photobioreaktor kultiviert und anschließend in einem Fermenter zu Biogas vergoren. Gegenstand der Erfindung ist auch der spezielle Photobioreaktor und eine Gesamtanlage – zum vorzugsweise Einsatz in Anpassung an die geologische Umgebung – umfassend Photobioreaktor, Biogasfermenter und ggf. BKHW.The invention relates to a method and a device for the production of biogas and simultaneous metal extraction from mining waters by means of microalgae. The algae are cultivated in a special photobioreactor and then fermented in a fermenter to biogas. The subject of the invention is also the special photobioreactor and a complete plant - preferably for use in adaptation to the geological environment - comprising photobioreactor, biogas fermenter and possibly BKHW.

Die Gewinnung von Biogas ist ein sensibler Prozess. Land- und Wasserpflanzen, pflanzliche und tierische Rückstände sowie organische Abfälle lassen sich als Biomasse vielfältig energetisch nutzen. Energie aus Biomasse bietet einige Vorteile, z. B. die Schonung von knappen fossilen Vorräten oder der Treibhauseffekt wird durch einen nahezu geschlossenen CO2-Kreislauf nicht verstärkt.The production of biogas is a sensitive process. Land and aquatic plants, vegetable and animal residues as well as organic waste can be used in many different ways as biomass. Biomass energy offers some advantages, such as: The conservation of scarce fossil resources or the greenhouse effect is not enhanced by a nearly closed CO 2 cycle.

Algen liefern bekanntermaßen hochwertige Biomasse. In Ländern mit einer ausreichenden Sonneneinstrahlung erfolgt die Kultivierung von Algen durch offene Systeme. Die einfachste Form ist der Raceway-Pond. Technisch aufwendiger, aber durch bessere Lichtversorgung und Gasaustausch gekennzeichnet, sind Inclined-Surface-Systeme. Sie umfassen eine oder mehrere schiefe Ebenen mit 3-5° Neigungswinkel, über die entlang des Gefälles ein dünner Flüssigkeitsfilm von ca. 3 cm Schichtdicke entsteht. Nach Passieren der Fläche wird die Flüssigkeit gesammelt und dem System durch eine Pumpe erneut vom höchsten Punkt aus zugeführt. Nachts werden die Algen häufig in belüfteten Tanks oder Becken aufbewahrt. Auf den Ebenen angebrachte Strömungshindernisse (statische Mischer wie z. B. Strombrecher) sorgen für zusätzliche Turbulenz, um das Immobilisieren der Algen zu verhindern und eine optimale Lichtversorgung zu gewährleisten. Dafür geeignet sind auch verschiedene Strukturen des Reaktormaterials und Begasungseinrichtungen mit entsprechender Begasungsrate.Algae are known to provide high quality biomass. In countries with sufficient sunlight, algae are cultivated by open systems. The simplest form is the Raceway-Pond. Technically more complex, but characterized by better light supply and gas exchange, are Inclined Surface Systems. They include one or more oblique planes with a 3-5 ° angle of inclination over which a thin liquid film with a thickness of approx. 3 cm is formed along the slope. After passing the surface, the liquid is collected and returned to the system by a pump from the highest point. At night, the algae are often stored in ventilated tanks or basins. Flow obstacles (static mixers such as baffles) installed on the levels provide additional turbulence to prevent algae from immobilizing and to provide optimal light. Also suitable for this are various structures of the reactor material and gassing devices with a corresponding gassing rate.

Die Kopplung von Vorrichtungen zur Biomasseproduktion (z. B. Photobioreaktoren für die Kultivierung von Algen) mit Biogasanlagen ist an sich bekannt. Zum Beispiel wird in DE 10 2007 007 131 A1 ein Verfahren beschrieben, wonach das entstandene CO2 und die Abwärme einer Biogasanlage zur Produktion von Biomasse genutzt wird. Diese wird dann wiederum zur Erzeugung von Biogas eingesetzt.The coupling of devices for biomass production (eg photobioreactors for the cultivation of algae) with biogas plants is known per se. For example, in DE 10 2007 007 131 A1 describes a method according to which the resulting CO 2 and the waste heat of a biogas plant for the production of biomass is used. This is then used again to produce biogas.

Eine Kombination aus Photobioreaktor und Biogasanlage jedoch mit dem Ziel der Bioöl-Gewinnung beschreibt auch EP 1 995 304 A1 . Die Algen zur Bioöl-Produktion wachsen im Reaktor und werden durch die Biogasanlage mit CO2 und Abwärme versorgt.However, a combination of photobioreactor and biogas plant with the aim of bio-oil extraction also describes EP 1 995 304 A1 , The algae for bio-oil production grow in the reactor and are supplied by the biogas plant with CO 2 and waste heat.

DE 10 2005 010 865 A1 beschreibt ein Verfahren zur biologischen Gasaufbereitung, welches zunächst das Waschen des Gases mittels einer Suspension von Mikroorganismen umfasst. Das in dem Gas enthaltene CO2 löst sich teilweise und das Gemisch wird in einen teilweise offenen Photobioreaktor überführt. Dort wird das CO2 teilweise photosynthetisch fixiert und der dabei entstehende Sauerstoff an die Umgebung abgegeben. DE 10 2005 010 865 A1 describes a process for biological gas treatment, which first comprises the washing of the gas by means of a suspension of microorganisms. The CO 2 contained in the gas partially dissolves and the mixture is transferred to a partially open photobioreactor. There, the CO 2 is partially photosynthetically fixed and released the resulting oxygen to the environment.

In den herkömmlichen Reaktorsystemen mit glatten Wänden wird jedoch das Algenwachstum durch die Biofilmbildung behindert. Ursachen sind eingeschränkte Lichtverhältnisse und die Kontamination der Biofilme durch Bakterien, Pilze, Hefen usw. Methoden zur Unterdrückung der Biofilmbildung, wie der Einsatz von kugelartigen Systemen sind genauso kostenintensiv wie Verfahren zur Biofilmentfernung.However, in the conventional smooth wall reactor systems, algal growth is hampered by biofilm formation. The causes are limited light conditions and contamination of biofilms by bacteria, fungi, yeasts, etc. Methods for suppressing biofilm formation, such as the use of spherical-like systems, are just as cost-intensive as methods for biofilm removal.

Bekanntermaßen ist die Belastung von Oberflächen- und Grundwasser mit Schwermetallen durch Ab-, aber auch Sickerwasser aus Bergbauhalden eine generelle Begleit- und Folgeerscheinung des Bergbaus. Die enthaltenen Metalle liegen in so geringen Konzentrationen vor, dass deren Gewinnung gegenwärtig insbesondere in asiatischen, afrikanischen und südamerikanischen Ländern nicht erfolgt, aus Gründen des Umweltschutzes oder auch einer Weiterverwertung aber wünschenswert ist.As is known, the pollution of surface and ground water with heavy metals from wastewater, but also from leachate from mining dumps, is a general accompanying and consequential phenomenon of mining. The metals contained are present in such low concentrations that their extraction is currently not taking place, in particular in Asian, African and South American countries, but is desirable for reasons of environmental protection or also for further utilization.

Neben der Verwendung von Algen zur Produktion hochwertiger Biomasse besitzen verschiedene Mikro- und Makroalgen auch die Fähigkeit, Metalle zu binden. KR 10073264 B1 beschreibt z. B. die Cu- und Ni-Entfernung aus Abwasser durch Chl. vulgaris, Chl. pyrenoidosa, und Chi. ellipsiodea, wobei tote Algenbiomasse mit gering konzentriertem Abwasser gemischt wird. DE 69824830 T2 beschreibt ein körniges Trägermedium, welches mit einem Biofilm (z. B. Algen, Bakterien) bewachsen ist. Die Metalle aus Wässern werden an die Biomasse sorbiert, welche teilweise entfernt und wiederaufbereitet werden kann.In addition to the use of algae to produce high-quality biomass, various microalgae and macroalgae also have the ability to bind metals. KR 10073264 B1 describes z. B. the Cu and Ni removal from wastewater by Chl. vulgaris, chl. pyrenoidosa, and chi. ellipsiodea, where dead algal biomass is mixed with low concentrated wastewater. DE 69824830 T2 describes a granular carrier medium which is overgrown with a biofilm (eg algae, bacteria). The metals from waters are sorbed to the biomass, which can be partially removed and recycled.

Die aktive oder passive Sorption von Metallen aus wässrigen Medien an Algenbiomasse ist zwar Stand der Technik, jedoch sind diese Verfahren bisher nicht in technische Anwendungen integrierbar.Although the active or passive sorption of metals from aqueous media to algal biomass is state of the art, these methods can not yet be integrated into technical applications.

Das Ziel der Erfindung besteht nun darin, einerseits kostengünstig Metalle aus Bergbauwässern zu gewinnen und andererseits Umweltbelastungen zu vermeiden. Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die die kostengünstige Gewinnung von Metallen aus Bergbauwässern unter Bereitstellung einer hochwertigen Biomasse gewährleisten, wobei die Biomasse weiterhin zur Produktion von Biogas verwendet werden kann, und wobei durch eine nahezu geschlossene Kreislaufführung hinsichtlich Kohlendioxid- und Energiebilanz eine Reduzierung von Umweltbelastungen bewirkt werden soll. The object of the invention is, on the one hand, to inexpensively recover metals from mining waters and, on the other hand, to avoid environmental pollution. The invention therefore an object of the invention to provide methods and devices that ensure the cost-effective extraction of metals from mining waters to provide a high-quality biomass, the biomass can continue to be used for the production of biogas, and whereby by a nearly closed loop with respect to carbon dioxide and energy balance a reduction of environmental pollution is to be effected.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Produktion von Biogas unter Verwendung von Mikroalgen gelöst. Als Mikroalgen werden bevorzugt solche eingesetzt, die eine hohe Bindungsaffinität zu Schwermetallen besitzen. Die einzusetzenden Mikroalgen werden in Abhängigkeit der vorhandenen Metalle ausgewählt. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden die Mikroalgen mit unverdünntem oder verdünntem metallhaltigen Bergbauwasser in einem speziellen Strukturrohr-Photobioreaktor kultiviert und danach konzentriert. Anschließend wird die konzentrierte Algenbiomasse mit dem unverdünnten oder verdünnten Bergbauwasser versetzt, wobei die Metalle aus den Wässern an die Algen sorbieren. Das Bergbauwasser fungiert als Nährstoffquelle für die Algen im Photobioreaktor. Gegebenenfalls werden weitere Nährsalze zugegeben. Um ein Absterben der Algen auszuschließen wird das Bergbauwasser gegebenenfalls stark verdünnt zur Algenkultivierung eingesetzt. Nach der Konzentrierung können die Algen dem unverdünnten Bergbauwasser ausgesetzt werden.The object is achieved by a method and a device for the production of biogas using microalgae. Preferred microalgae are those which have a high binding affinity to heavy metals. The used microalgae are selected depending on the metals present. In the process according to the invention, the microalgae are cultured with undiluted or diluted metal-containing mining water in a special structured-tube photobioreactor and then concentrated. Subsequently, the concentrated algal biomass is mixed with the undiluted or diluted mining water, with the metals sorbing from the waters to the algae. The mining water acts as a nutrient source for the algae in the photobioreactor. Optionally, additional nutrient salts are added. In order to prevent the algae from dying out, the mining water is used, if necessary, in a very diluted form for algae cultivation. After concentration, the algae can be exposed to undiluted mining water.

Die metallhaltige Biomasse wird dann zur Biogasproduktion weiter verwendet. Sollte Quecksilber in den Wässern vorhanden sein, muss dieses aus der entstandenen metallhaltigen Biomasse vor einer weiteren Umsetzung zu Biogas abgetrennt werden. Nach dem Vergären der metallhaltigen Algenbiomasse in einem Fermenter zu Biogas werden die Metalle aus der Biomasse gewonnen. Gegebenenfalls können auch vor der Biogasproduktion alle Metalle aus der Biomasse entfernt werden.The metal-containing biomass is then used for biogas production. Should mercury be present in the waters, it must be separated from the resulting metal-containing biomass before further conversion to biogas. After fermentation of the metal-containing algal biomass in a fermenter to biogas, the metals are extracted from the biomass. If necessary, all metals can be removed from the biomass before biogas production.

Bergbauwasser im Sinne der Erfindung sind Bergbauabwässer, aber auch Sickerwasser aus Bergbauhalden.Mining water according to the invention are mining wastewater, but also leachate from mining dumps.

Die Metallkonzentration des Bergbauwassers wird gegebenenfalls regelmäßig geprüft. Um eine toxische Reaktion auf die Algen während der Kultivierung zu vermeiden, können die Wässer z. B. durch die Zugabe von Oberflächen- und/oder Regenwasser oder auch im Kreislauf geführtem Prozesswasser verdünnt werden. Im Vergleich zu konventionellen photobiologischen Verfahren können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch mineralische Gegebenheiten vor Ort für die Kultivierung der Algenbiomasse berücksichtigt werden. So kann z. B. aufgestautes Regenwasser mit Oberflächenwässern und den Bergbauwässern so gemischt werden, dass die vorhandenen Mineralstoffe und Spurenelemente zur Kultivierung zwar genutzt – toxische Einflüsse durch Verdünnung der Metallkonzentrationen aber ausgeschlossen werden.If necessary, the metal concentration of the mining water is checked regularly. In order to avoid a toxic reaction to the algae during cultivation, the waters z. B. be diluted by the addition of surface and / or rainwater or circulated process water. Compared to conventional photobiological methods, mineral conditions on site for the cultivation of the algal biomass can also be taken into account with the method according to the invention. So z. B. dammed rainwater with surface waters and the mining waters are mixed so that the existing minerals and trace elements used for cultivation - but toxic influences by dilution of the metal concentrations are excluded.

Die Abtrennung der gewachsenen Biomasse im Photobioreaktor erfolgt vorteilhafter weise kontinuierlich oder quasikontinuierlich. Die Algen-Biomasse wird durch verschiedene Verfahren, z. B. Sedimentation, Zentrifugation, Trocknung oder Flockung konzentriert und als konzentrierte Suspension oder als Feststoff (Algentrockenmasse) weiter mit dem unverdünnten oder gegebenenfalls verdünnten metallhaltigen Bergbauwässern versetzt. Durch aktive oder passive Sorption der Metalle an die Algen können diese aus den Wässern entfernt werden. Bevorzugt werden jedoch im erfindungsgemäßen Verfahren Algenarten eingesetzt, die für die passive Sorption geeignet sind. Die passive Sorption Ist von Vorteil, da sie innerhalb von Minuten erfolgt, reversibel ist und unabhängig von Temperatur und Zellstoffwechsel abläuft. Das bedeutet, auch ruhende oder tote Zellen gewährleisten eine Sorption. Aus diesem Grund kann das Bergbauwasser problemlos unverdünnt zugegeben werden, auch wenn es die Metalle in Konzentrationen enthält, die toxisch für die Algen sein können.The separation of the grown biomass in the photobioreactor is advantageously carried out continuously or quasi-continuously. The algae biomass is produced by various methods, e.g. As sedimentation, centrifugation, drying or flocculation and as a concentrated suspension or as a solid (algae dry mass) further mixed with the undiluted or optionally diluted metal-containing mining waters. By active or passive sorption of the metals to the algae, these can be removed from the waters. However, algae species which are suitable for passive sorption are preferably used in the process according to the invention. Passive sorption is beneficial as it occurs within minutes, is reversible, and is independent of temperature and cell metabolism. This means that even dormant or dead cells ensure sorption. For this reason, the mining water can easily be added undiluted, even if it contains the metals in concentrations that may be toxic to the algae.

Die metallhaltige Algenbiomasse wird anschließend in einen Gärtank gegeben, in welchem sie zu Biogas vergoren wird. Das produzierte Biogas kann vor Ort im Bergwerksgelände gelagert oder einem BHKW zugeführt und hauptsächlich in Elektroenergie umgewandelt werden. Das Verfahren kann im Kreislauf geführt werden, so kann die gewonnene Energie auch zur Algenkultivierung (z. B. für Rührwerke, Zusatzbeleuchtung, zum Betreiben von Pumpensystemen) eingesetzt werden. Das bei der Biogasverbrennung frei gesetzte Kohlendioxid wird z. B. als Kohlenstoffquelle für die Algen verwendet und die entstandene Abwärme u. a. zur Temperierung.The metal-containing algal biomass is then placed in a fermentation tank in which it is fermented to biogas. The biogas produced can be stored locally in the mine area or fed to a cogeneration unit and converted mainly into electrical energy. The process can be circulated, so the energy gained can also be used for algae cultivation (eg for agitators, additional lighting, for operating pump systems). The released during the biogas combustion carbon dioxide is z. B. used as a carbon source for the algae and the resulting waste heat u. a. for temperature control.

Eine Rückgewinnung der Metalle vor der Biogasgewinnung kann auf chemischen oder thermischen Weg erfolgen. Die Metallrückgewinnung wird bei einer Biosorption klassisch durch pH-Wertabsenkung oder Verbrennung der Sorptionsmatrix erzielt.A recovery of the metals before biogas production can be carried out by chemical or thermal means. The metal recovery is achieved in a biosorption classically by pH reduction or combustion of the sorption matrix.

Nach der Biogaserzeugung mit metallhaltiger Algenbiomasse werden die im Gärrest vorhandenen Metallsulfide durch Luftsauerstoff zu löslichem Sulfat überführt. After biogas production with metal-containing algal biomass, the metal sulfides present in the fermentation residue are converted by atmospheric oxygen to soluble sulfate.

Das Verfahren hat den großen Vorteil, dass die konzentrierte Algenbiomasse einerseits als Sorptionsmittel für die Metallgewinnung eingesetzt wird und die metallbeladene Biomasse andererseits dann als Substrat für die Biogasgewinnung dient. Die Algenbiomasse verfügt über ein vergleichsweise hohes Biogaspotential, besonders wenn der Fettanteil der Algen sehr hoch ist. Wie schon ausgeführt, ist entsprechend der Art und Menge der an der Algenbiomasse gebundenen Metalle zu entscheiden, ob eine Abtrennung der Metalle vor dem Biogasprozess notwendig ist. Liegen Quecksilberkontaminationen vor, muss das sorbierte Metall vor einer Biogasverwertung von der zu fermentierenden Biomasse abgetrennt werden. Kann die Anwesenheit von Quecksilber ausgeschlossen werden und die Metallkonzentration in der zu fermentierenden Algenbiomasse wirkt auf die Anaerobkulturen nicht toxisch, wird eine Metallabtrennung nach der Biogasverwertung durchgeführt. Sollte die Konzentration der Metalle zu hoch sein, kann diese über die Zugabe von Co-Substraten (z. B. vor Ort anfallende Grünschnitte, Speiseabfälle usw.) in einen nichttoxischen Bereich geregelt werden.The method has the great advantage that the concentrated algal biomass is used on the one hand as a sorbent for the metal extraction and the other hand, the metal-loaded biomass then serves as a substrate for biogas production. The algal biomass has a comparatively high biogas potential, especially if the fat content of the algae is very high. As already stated, according to the type and amount of metals bound to the algal biomass, it has to be decided whether a separation of the metals before the biogas process is necessary. If mercury contamination is present, the sorbed metal must be separated from the biomass to be fermented before biogas utilization. If the presence of mercury can be ruled out and the metal concentration in the algal biomass to be fermented is not toxic to the anaerobic cultures, a metal separation is carried out after the biogas utilization. If the concentration of the metals is too high, it can be regulated to a non-toxic range by the addition of co-substrates (eg green cuttings, food waste, etc.).

Das erzeugte Biogas muss in der Regel vor einer Verwertung entschwefelt werden. Das kann direkt oder indirekt erfolgen. Zur Entschwefelung werden entweder Metallsalze (z. B. Eisenverbindungen) in den Fermenter dosiert (indirekte Entschwefelung) oder das Gas wird bereits mit Hilfe der an die Algen sorbierten Metalle direkt aufbereitet. Als Alternative erfolgt eine biologische Entschwefelung oder eine Kombination der Verfahren.The biogas produced must generally be desulphurised before being recycled. This can be done directly or indirectly. For desulfurization either metal salts (eg iron compounds) are dosed into the fermenter (indirect desulphurization) or the gas is already processed directly with the help of the metals sorbed to the algae. Alternatively, a biological desulfurization or a combination of the methods.

Eine weitere Variante besteht darin, in Abhängigkeit vom H2S-Gehalt der metallhaltigen Algenbiomasse ggf. weitere Metallsalze gezielt zuzusetzen – vorzugsweise Eisensalze (z. B. Eisen-II-chlorid).A further variant consists in selectively adding further metal salts depending on the H 2 S content of the metal-containing algal biomass, preferably iron salts (for example iron (II) chloride).

Erfindungsgemäß findet die Kultivierung der Mikroalgen in einem speziellen Photobioreaktor statt. Neben Sonnenlicht und CO2 benötigen die Algen lediglich anorganische Nährstoffe, die sie hauptsächlich aus den Bergbauwässern erhalten, wodurch die Nährstoffversorgung der Algen gewährleistet wird.According to the invention, the cultivation of the microalgae takes place in a special photobioreactor. In addition to sunlight and CO 2 , the algae require only inorganic nutrients, which they receive mainly from the mining waters, which ensures the nutrient supply of algae.

Da nur ein dünner Flüssigkeitsfilm erzeugt werden soll (dies ist auch für die optimale Beleuchtung der Algen wichtig), werden Mikroalgen verwendet. Die einzusetzenden Mikroalgen werden in Abhängigkeit der vorhandenen Metalle ausgewählt und gezielt eingesetzt. Aber auch Temperaturmaxima, Wachstumsgeschwindigkeit und Fettgehalt fließen mehr oder minder stark in die Auswahl ein.Since only a thin liquid film is to be produced (this is also important for the optimal illumination of algae), microalgae are used. The used microalgae are selected depending on the metals present and used targeted. But also temperature maxima, growth rate and fat content flow more or less into the selection.

Zum Beispiel können folgende Mikroalgen Verwendung finden: Alge Schwermetall Chlorella vulgaris Cu, Zn, Mn, Cd, Ni Spirulina sp. Mn, Cd, Cr, Cu Scenedesmus sp. Cu, Cd, Ni Palmaria palmata Pb, Cd, Cu, Ni Lyngbya taylorii Pb, Cu, Ni, Zn, Cd Euglena gracilis Cd, Zn, Pb Oscillatoria sp. Zn, Cu, Pb, Mn Stichococcus sp. Cd, Pb Stigeoclonium sp. Zn Cosmarium sp. Pb Microspora sp. Pb, Ni For example, the following microalgae can be used: alga heavy metal Chlorella vulgaris Cu, Zn, Mn, Cd, Ni Spirulina sp. Mn, Cd, Cr, Cu Scenedesmus sp. Cu, Cd, Ni Palmaria palmata Pb, Cd, Cu, Ni Lyngbya taylorii Pb, Cu, Ni, Zn, Cd Euglena gracilis Cd, Zn, Pb Oscillatoria sp. Zn, Cu, Pb, Mn Stichococcus sp. Cd, Pb Stigoclonium sp. Zn Cosmarium sp. pb Microspora sp. Pb, Ni

Ihre Kultivierung erfolgt in einem speziellen Strukturrohr-Photobioreaktor. Rohrreaktoren sind im Prinzip bekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Rohrsystem, das senkrecht oder waagerecht angeordnet werden kann. Die oftmals sehr langen Rohre bestehen aus Glas oder klarem Kunststoff (z. B. PVC, PMMA). Das Reaktorfluid mit den sich darin befindenden Algen wird dabei konstant durch das Röhrensystem gepumpt.They are cultivated in a special structured tube photobioreactor. Tubular reactors are known in principle. They consist essentially of a pipe system that can be arranged vertically or horizontally. The often very long pipes are made of glass or clear plastic (eg PVC, PMMA). The reactor fluid with the algae contained therein is constantly pumped through the tube system.

Erfindungsgemäß wird nun ein Strukturrohr-Photobioreaktor mit speziell strukturierten und angeordneten Rohren verwendet. Strukturrohre ( ) sind Rohre mit speziell geformten Wänden. Für die Umformung können die auf dem Markt verfügbaren Standardrohre eingesetzt werden. Die Oberflächenform der Rohre wird an die angestrebten Eigenschaften wie beispielsweise die Erhöhung der Wärme- und Stoffübertragung angepasst. Die Strukturierung beeinflusst die äußere und innere Strömung und sie dient der Verhinderung einer Biofilmbildung. In den Kombinationsmöglichkeiten der unterschiedlichen Eigenschaften können die Strukturrohre den Anforderungen angepasst werden. Strukturierungen im Sinne der Erfindung erfolgen deshalb z. B. wie folgt: Durch sich wiederholende Ein- und/oder Ausstülpungen der Rohrwand werden die Strukturierungen wie in gezeigt, erzielt.According to the invention, a structured-tube photobioreactor with specially structured and arranged tubes is now used. Structural tubes ( ) are pipes with specially shaped walls. For the forming The standard tubes available on the market can be used. The surface shape of the tubes is adapted to the desired properties such as increasing the heat and mass transfer. The structuring influences the external and internal flow and serves to prevent biofilm formation. The structural tubes can be adapted to the requirements by combining the different properties. Structures in the context of the invention therefore take place, for. As follows: Repeated incursions and / or protuberances of the pipe wall, the structuring as in shown achieved.

Gegenstand der Erfindung ist deshalb auch ein Strukturrohr-Photobioreaktor ( ) zur Algenkultivierung. Der erfindungsgemäß verwendete Strukturrohrbioreaktor ist durch eine mäanderförmige Auslegung von zum Auffangbecken geneigten Strukturrohren gekennzeichnet. Diese geneigte Auslegung für die Kultivierung der Algen mit einem bevorzugten Neigungswinkel von 3 bis 12°, besonders bevorzugt von 5 bis 9°, gestattet optimale Lichtverhältnisse und optimale Wasserversorgung. Ein turbulenter Fluss der Algensuspension wird durch die Fließgeschwindigkeit und zusätzlich noch durch Struktur der Oberfläche, Dicke der Suspensionsschicht, die Neigung der Oberfläche und den CO2-Eintrag ermöglicht. Die Suspension wird am tiefsten Punkt gesammelt und durch eine Pumpe wieder dem Höchsten zugeführt. Den örtlichen Gegebenheiten angepasst, kann der Reaktor mit leichtem Neigungswinkel mäanderförmig z. B. einen Berghang hinabführen. Alternativ kann der Reaktor auch als strukturierter Flachbettreaktor ausgestaltet werden.The invention therefore also relates to a structured-tube photobioreactor (US Pat. ) for algae cultivation. The structured-tube bioreactor used according to the invention is characterized by a meander-shaped design of structural tubes inclined to the collecting basin. This inclined design for the cultivation of algae with a preferred angle of inclination of 3 to 12 °, more preferably from 5 to 9 °, allows optimal lighting conditions and optimum water supply. A turbulent flow of the algal suspension is made possible by the flow rate and additionally by structure of the surface, thickness of the suspension layer, the inclination of the surface and the CO 2 entry. The suspension is collected at the lowest point and returned to the highest by a pump. Adapted to the local conditions, the reactor with a slight inclination angle meandering z. B. lead down a mountainside. Alternatively, the reactor can also be configured as a structured flat-bed reactor.

Vorzugsweise wird die erforderliche Biomasse vor Ort im Bergbaugelände in dem geschlossenen, aber nicht sterilen Strukturrohrbioreaktor ( ) kultiviert. Die lichtdurchlässigen Wände des Reaktors (der Rohre) sind bevorzugt aus Kunststoff. An der dem Boden – bzw. Berg zugewandten Seite soll der Reaktor einen Wärmeaustauscher enthalten. Je nach Standort ist der Boden oder eine dem Berg zugewandte Seite deshalb nicht aus einem lichtdurchlässigen Material sondern z. B. aus Metall. In einer bevorzugten Ausführungsvariante werden die spezifischen Bedingungen der Bergbauregion wie z. B. Lichtverhältnisse, Wasserversorgung und geologisches Profil erfasst und für die Entwicklung des Photoreaktorsystems berücksichtigt.Preferably, the required biomass is grown on-site at the mining site in the closed but non-sterile structured-tube bioreactor ( ). The translucent walls of the reactor (the tubes) are preferably made of plastic. At the bottom - or mountain side facing the reactor should contain a heat exchanger. Depending on the location of the ground or a mountain facing side is therefore not made of a translucent material but z. B. of metal. In a preferred embodiment, the specific conditions of the mining region such. As light conditions, water supply and geological profile and taken into account for the development of the photoreactor system.

Durch die in dem erfindungsgemäßen Reaktorsystem strukturierten Oberflächen können die Algen optimal mit Licht versorgt werden, eine Biofilmbildung wird verhindert und es kann keine Schädigung durch zu hohe Scherkräfte erfolgen.The algae can be optimally supplied with light by the surfaces structured in the reactor system according to the invention, biofilm formation is prevented and no damage can occur due to excessive shearing forces.

In einer abgestimmten Wechselkultivierung im Hell-Dunkel-Zyklus werden die Algen so kultiviert, dass die gesamte Reaktorgeometrie optimal ausgelastet wird. Die natürliche Lichtversorgung wird durch künstliche Beleuchtung bedarfsgerecht so ergänzt, dass das Algenwachstum nicht durch eine Lichtunterversorgung limitiert ist.In a coordinated alternating cultivation in the light-dark cycle, the algae are cultivated in such a way that the entire reactor geometry is optimally utilized. The natural light supply is supplemented as required by artificial lighting so that the growth of algae is not limited by a light deficiency.

Eine weitere Verfahrensweise zur optimalen Reaktorauslastung ist die Parallelkultivierung einer Algenart im zeitlich versetzten Hell-Dunkel-Zyklus (optimal: 12 h–12 h) oder die Kultivierung mindestens zweier verschiedener Algenarten in diesem Rhythmus. Dabei wird darauf geachtet, dass beide eine ähnliche Wachstumsrate besitzen, da die Kultivierung nicht unter sterilen Bedingungen abläuft. Durch Zusatzbeleuchtung kann auch nachts ein Kultivierung erfolgen.Another procedure for optimal reactor utilization is the parallel cultivation of a species of algae in a staggered light-dark cycle (optimal: 12 h-12 h) or the cultivation of at least two different species of algae in this rhythm. It is ensured that both have a similar growth rate, since the cultivation does not take place under sterile conditions. Additional lighting can also be used at night for cultivation.

Die „ruhende” Algenart wird z. B. in einem belüfteten Tank gerührt und bei hoher Zelldichte einem Sedimentationstank zur Konzentrierung zugeführt bzw. bei geringerer Zelldichte wieder in den Photobioreaktor zurückgeleitet.The "dormant" Algenart is z. B. stirred in a ventilated tank and fed to a sedimentation tank for concentration at high cell density or returned at lower cell density back into the photobioreactor.

Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist eine Anlage zur Biogaserzeugung unter Verwendung von Mikroalgen ( ).The invention further relates to a plant for producing biogas using microalgae (US Pat. ).

Sie ist gekennzeichnet durch einen Tank für Bergbauabwasser 1, einen Tank für Regen- oder Oberflächenwasser 2, einen Toxizitätssensor 3, einen Strukturrohr-Photobioreaktor 4 mit Auffangbecken 5 zur Kultivierung von Mikroalgen, zwei Ruhetanks 6, einen Sedimentationstank 7, einer Sorptionsstufe 8, einen Tank zur Metallrückgewinnung 9, einen Biogasfermenter 10 und ein BHKW 11 sowie diverse Zu- und Ableitungen.It is characterized by a tank for mining wastewater 1 , a tank for rain or surface water 2 , a toxicity sensor 3 , a structured-tube photobioreactor 4 with catch basin 5 for the cultivation of microalgae, two rest tanks 6 , a sedimentation tank 7 , a sorption stage 8th , a tank for metal recovery 9 , a biogas fermenter 10 and a CHP 11 as well as various inlets and outlets.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den großen Vorteil, dass eine hochwertige Algenbiomasse gleichzeitig als Sorptionsmittel und zur Biogasproduktion verwendet werden kann. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass aufgrund des Metallgehaltes der Biomasse gleichzeitig eine direkte oder indirekte Entschwefelung des Biogases erfolgen kann. Zusätzliche Aufbereitungen können dadurch vermieden werden. Die Metallbelastung der Bergbauwässer wird reduziert und die Metalle können zurück gewonnen werden. Die Möglichkeit der Mehrfachkultivierung (Tag-Nacht-Rhythmus) gewährleistet eine optimale Reaktorauslastung. Biogas, Abwärme und Elektroenergie werden nahezu 100%-ig verwertet. Eine gasdichte Bauweise ermöglicht die Versorgung der Algen mit CO2 aus dem Abgas der BHKW-Anlage und/oder des entschwefelten Biogases, welches dadurch auch eine Abtrennung der störenden und qualitätsmindernden Gase erfährt. Außerdem können die geologischen Gegebenheiten der Bergbauregion genutzt werden.The process according to the invention has the great advantage that a high-quality algal biomass can be used simultaneously as sorbent and for biogas production. Another great advantage is that due to the metal content of the biomass, a direct or indirect desulfurization of the biogas can take place at the same time. Additional treatments can be avoided. The metal pollution of mining waters is reduced and the metals can be recovered. The possibility of multiple cultivation (day-night cycle) ensures optimal reactor utilization. Biogas, waste heat and electric energy are used almost 100%. A gas-tight design allows the supply of algae with CO 2 from the exhaust gas of the CHP plant and / or the desulfurized biogas, which thereby also undergoes a separation of the disturbing and quality-reducing gases. In addition, the geological conditions of the mining region can be used.

Ausführungsbeispielembodiment

Beispiel 1example 1

Darstellung einer Anlage mit BHKWRepresentation of a plant with CHP

Strukturrohre structural tubes

Strukturrohr-Photobioreaktor mit Auffangbecken Structure tube photobioreactor with catch basin

Anlage zur Biogasproduktion Plant for biogas production

Bezugszeichenliste

Figure 00110001
LIST OF REFERENCE NUMBERS
Figure 00110001

Die Anlage zur Biogaserzeugung unter Verwendung von Mikroalgen ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Tank mit Bergbauwasser 1 aufweist, der über eine Zuleitung mit einem Auffangbecken 5 eines Strukturrohrphotobioreaktor 4 mit integrierter Pumpe zur Kultivierung von Mikroalgen verbunden ist. Ein Tank für Regen- und/oder Oberflächenwasser 2 ist ebenfalls mit dem Auffangbecken 5 des Strukturrohrphotobioreaktors 4 verbunden. Dabei ist ein Toxizitätssensor 3 zwischengeschaltet. Eine Zuleitung aus dem Auffangbecken 5 führt zu einem Sedimentationstank 7, eine weitere Zuleitung führt aus dem Auffangbecken 5 zu zwei Ruhetanks 6, die dann weiter mit dem Sedimentationstank 7 verbunden sind. An den Sedimentationstank 7 schließt sich eine Sorptionsstufe 8 an, zu dem auch eine Zuleitung aus dem Tank mit Bergbauwasser 1 führt, eine weitere Zuleitung führt über einen Tank zur Metallrückgewinnung 9 zu einem Biogasfermenter 10.The plant for biogas production using microalgae is characterized by having a tank of mining water 1 which has a supply line with a catch basin 5 a structured-tube photobioreactor 4 with integrated pump for the cultivation of microalgae. A tank for rain and / or surface water 2 is also with the catch basin 5 of the structural tube photobioreactor 4 connected. This is a toxicity sensor 3 interposed. A supply line from the catch basin 5 leads to a sedimentation tank 7 , another supply leads from the catch basin 5 to two rest tanks 6 , then continue with the sedimentation tank 7 are connected. To the sedimentation tank 7 joins a sorption step 8th to which also a supply from the tank with mining water 1 leads, another supply leads via a tank for metal recovery 9 to a biogas fermenter 10 ,

Der Tank zur Metallrückgewinnung 9 kann so angeordnet sein, dass die Zuleitung aus dem Sorptionsbecken 8 direkt zum Fermenter 10 führt und sich der Tank zur Metallgewinnung 9 erst an den Fermenter 10 anschließt. Eine weitere Zuleitung aus dem Biogasfermenter 10 führt zum BHKW 11. The tank for metal recovery 9 can be arranged so that the supply line from the sorbent tank 8th directly to the fermenter 10 leads and the tank for metal extraction 9 first to the fermenter 10 followed. Another supply from the biogas fermenter 10 leads to the CHP 11 ,

Die Mikroalgen werden in dem Strukturrohrphotobioreaktor 4 mit Auffangbecken 5 unter Zugabe von Bergbauwässern aus dem Tank 1 kultiviert. Über den Toxizitätssensor 3 wird die Metallkonzentration bestimmt. Sollte diese zu toxisch für die Mikroalgen sein, wird Regen- und/oder Oberflächenwasser aus dem Tank 2 des Strukturrohr-Photobioreaktors 4 zugeführt. Die kultivierte Algenbiomasse in dem Bioreaktor 4 wird aus dem Auffangbecken 5 in den Tank 7 zur Anreicherung überführt. Bei Anwendung der Parallelkultivierung kann eine Kultur in den Ruhetanks 6 zwischengelagert werden. Konzentrierte Biomasse wird in eine Sorptionsstufe 8 überführt, der weiteres, in der Regel unverdünntes, metallhaltiges Bergbauabwasser aus dem Tank 1 zugesetzt wird. Aus der Sorptionsstufe 8 wird, nachdem die Metalle an die Biomasse sorbiert sind, die metallhaltige Biomasse in den Fermenter 10 überführt. Das Metall wird in dem Behälter 9 durch pH-Wertänderung abgetrennt und das aufbereite Biogas G kann z. B. unter Nutzung der geologischen Gegebenheiten gespeichert und/oder bedarfsgerecht in einem BHKW 11 verwertet werden. Der erzeugte Strom E kann beispielsweise auch für die künstliche Beleuchtung und Antriebe der Förderaggregate genutzt werden. Die anfallende Abwärme D wird für die Temperierung der Photobioreaktoren 4 und der Biogasanlage 9, 10, sowie für die Konzentrierung der Algenbiomasse im Tank 7 genutzt. Erforderliche Kälteenergie wird aus dem Grundwasser oder einer Absorptionskälte, die mit dem BHKW kombiniert ist, erzeugt. Entstandenes CO2 F kann der Algenkultivierung zugeführt werden.The microalgae become in the structured tube photobioreactor 4 with catch basin 5 with the addition of mining water from the tank 1 cultured. About the toxicity sensor 3 the metal concentration is determined. If this is too toxic for the microalgae, rainwater and / or surface water will leak from the tank 2 of the structured-tube photobioreactor 4 fed. The cultivated algal biomass in the bioreactor 4 gets out of the catch basin 5 in the tank 7 transferred to the enrichment. When applying the parallel cultivation can create a culture in the rest tanks 6 be stored. Concentrated biomass is transformed into a sorption stage 8th transferred, the further, usually undiluted, metal-containing mining wastewater from the tank 1 is added. From the sorption stage 8th After the metals are sorbed to the biomass, the metal-containing biomass is introduced into the fermenter 10 transferred. The metal is in the container 9 separated by pH change and the fermented biogas G can, for. B. stored using the geological conditions and / or needs in a CHP 11 be recycled. The generated current E can also be used, for example, for the artificial lighting and drives of the delivery units. The resulting waste heat D is used for the temperature control of the photobioreactors 4 and the biogas plant 9 . 10 , as well as for the concentration of algal biomass in the tank 7 used. Required cooling energy is generated from the groundwater or an absorption cold, which is combined with the CHP. Resulting CO 2 F can be fed to algae cultivation.

Beispiel 2Example 2

Biogasproduktion unter Verwendung einer eisenbeladenen Spirulina-BiomasseBiogas production using iron-laden spirulina biomass

1 g TS Spirulina, die 0,3 mmol Fe aufnehmen kann (dies sind umgerechnet 16,755 g Fe/kg TS)) wird in leichtem Überschuss dem Fermenter zugegeben (man benötigt ca. 16,755 g Fe für die Entschwefelung von 10,5 g H2S).1 g TS Spirulina, which can absorb 0.3 mmol Fe (this is equivalent to 16.755 g Fe / kg DM)) is added in slight excess to the fermenter (requires about 16.755 g Fe for the desulfurization of 10.5 g H 2 S).

Aus 1 kg TS von Spirulina können rund 0,4 m3 Biogas gewonnen werden. Das produzierte Biogas enthält ca. 1 g H2S/m3 Biogas.From 1 kg TS of Spirulina about 0.4 m 3 of biogas can be obtained. The produced biogas contains approx. 1 g H 2 S / m 3 biogas.

Zur Erzeugung von 1 m3 entschwefeltem Biogas werden 2,6 kg TS Spirulina eingesetzt, wobei mindestens 0,1 kg TS Spirulina mit 16,5 g gebundenem Eisen enthalten sein muss.For the production of 1 m 3 of desulphurised biogas, 2.6 kg of TS spirulina are used, whereby at least 0.1 kg of TS spirulina with 16.5 g of bound iron must be present.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (11)

Verfahren zur Biogaserzeugung unter Verwendung von Mikroalgen, dadurch gekennzeichnet, dass a) Mikroalgen mit metallhaltigem Bergbauwasser als Nährstoffquelle in einem Photobioreaktor kultiviert werden, b) die Algenbiomasse konzentriert und mit dem metallhaltigen Bergbauwasser versetzt wird, wobei die Metalle aus dem Wasser an die Algenbiomasse sorbieren, c) gegebenenfalls vorhandenes Quecksilber aus der entstandenen metallhaltigen Biomasse abgetrennt wird, d) die metallhaltige Biomasse in einem Fermenter zu Biogas vergoren wird und e) die Metalle aus der Biomasse gewonnen werden.Process for the production of biogas using microalgae, characterized in that a) microalgae are cultivated with metal-containing mining water as a nutrient source in a photobioreactor, b) the algal biomass is concentrated and mixed with the metal-containing mining water, the metals sorbing from the water to the algal biomass, c) optionally present mercury is separated from the resulting metal-containing biomass, d) the metal-containing biomass is fermented in a fermenter to biogas and e) the metals are obtained from the biomass. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mikroalgen mit hoher Bindungsaffinität zu Schwermetallen kultiviert werden.A method according to claim 1, characterized in that microalgae are cultured with high binding affinity to heavy metals. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kultivierung der Mikroalgen die Bergbauwässer durch Zugabe von Regen-, Oberflächen- und/oder Prozesswasser verdünnt werden.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that for the cultivation of microalgae, the mining waters are diluted by the addition of rain, surface and / or process water. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kultivierung als Parallelkultivierung einer Algenart in einem zeitlich versetzten Hell-Dunkel-Zyklus erfolgt, oder mindestens zwei Algenarten, die eine ähnliche Wachstumsrate besitzen, in diesem Hell-Dunkel-Rhythmus kultiviert werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cultivation is carried out as parallel cultivation of a species of algae in a staggered light-dark cycle, or at least two algae species which have a similar growth rate, are cultivated in this light-dark rhythm , Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der metallhaltigen Biomasse vor der Vergärung zu Biogas im Schritt d) zur Absenkung der Metallkonzentration in einen nichttoxischen Bereich Co-Substrate zugesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metal-containing biomass prior to fermentation to biogas in step d) to reduce the metal concentration in a non-toxic area co-substrates are added. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die metallhaltige Biomasse zur direkten oder indirekten Entschwefelung des Biogases genutzt wird, wobei in Abhängigkeit der H2S-Konzentration der Biomasse während der Biomasse-Konzentration in Schritt b) oder während der Fermentation in Schritt d) geeignete Metallsalze zugesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the metal-containing biomass is used for direct or indirect desulfurization of the biogas, wherein, depending on the H 2 S concentration of the biomass during the biomass concentration in step b) or during the fermentation in step d) suitable metal salts are added. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kultivierung der Algenbiomasse ein strukturierter Photobioreaktor verwendet wird, der ein System von zum Auffangbecken geneigten, mäanderförmig angeordneten Strukturrohren oder strukturierten Ebenen aufweist, deren Neigungswinkel vorzugsweise zwischen 3 und 12° liegt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that for culturing the algal biomass, a structured photobioreactor is used, which has a system of inclined to the catch basin meandering arranged structural tubes or structured planes, the inclination angle is preferably between 3 and 12 °. Strukturrohr-Photobioreaktor (4) mit Auffangbecken (5) zur Kultivierung von Mikroalgenbiomasse umfassend ein lichtdurchlässiges, mäanderförmig angeordnetes, zum Auffangbecken (5) geneigtes Strukturrohrsystem.Structure tube photobioreactor ( 4 ) with catch basin ( 5 ) for the cultivation of microalgae biomass comprising a translucent, meandering arranged, to catch basin ( 5 ) inclined structural tube system. Strukturrohr-Photobioreaktor (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der mäanderförmig angeordneten Strukturrohre zwischen 3 und 12° liegt.Structure tube photobioreactor ( 4 ) according to claim 8, characterized in that the angle of inclination of the meandering structure tubes arranged between 3 and 12 °. Anlage zur Biogaserzeugung unter Verwendung von Mikroalgen, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Tank mit Bergbauwasser (1) aufweist, der über eine Zuleitung mit einem Auffangbecken (5) eines Strukturrohrphotobioreaktor (4) mit integrierter Pumpe zur Kultivierung von Mikroalgen verbunden ist, ein Tank für Regen- und/oder Oberflächenwasser (2) ebenfalls mit dem Auffangbecken (5) des Strukturrohrphotobioreaktors (4) verbunden ist, wobei ein Toxizitätssensor (3) zwischengeschaltet ist, eine Zuleitung aus dem Auffangbecken (5) zu einem Sedimentationstank (7) führt, eine weitere Zuleitung aus dem Auffangbecken (5) zu zwei Ruhetanks (6) führt, der dann werter mit dem Sedimentationstank (7) verbunden ist, sich an den Sedimentationstank (7) eine Sorptionsstufe (8) anschließt, zu der auch eine Zuleitung aus dem Tank mit Bergbauwasser (1) führt, eine weitere Zuleitung über einen Tank zur Metallrückgewinnung (9) zu einem Biogasfermenter (10) führt, wobei der Tank zur Metallrückgewinnung (9) so angeordnet sein kann, dass die Zuleitung aus dem Sorptionsbecken (8) direkt zum Fermenter (10) führt und sich der Tank zur Metallgewinnung (9) erst an den Fermenter (10) anschließt, eine weitere Zuleitung aus dem Biogasfermenter (10) zum BHKW (11) führt.Biogas production plant using microalgae, characterized in that it comprises a tank of mining water ( 1 ), which via a supply line with a catch basin ( 5 ) a structured-tube photobioreactor ( 4 ) with integrated pump for the cultivation of microalgae, a tank for rain and / or surface water ( 2 ) also with the catch basin ( 5 ) of the structured-tube photobioreactor ( 4 ), whereby a toxicity sensor ( 3 ), a supply line from the catch basin ( 5 ) to a sedimentation tank ( 7 ), another supply line from the catch basin ( 5 ) to two rest tanks ( 6 ), which is then more valuable with the sedimentation tank ( 7 ) is connected to the sedimentation tank ( 7 ) a sorption stage ( 8th ), to which a supply line from the tank of mining water ( 1 ), another supply via a tank for metal recovery ( 9 ) to a biogas fermenter ( 10 ), the metal recovery tank ( 9 ) can be arranged so that the supply line from the sorption ( 8th ) directly to the fermenter ( 10 ) and the tank for metal extraction ( 9 ) first to the fermenter ( 10 ), another supply line from the biogas fermenter ( 10 ) to the CHP ( 11 ) leads. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Leitungen vorhanden sind, die den gewonnenen Strom (E) zur Beleuchtung und zu den Antrieben der Förderaggregate führen, die die anfallende Abwärme (D) zum Bioreaktor (4), der Biogasanlage (9, 10) sowie zum Sedimentationstank (7) transportieren und die das entstandene CO2 (F) zum Reaktor (4) führen.Installation according to claim 10, characterized in that further lines are present, which lead the recovered electricity (E) to the lighting and to the drives of the delivery units, the accumulating Waste heat (D) to the bioreactor ( 4 ), the biogas plant ( 9 . 10 ) as well as to the sedimentation tank ( 7 ) and the resulting CO 2 (F) to the reactor ( 4 ) to lead.
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