DE102010047146B3

DE102010047146B3 - Biomass producing device e.g. offshore bioreactor, for producing e.g. lemnaceae biomass, has aquatic culture surfaces arranged in layers that form stepped layer arrangement in form of amphitheater-configuration

Info

Publication number: DE102010047146B3
Application number: DE102010047146A
Authority: DE
Inventors: Hermann-Josef Wilhelm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2030-10-01

Abstract

The device (1) has periodically harvested aquatic culture surfaces created in flat troughs or channels and arranged in layers stacked one above the other. The layers form a stepped layer arrangement (2) in form of an amphitheater-configuration and are arranged around an inner halation surface (3) in a circular- or ellipsoidal shape. A transparent hermetically closed outer shell surrounds the layer arrangement. Gaseous carbon dioxide is introducible into the halation surface via a pipe system, where the carbon dioxide is dissolved in water as hydrogen carbonate. An independent claim is also included for a method for producing aquatic biomass.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung aquatischer Biomasse, mit einer übereinander gestapelten Etagenanordnung von aquatischen, in flachen Wannen oder Rinnen angelegten, regelmäßig beernteten Kulturflächen, sowie ein diesbezügliches Verfahren, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 18.The invention relates to a device for producing aquatic biomass, with a stacked stack arrangement of aquatic, laid out in shallow trays or gutters, regularly harvested crop areas, and a related method, according to the preamble of claims 1 and 18th

Aus der DE 10 2009 008 093 A1 ist bereits eine Einrichtung zur Erzeugung aquatischer Biomasse in Form eines geschlossenen CO₂-begasten Gewächshaussystems bekannt, bei welcher die aquatischen Kulturflächen übereinandergstapelt in Etagen angeordnet sind. Aus diesem Stand der Technik ist auch bekannt, hierzu aquatische Pflanzensorten zu verwenden, die eine große Schwachlichttauglichkeit aufweisen. Dabei handelt es sich um mixotrophe Pflanzen, die ihren Energieeintrag nicht nur über die Photosynthese bewerkstelligen, sondern auch biochemische und thermische Energieformen nutzen. Da es wegen der Etagenanordnung zur zum Teil erheblichen Abschattung kommt, werden zumindest in darunter oder tieferen Etagen schwachlichttaugliche Pflanzen platziert.From the DE 10 2009 008 093 A1 is already a device for producing aquatic biomass in the form of a closed CO ₂ -begasten greenhouse system is known in which the aquatic culture surfaces übereinandergstapelt are arranged in tiers. From this prior art it is also known to use for this purpose aquatic plant varieties which have a great low light capability. These are mixotrophic plants that not only manage their energy input via photosynthesis, but also use biochemical and thermal energy forms. Since it comes because of the floor arrangement to some extent significant shading, low light suitable plants are placed at least in lower or lower levels.

Neben der Verwendung von schwachlichttauglichen aquatischen Pflanzen sind vom Inhaltsstoffspektrum aquatische Pflanzen mit keiner oder geringer Schwachlichtauglichkeit aber auch interessant. So macht es Sinn, in der Einrichtung bzw im Gewächshaussystem Mischkulturen abhängig vom Lichtbedarf zu platzieren.In addition to the use of low light suitable aquatic plants are of the ingredient spectrum aquatic plants with no or low low light but also interesting. So it makes sense to place in the facility or in the greenhouse system mixed cultures depending on the light requirement.

So sind bspw Lemnacea (Wasserlinse) schwachlichttauglich, während Eichhornia (Wasserhyazinthe) eher höhere Lichtmengen benötigen.For example, Lemnacea (duckweed) are poor in light, while Eichhornia (water hyacinth) rather need higher amounts of light.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, dass auf möglichst minimierter Grundfläche, bei maximaler aquatischer Kulturfläche ein Maximum von natürlichem Licht in die Einrichtung, d. h. zu den Kulturfläche einbringbar ist, und die Erntemengen maximal sind.Proceeding from this, the object of the invention is to improve a device of the generic type in such a way that the maximum possible minimum surface area, with maximum aquatic cultural surface maximum of natural light in the device, d. H. can be introduced to the cultivated area, and the harvest quantities are maximum.

Die gestellte Aufgabe ist bei einer Einrichtung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The stated object is achieved according to the invention in a device of the generic type by the characterizing features of claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Im Hinblick auf ein Verfahren ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 18 gelöst.With regard to a method, the object is achieved by the characterizing features of claim 18.

Kerngedanke der Erfindung ist, dass die Etagen eine gestufte, nach oben von Etage zu Etage zurückspringende Etagenanordnung bilden, die kreisring- oder ellipsenförmig um eine innere Lichthof-Fläche herum angeordnet sind, in Form einer Amphitheater-Bauform. Mit dieser Amphitheater-Bauform entsteht eine effektive Lichtausnutzung. Die Etagen bilden sozusagen die Ränge dieser Bauform. Dabei sind die Wannen oder Rinnen aber nicht nur entlang der vorderen, dem Licht gänzlich exponierten Bereich angeordnet, sondern sind auch tief in die jeweiligen Etagen hinein angelegt. Dies ist deshalb möglich, weil in diesen Bereichen die nachfolgend noch genannten schwachlichtauglichen Sorten aquatischer Pflanzen verwendet werden können. Somit ist es auf erfinderische Weise möglich, nahe den vorderen Kanten der Etagen Normallicht- oder Starklicht-Pflanzen, wie Eichhornia, oder im Speziellen Starklichttaugliche Lemnaceaspezies einzusetzen, und weiter hinten in den abgeschatteten Areale der Etagen die schwachlichttauglichen Spezies. Alternativ dazu können die Starklichtzonen, wie nachfolgend noch weiter beschrieben, auch temporäre Nachkulturflächen bereitstellen, auf denen die im Schwachlichtbereich gewachsenen Massen noch mal für einen oder zwei Tage hin transferiert werden, um noch einmal mindestens eine finale Verdopplung der Biomasse zu generieren. So kommt es zu einer im Hinblick auf eine optimal hohe Biomassenproduktion günstigen und effektiven Lichtverteilung innerhalb der gesamten Kultureinrichtung. Auch baulich hat diese Konstruktion erheblich Vorteile. So hat diese Bauform eine verbesserte Statik, weil durch das Anlegen aquatischer Kulturen auf den Etagen eine enorme hochbauende Wasserlast zustande kommt. Diese insbesondere im Zusammenhang mit aquatischen Kulturen völlig neuartige Bauform ist dabei wie nachfolgend noch spezifisch ausgestaltet.The core idea of the invention is that the floors form a stepped, upwardly from floor to floor recessed floor assembly, which are arranged in an annular or elliptical shape around an inner halo area, in the form of an amphitheater design. With this amphitheater design creates an effective light utilization. The floors are, so to speak, the ranks of this design. However, the troughs or troughs are not only arranged along the front, the light fully exposed area, but are also created deep into the respective floors. This is possible because in these areas the below-mentioned low-light varieties of aquatic plants can be used. Thus, it is possible in an inventive manner to use close to the front edges of the floors normal light or high light plants, such as Eichhornia, or in particular Lemnacea species suitable for high light, and farther back in the shaded areas of the floors, the low light species. Alternatively, the high-light zones, as described further below, can also provide temporary postculture surfaces on which the masses grown in the low-light region are transferred again for one or two days in order to generate at least one final duplication of the biomass. Thus, there is a favorable and effective light distribution within the entire cultural facility with regard to optimally high biomass production. Structurally, this construction has considerable advantages. Thus, this design has an improved statics, because by the creation of aquatic cultures on the floors an enormous high-building water load comes about. This construction, which is completely new especially in connection with aquatic cultures, is designed specifically as follows.

So ist in vorteilhafter Ausgestaltung angegeben, dass die Etagenanordnung im Freien angeordnet ist. Dies ist bei aquatischen Kulturen besonders einfach möglich. Dabei ist nur zu beachten, dass Wasserlinsen (Lemnacea), insbesondere die nachfolgend noch genannten speziellen neuen Sorten, zu den massenwüchsigsten Pflanzen überhaupt gehören, da sie ihre Population und damit ihre Masse nahezu täglich verdoppeln können. Damit dies auch erreicht wird, bedarf es einer regelmäßigen Beerntung, damit wachstumshemmende Grenzdichten unterschritten bleiben. Aufgrund des hohen Massenwuchses ist der Bedarf an CO₂ entsprechend hoch. Einrichtungen dieser Art bilden somit effektive Senken für die CO₂-Aufnahme.Thus, it is indicated in an advantageous embodiment that the floor arrangement is arranged outdoors. This is particularly easy with aquatic cultures. It should only be noted that duckweed (Lemnacea), in particular the following special new varieties, belong to the mass-growing plants, since they can double their population and thus their mass almost daily. In order for this to be achieved, regular harvesting is required so that growth-limiting threshold densities fall short of. Due to the high mass growth, the demand for CO _{2 is} correspondingly high. Devices of this type thus form effective sinks for CO ₂ uptake.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Etagenanordnung von einer lichtdurchlässigen, ansonsten weitestgehend geschlossenen, oder hermetisch geschlossenen Außenhaut umgeben ist. Damit ist nunmehr mit der Einrichtung ein geschlossenes System gebildet, in welches besonders im Fall der verwendeten Wasserlinsen eine überproportional hohe CO₂ Konzentration eingespeist werden kann, die die aquatischen Pflanzen enorm wuchsgefördert auch in Biomasse umsetzen. Dabei kann das CO₂ entweder gasförmig, oder aber in das nachgeführte Kulturwasser gelöst eingeleitet werden.In a further advantageous embodiment, it is stated that the floor arrangement is surrounded by a light-permeable, otherwise largely closed, or hermetically sealed outer skin. This is now with the device formed a closed system, in which, especially in the case of duckweed used a disproportionately high CO ₂ concentration can be fed, which implement the aquatic plants growth promoted also in biomass. In this case, the CO ₂ either gaseous, or can be introduced dissolved in the tracking culture water.

So ist vorteilhaft ausgestaltet, dass in den Lichthofbereich über ein Rohrsystem gasförmiges CO₂ einleitbar ist. Da CO₂ schwerer ist als Luft senkt es sich genau in diesen atriumförmigen Innenhof der Einrichtung ab, und diffundiert somit frei zwischen die Etagen und somit zu den aquatischen Kulturen.Thus, it is advantageously designed that gaseous CO _{2 can} be introduced into the atrium area via a pipe system. As CO _{2 is} heavier than air, it sinks into this atrium-shaped inner courtyard of the facility, thus freely diffusing between the floors and thus to the aquatic cultures.

Weiterhin ist daher ausgestaltet, dass in das den aquatischen Kulturen zugeführte Wasser CO₂ als Hydrogencarbonat gelöst zuführbar ist. So wird ein Teil des CO2 über die Unterseiten der Wasserlinsen resorbiert, und ein Teil entgast in den Innenraum der Einrichtung, und wird über die Blattoberseite der Lemnacea verstoffwechselt. Dieser entgasende Teil sammelt sich aber erfindungsgemäß im Innenhof der Einrichtung. So kommt es zu einem direkten kurzfristen Verstoffwechselungsprozess und zu einem langfristigen Verstoffwechselungsprozess.Furthermore, it is therefore designed so that in the aquatic cultures supplied water CO _{2 dissolved} as hydrogen carbonate can be fed. Part of the CO2 is absorbed via the undersides of the duckweed, and a part of the membrane is degassed into the interior of the device, and is metabolised via the leaf upper side of the Lemnacea. This degassing part collects but according to the invention in the courtyard of the device. This leads to a direct short-term metabolisation process and to a long-term metabolisation process.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die sich ergebende, dem Lichthof abgewandte Außenwandseite vertikal verläuft. Bei einer lichtdurchlässigen Einhüllung in diesem Bereich kommt auch noch Streulicht von der Rückseite zwischen die Etagen, damit zumindest das benötige Mindestmaß an Lichtmenge auch bei den Schwachlichtkulturen zur Verfügung steht.In a further advantageous embodiment, it is indicated that the resulting, the atrium facing away from the outer wall side is vertical. In a translucent envelope in this area also scattered light from the back between the floors, so that at least the required minimum amount of light is also available in the low light cultures available.

In weiterer spezieller Ausgestaltung ist angegeben, dass die sich ergebende, dem Lichthof abgewandte Außenwandseite ebenfalls gestuft ist, mit von unten nach oben rückspringendem Verlauf, derart, dass die Etagen auf der dem Lichthof abgewandten Seite ebenfalls gestuft angeordnet sind. Somit ist ein höheres Maß einfallenden Lichtes zu erreichen.In a further specific embodiment it is indicated that the resulting, the atrium facing away from the outer wall side is also stepped, with receding from bottom to top course, such that the floors are also arranged stepped on the side facing away from the atrium. Thus, a higher level of incident light can be achieved.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass eine Mehrzahl kreisförmig- oder elliptisch konzentrischer Etagenringe angeordnet sind. Dies führt zur konzentrischen Anordnung sich wiederholender Ringe bzw Ellipsen mit Treppenflanken die alternierend aufsteigend und absteigend sind. Dies ergibt ein Optimum an Lichteinleitung einerseits, bei gleichzeitiger Verbesserung der Konvektion durch Verdunstung andererseits.In a particularly advantageous embodiment is stated that a plurality of circular or elliptical concentric floor rings are arranged. This leads to the concentric arrangement of repeating rings or ellipses with stair edges that are alternately ascending and descending. This results in an optimum of light introduction on the one hand, while improving the convection by evaporation on the other.

Damit bildet sich innerhalb des atriumförmigen geschlossenen Gewächshauses ein eingeständiges wuchsförderndes Mikroklima, dass zudem auch ein optimales Wärmemanagment hat. Dieser Aspekt ist für Wasserlinsenkulturen von enormer Bedeutung.This forms within the atrium-shaped closed greenhouse an established growth-promoting microclimate, which also has an optimal heat management. This aspect is of enormous importance for water lentil cultures.

Es ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung angegeben, dass zumindest auf der Grundfläche des Lichthofes oder unterhalb der Grundfläche des Lichthofes ein Wasserreservoir als Wärme- und/oder Wasserspeicher angeordnet ist. Aufgrund der hohen effektiven Lichteinfalloberfläche wird im Falle einer mit einer lichtdurchlässigen Umhüllung versehenen Einrichtung auch entsprechend viel Wärme in das System gebracht. Dies ist für Wasserlinsenkulturen und auch sonst verwendeten aquatischen Kulturen von wuchsentscheidender Bedeutung. Auf diesem Weise kann die eingestrahlte Wärme über längere Zeit gespeichert und zu den Kulturflächen zugeleitet werden, um auch im Jahreszeitenwechsel günstige Wachstumstemperaturen von mehr als 20°C oder zumindest mehr als 12°C aufrecht zu erhalten.It is indicated in a further advantageous embodiment that at least on the base of the atrium or below the base of the atrium, a water reservoir is arranged as a heat and / or water storage. Due to the high effective Lichteinfalloberfläche a corresponding amount of heat is brought into the system in the case of a device provided with a translucent envelope. This is of crucial importance to water lentils and other aquatic crops. In this way, the radiated heat can be stored for a long time and fed to the cultivated areas in order to maintain favorable growth temperatures of more than 20 ° C or at least more than 12 ° C even in the season change.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass das Wasser des Wasserreservoirs thermische Energie über Solarkollektoren und/oder über Innenraum-Wärmetauscher und/oder über geothermische Wärmequellen zugeführt erhält. So kann ein guter Wärmehaushalt erzielt werden. Insbesondere dann, wenn man davon ausgeht, dass Einrichtungen dieser Art eine Grundfläche von einem oder mehreren Hektar einnehmen können. Dabei ist durch die Stapelung, die sich resultierend ergebende aquatische Kulturfläche ein hohes Vielfaches der Grundfläche der Einrichtung. Damit kann extrem viel Biomasse auf vergleichsweise extrem kleiner Grundfläche erzeugt werden. Grundsätzlich weist die Einrichtung auf dieselbe Weise, wie sie eine Abdämpfung langfristig sinkender Außentemperaturen im Herbst und Winterbetrieb erzielt, auch eine gute Kompensation bei einem Betrieb in heißen und wüstennahen Regionen auf. Bei letzterem Wird erreicht, dass über die aquatischen Kulturfläche eine erhöhte Verdunstung innerhalb der Einrichtung erzielt, womit die Verdunstungsenthalpie eine SELBSTTÄTIGE Abkühlung erzielt wird. Ebenso die besagten Wasserreservoirs können auch eine Pufferung bzw Abdämpfung der Tagesspitzentemperaturen bewirken. Wichtig ist in beiden Fällen einen zumindest nahezu hermetischen Abschluss durch eine schlüssige Umhüllung der Einrichtung mit einer lichtdurchlässigen Folie. Dabei sollte die Folie eine Lichtdurchlässigkeit im PAR-Bereich aufweisen, d. h. 300 nm bis 700 nm, der den photonisch wichtigen Wellenlängenbereich für Pflanzen darstellt.In a further advantageous embodiment, it is stated that the water of the water reservoir receives thermal energy via solar collectors and / or via interior heat exchangers and / or via geothermal heat sources. So a good heat balance can be achieved. In particular, if it is assumed that facilities of this kind can occupy a floor area of one or several hectares. In this case, by the stacking, the resulting resulting aquatic cultural area is a high multiple of the base area of the device. Thus, an extremely large amount of biomass can be generated on a comparatively small footprint. Basically, in the same way as it achieves a reduction in the long-term decline in outdoor temperatures in autumn and winter, the device also provides good compensation for operation in hot and desert regions. In the latter case, it is achieved that an increased evaporation within the device is achieved via the aquatic culture surface, whereby the evaporation enthalpy is achieved a SELF-ACTIVE cooling. Likewise, the said water reservoirs can also cause a buffering or damping of the daily peak temperatures. Important in both cases is an at least almost hermetic conclusion by a coherent wrapping of the device with a translucent film. The film should have a light transmission in the PAR range, d. H. 300 nm to 700 nm, which represents the photonically important wavelength range for plants.

Um das technologische Konzept geschlossener Kreisläufe weiter zu realisieren ist weiterhin ausgestaltet, dass die Beerntung der aquatischen Pflanzen über eine Wasserspülung der aquatischen Kulturflächen erfolgt, und das Wasser der Erntespülung, der Kulturflächen und des Wasserreservoirs zumindest temporär einen geschlossenen einrichtungsinternen Wasserkreislauf bilden. Auf diese Weise kann mit einfachen, systeminternen Mitteln geerntet werden, wobei die Spülungserntung erheblich energierarm ist. Dies widerum begünstigt die CO₂- sowie die Energiebilanz ganz erheblich.In order to further realize the technological concept of closed circuits, it is further designed that the harvesting of the aquatic plants takes place via a water rinse of the aquatic culture surfaces, and the water of the rinsing rinse, the cultivated areas and the water reservoir at least temporarily closed to form an in-house water cycle. In this way, can be harvested with simple, intrinsic agents, the irrigation harvesting is significantly low in energy. This in turn favors the CO ₂ and the energy balance considerably.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass zumindest temporär Abwasser, insbesondere anthropogene Abwässer zur Düngung der aquatischen Kulturflächen zugeführt wird. Auf diese Weise wird zum einen Abwasser entsorgt, aber biomassewachstumsfördernd zu den aquatischen Pflanzen zugeführt. Damit entsteht ein erheblicher Doppelnutzen, weil das Kulturwasser in dem die aquatischen Pflanzen angelegt sind, das dort eingeleitete Abwasser bzw deren Inhaltsstoffe so verstoffwechselt werden, dass das Wasser als solches faktisch auch „gereinigt” wird. Demgegenüber wäre sogar eine Entsalzungsanlage für Meerwasser möglich.In a further advantageous embodiment, it is indicated that at least temporarily wastewater, in particular anthropogenic wastewater for fertilizing the aquatic culture areas is supplied. In this way, on the one hand, wastewater is disposed of, but it is supplied to the aquatic plants in a manner that promotes biomass growth. This results in a considerable double benefit, because the culture water in which the aquatic plants are created, the wastewater or their constituents introduced there are metabolized in such a way that the water as such is in fact also "purified". In contrast, even a desalination plant for seawater would be possible.

Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass nach Erntung der aquatischen Pflanzen die Trocknung derselben zumindest teilweise innerhalb der Einrichtung erfolgt, derart, dass entstehendes Verdunstungswasser zumindest teilweise in den besagten Wasserkreislauf rückspeisbar ist.Furthermore, it is advantageously designed such that, after harvesting the aquatic plants, the drying thereof takes place at least partially within the device, such that resulting evaporation water can be at least partially regenerated into the said water cycle.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass im Zentrum, d. h. im besagten Lichthof der Einrichtung eine

– Energieerzeugungseinrichtung, und/oder
– Bioethanolerzeugungseinrichtung, und/oder
– Biogasanlage bzw Fermenteranlage, und/oder
– chemische Produktionsanlage

angeordnet ist, die zumindest teilweise mit der in der Einrichtung erzeugten Biomasse gespeist wird, und ansonsten mit dem Wärmehaushalt und/oder dem CO₂-Kreislauf der Einrichtung gekoppelt ist. So kann dort bereits ortsnah auch eine energetische Umsetzung der erzeugten Biomasse erfolgen.In a further advantageous embodiment it is stated that in the center, ie in the said atrium of the device a

- Energy production facility, and / or
Bioethanol production facility, and / or
- Biogas plant or fermenter plant, and / or
- chemical production plant

is arranged, which is at least partially fed with the biomass generated in the device, and is otherwise coupled to the heat balance and / or the CO ₂ cycle of the device. In this way, an energetic conversion of the biomass produced can take place close to the locality.

Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass zumindest im Zentrum, d. h. im besagten Lichthof der Einrichtung eine sogenannte hydroponische Kultur zum Wachsen von Nahrungsmittelkulturpflanzen angelegt ist. Solche hydoponischen Kulturen bestehen aus schwimmenden Kulturwannen, in denen Landpflanzen so angesetzt werden, dass die Wurzeln zumindest teilweise in Wurzelsubstrat wachsen und teilweise von unten aus der Kulturfläche, in der sie schwimmen, Wasser entnehmen können.Furthermore, it is advantageous that at least in the center, d. H. in the said atrium of the device a so-called hydroponic culture for growing food crops is created. Such hydroponic cultures consist of floating culture pans in which land plants are seeded so that the roots grow at least partially in root substrate and can partially extract water from below from the cultivated area in which they are swimming.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die zwischen den Etagen angeordneten Kulturen die erste Kulturflächenanordnung bilden, und dass im Lichthof der Einrichtung eine zweite Kulturflächenanordnung angelegt ist, in welche die aus der ersten Kulturflächenanordnung erntbaren aquatischen Pflanzenmassen für eine weitere Verweilzeit (t2) einbringbar und von dort aus dann erntbar sind. Somit werden in dieser Ausführungsform die aquatischen Pflanzen bis zur Ernte nicht mehr nur auf einer aquatischen Kulturfläche kultiviert, sondern auf mindestens zwei, wobei die erste Kulturfläche eine Schwachlichtkulturfläche ist und die zweite Kulturfläche eine Starklichtkulturfläche. Dies basiert auf folgendem, während der Entwicklung verifizierten Zusammenhang. Bei der Kulturpflanze Lemnacea (Wasserlinse) handelt es sich schon von Natur her um Schwachlichtpflanzen. Hierbei werden zudem spezielle neue gezüchtete Wasserlinsensorten eingesetzt.In a particularly advantageous embodiment, it is stated that the cultures arranged between the floors form the first crop area arrangement, and that a second crop area arrangement is created in the atrium of the facility into which the aquatic plant masses which can be harvested from the first crop area arrangement can be introduced for a further dwell time (t2) and from there are then harvestable. Thus, in this embodiment, the aquatic plants are no longer cultured until harvest only on an aquatic cultivated area but at least two, the first cultivated area being a low-light cultivated area and the second cultivated area being a high-light cultivated area. This is based on the following, during development verified context. The cultivated plant Lemnacea (duckweed) is by nature light plants. In addition, special new bred water lentil varieties are used.

Nämlich
CPVO 2009/0984 Lemnacea minor HENRY BLANKE und/oder
CPVO 2010/0854 Lemnacea minor HENRY Vitesse und/oder
CPVO 2010/0857 Lemnacea minor HENRY Legato und/oder
CPVO 2010/0855 Lemnacea minor HENRY DaCapo und/oder
CPVO 2010/0856 Lemnacea minor HENRY Forte und/oder
CPVO 2010/0858 Lemnacea minor HENRY Maria und/oder
CPVO 2010/0859 Lemnacea minor HENRY Josef und/oder
CPVO 2010/0936 Spirodela HENRY Big MamaNamely
CPVO 2009/0984 Lemnacea minor HENRY BLANKE and / or
CPVO 2010/0854 Lemnacea minor HENRY Vitesse and / or
CPVO 2010/0857 Lemnacea minor HENRY Legato and / or
CPVO 2010/0855 Lemnacea minor HENRY DaCapo and / or
CPVO 2010/0856 Lemnacea minor HENRY Forte and / or
CPVO 2010/0858 Lemnacea minor HENRY Maria and / or
CPVO 2010/0859 Lemnacea minor HENRY Josef and / or
CPVO 2010/0936 Spirodela HENRY Big Mama

Diese sind Züchtungen die abschließend final auf Schwachlichtauglichkeit gezüchtet wurden. Im Ergebnis führte dies zu aquatischen Pflanzen mit extrem hohem Photosynthese-Wirkungsgrad, deren energetische Versorgung somit in hohem Maße nicht mehr nur phototroph, sondern mixotroph ist.These are breeds that were finally bred for low-light fitness. As a result, this resulted in aquatic plants with extremely high photosynthesis efficiency, whose energetic supply is thus no longer only phototrophic, but mixotrophic.

Dies führt dazu, dass diese Wasserlinsen hohe Biomassenerträge bei vergleichsweise geringem Lichtbedarf generieren. Diese können dann in den genannten ersten (lichtschwachen) Kulturflächen zwischen den Etagen angelegt werden. Weiterhin hat sich gezeigt, dass wenn man die von den ersten Kulturflächen dann geernteten Lemnacea nochmals für mindestens oder etwa einen weiteren Tag in einen lichtstarken Bereich verbringt, dort nochmals final eine Verdopplung der Biomasse erzielt wird. Da man von den ersten Kulturflächen nur täglich einen Teil, ca 15% bis 35% der Lemnacea-Kulturflächen erntet, damit die Population der Kultur nicht zusammenbricht. Dabei folgt man dem in der Biophysik angewendeten mathematischen Grundsatz dass der effektive Zuwachs an Masse immer proportional zur verbleibenden Masse ist.
dM proportional M₀ As a result, these duckweighs generate high biomass yields with comparatively low light requirements. These can then be created in the mentioned first (faint) cultural areas between the floors. Furthermore, it has been shown that if you spend the harvested from the first crops Lemnacea again for at least or about another day in a bright area, there again a final doubling of the biomass is achieved. Since only one part of the first cultivated areas is harvested daily, about 15% to 35% of the Lemnacea cultivated areas, so that the population of the culture does not collapse. In doing so, one follows the mathematical principle used in biophysics that the effective increase in mass is always proportional to the remaining mass.
dM proportional to M ₀

Aufgelöst führt diese Differentialgleichung zum natürlichen exponentiellen Zellwachstumsverhalten, dM = c·M₀ oder aufgelöst
Intergal über 1/M dMWhen resolved, this differential equation leads to natural exponential cell growth behavior. dM = c · M ₀ or dissolved
Intergal about 1 / M dM

Ergibt als Lösung: M(t) = C₁·exp(C₂·t) was auch hier für kleine Individuen (wie Wasserlinsen) in großen Populationen relevant ist. Bei überschaubaren Populationen kann man auch guten Gewissens einen quadratischen Ansatz machen, weil die Populationsrate auch noch von der Temperatur und der eingangs schon erwähnten Selbsthemmung des Wachstums nahe einer empirischen und sortenabhängig beobachtbaren Grenzdichte abhängig ist.The solution is: M (t) = C ₁ * exp (C ₂ * t) which is also relevant for small individuals (such as duckweed) in large populations. In manageable populations, one can also make a good conscience a quadratic approach, because the population rate is also dependent on the temperature and the above-mentioned self-inhibition of growth close to an empirical and species-dependent observable boundary density.

Um also genügend Restbiomasse (M₀) in der ersten Kultur zu belassen, in welcher die Verdopplungszeit 1 bis 3 Tage ist, und deshalb dort nur etwa 20 bis 40% täglich abgezogen wird, brauch man für die zweite Kulturfläche nur einen Bruchteil der Kulturfläche, wie für die erste Kulturfläche. So ist auch in etwa das Verhältnis der ersten Kulturfläche zur zweiten Kulturfläche zu wählen, und bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ergibt sich dies auch genau so. Von der zweiten Kulturfläche wird dann immer ALLES abgeerntet, weil dort ja kein M₀ zurückbleiben muss, aus dem Grund weil ja wieder Pflanzen von der ersten Kulturfläche in die zweite Kulturfläche transferiert werden.Thus, to leave sufficient residual biomass (M ₀ ) in the first culture, in which the doubling time is 1 to 3 days, and therefore there only about 20 to 40% daily deducted, you need for the second crop area only a fraction of the cultivated area, as for the first crop area. Thus, the ratio of the first cultivated area to the second cultivated area should also be chosen approximately, and in the case of the construction according to the invention this is also exactly the case. From the second cultivated area EVERYTHING is then always harvested, because there is no need to leave M ₀ , for the reason that plants are transferred from the first cultivated area to the second cultivated area again.

Alternativ oder zusätzlich zum Anlegen der zweiten Kulturfläche im Innen- oder Lichthof der Einrichtung ist auch ausgestaltbar, dass die Anordnung der zweiten Kulturflächen alternativ oder zusätzlich zu Anspruch 17 im vorderen, lichtstarken Bereich auf den Etagen angelegt sind, und dass die ersten Kulturflächen in lichtschwachen Bereichen der Etagenanordnung angelegt sind.Alternatively or in addition to the application of the second culture surface in the inner or atrium of the device is also ausgestaltbar that the arrangement of the second crop surfaces are alternatively or in addition to claim 17 in the front, bright area on the floors created, and that the first crop areas in low-light areas the floor plan are created.

Weiterhin ist ausgestaltet, dass im lichtstarken Bereich der Einrichtung solarthermische Mittel oder Anlagen angeordnte sind, deren gewinnbare Wärme in das Wärmesystem der Einrichtung einkoppelbar ist. Diese können ganz oben auf der obersten Etagen, oder im lichtstarken Bereich ganz vorne auf den Etagen angeordnet sein. Diese dort gewonnene Wärme wird bspw über eine schlüssige oder zumindest eine wärmetauschermäßige Verbindung zum Wasserkreislauf der Einrichtung verbunden. So lassen sich bspw starke Nachabsenkungen der Temperatur so vergleichmäßigen, dass die aquatischen Kulturen auch bei wechselnden Außentemperaturen möglichst konstant gute Wachstumsbedingungen haben.Furthermore, it is configured that in the high-light range of the device solar thermal means or systems are arranged angeordnte their recoverable heat in the heating system of the device can be coupled. These can be located at the top of the top floors, or in the bright area at the very front of the floors. This heat obtained there is, for example, connected via a conclusive or at least a heat exchange moderate connection to the water cycle of the device. Thus, for example, strong Nachabsenkungen the temperature can be so uniform that the aquatic cultures have as constant as possible growth conditions even with changing outside temperatures.

Weiterhin ist ausgestaltet, dass im Bodenbereich in den dort angelegten Wasserreservoirs Fischkulturen, oder im Lichthof der Einrichtung Viehhaltung angelegt ist, die zumindest teilweise mit den aquatischen Pflanzen der angelegten aquatischen Kulturen fütterbar sind. Auf diese Weise sind in der Einrichtung nicht nur pflanzliche Proteine, sondern auch tierische Proteine erzeugbar.Furthermore, it is configured that in the ground area in the water reservoirs created there, fish cultures, or in the atrium of the facility livestock is created, which are at least partially feedable with the aquatic plants of the applied aquatic cultures. In this way not only plant proteins but also animal proteins can be produced in the device.

Diese Einrichtung eignet sich daher ganz besonders für den Einsatz im kargen heißen Regionen. Einmal mit bspw Wasserlinsen geeimpft wird nahrungsmitteltaugliche pflanzliche Biomasse erzeugt, die auch an Vieh verfüttert werden kann.This device is therefore particularly suitable for use in barren regions. Once inoculated with, for example, duckweed, food grade vegetable biomass is produced which can also be fed to livestock.

Im Hinblick auf das erfindungsgemäßen Verfahren ist angegeben, dass die Kulturflächen in einer Amphitheaterförmigen, um einen inneren Lichthof rund oder elliptisch herum angelegten Etagenanorndung angelegt werden, und dass unterteilt wird in lichtschwache Areale, die zwischen den Etagen angeordnet sind, und lichtstarke Areale, die in den lichtstarken Arealen der Einrichtung platziert sind, wobei die Kulturen aus schwachlichttauglichen aquatischen Pflanzen bestehen, wie bspw Lemnacea, und zunächst zur selbsttätigen vegetativen Vermehrung in den lichtschwachen Arealen kultuviert werden, die die ersten Kulturflächen darstellen, und von dort aus dann weg in eine zweite Kulturfläche für eine zweite Verweilzeit t2, d. h. dort in die lichtstarken zweiten Areale temporär verschoben werden, von dort aus sie dann final geerntet werden. Dieses Verfahren implementiert somit die oben beschriebene Methode noch mal zur finalen Verdopplung der resultierenden Biomasse.With regard to the method according to the invention, it is stated that the cultivated areas are laid out in an amphitheater-shaped tiered arrangement around an inner halo around or elliptically, and that is subdivided into faint areas, which are arranged between the levels, and bright areas, which in the cultures of poor light suitable aquatic plants, such as Lemnacea, and are first cultivated for autonomous vegetative propagation in the low-light areas that represent the first crop areas, and from there then away into a second crop area for a second residence time t2, d. H. There they are temporarily moved to the bright second areas, from where they are finally harvested. This method thus implements the method described above again for the final doubling of the resulting biomass.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.The invention is illustrated in the drawing and explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

1: Draufsicht auf eine Atrium- oder Amphitheaterbauform des Bioreaktors. 1 : Top view of an atrium or amphitheater design of bioreactor.

2: Schnitt durch 1 2 : Cut through 1

3: 1. Variante für periodische Stufenanordnung 3 : 1st variant for periodic stage arrangement

4: 2. Variante für periodische Stufenanordnung 4 : 2nd variant for periodic stage arrangement

1 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Etagenanordnung um einen inneren Lichthof herum angeordnet ist. Die Etagen sind gestuft wie Ränge in einem Amphitheater. Dabei sind die Auflagenflächen für die wassergefüllten Rinnen oder Wannen aber nicht nur vorne auf den Stufe platziert, sondern die Etagen überdecken sich bis tief in die Struktur hinein und auch dort sind die Schwachlichtkulturen angelegt. Da bei der Verwendung von Schwachlichtpflanzen wie bspw Lemnacea (Wasserlinsen) auch in den überdeckten Bereichen unter Schwachlichtbedingungen hohe Biomasseerträge zu erwarten sind, aber bei dieser Bauform dennoch mehr Licht zwischen die Etagen dringt, als wenn diese direkt und vollständig überdeckend in einer gerade nach oben laufenden Etagenanordnung angelegt wären. Diese Bauform eignet sich wegen der besonders effektiven Flächenutzung. 1 shows an embodiment in which the floor arrangement is arranged around an inner halo around. The floors are tiered like ranks in an amphitheater. However, the support surfaces for the water-filled gutters or tubs are not only placed on the front of the step, but the floors overlap deep into the structure and there are the low-light cultures created. As with the use of low light plants such as Lemnacea (duckweed) high biomass yields are also to be expected in the covered areas under low-light conditions, but in this design, more light penetrates between the floors than if these were directly and completely covered in a straight up-level floor arrangement. This design is suitable because of the particularly effective use of space.

Dabei ist diese Bauform zu errichten nicht nur auf dem Land möglich. Durchaus können großen Schwimmfloße zur Biomasseproduktion auch schwimmend ausgestaltet sein. Ein solches System wäre ein geeignetes Offshore-System, sozusagen ein Offshore-Bioreaktor zur Erzeugung hoher Biomassen.This type of construction is not only possible on land. By all means large swimming pools for biomass production can also be made floating. Such a system would be a suitable offshore system, so to speak an offshore bioreactor for the production of high biomass.

2 zeigt eine Schnittdarstellung zu 1 Hieran wird nun deutlich, das die einzelnen Etagen vorne zwar gestuft zueinander angeordnet sind, aber durch die gesamte Etage durchgehen. Vorne steht relativ viel Licht zur Verfügung und zwischen den Etagen zumindest noch ausreichend Licht für Schwachlichtpflanzen. Der innere Lichthof kann dabei eine ebenfalls und zusätzlich reflektierende Oberfläche haben. Zudem kann das Areal unter dem Lichthof oder unter der gesamten Grundfläche mit einem Wasserreservoir versehen sein, welches durch Sonneneinstrahlung Wärme aufnimmt, die innerhalb der Einrichtung sozusagen als Wärmepuffer fungiert. 2 shows a sectional view 1 From this it becomes clear that the individual floors are arranged in front of each other but stepped through the entire floor. At the front there is a lot of light available and at least enough light between the floors for low light plants. The inner halo can have a likewise and additionally reflective surface. In addition, the area under the atrium or under the entire base area may be provided with a water reservoir which absorbs heat by solar radiation, which acts as a heat buffer within the device, so to speak.

Die gesamte Anordnung kann eine Freilufteinrichtung sein, oder aber unter einer komplett schließenden lichtdurchlässigen Folie (Lichtdurchlässigkeit zumindest im PAR-Bereich) eingeschlossen sein. Erfindungsgemäß ist auch dieses System zusätzlich CO₂-begast, weil insbesondere Lemnacea eine hohe Wuchsverstärkung bei höheren CO₂-Dosen generieren. Dies schon bei Dosen um 2000 bis 5000 ppm. An 2 ist auch zu sehen, dass nicht nur das in den Innenbereich einfallende Licht von Bedeutung ist, sondern auch das über die Rückseiten einfallende Streulicht.The entire arrangement may be an outdoor device, or be included under a completely closing translucent film (light transmission at least in the PAR area). According to the invention, this system is additionally CO ₂ -begast, because in particular Lemnacea generate a high growth gain at higher CO ₂ doses. This already at doses of 2000 to 5000 ppm. At 2 It can also be seen that not only the light entering the interior is important, but also the scattered light incident on the backsides.

3 zeigt nun ein eine andere Variante für die Anordnung der Etagen. Auch hier bildet sich im inneren Bereich ein Atrium, aber im Gegensatz zu 2 sind die Rück- oder Außenseiten der Etagen-Einrichtung nicht vertikal, sondern wiederum auch gestuft. Im Profil ergibt sich eine symmetrische Anordnung. Weiterhin kann diese aber nun auch alternieren, in der Art, dass mehrere umlaufenden, bezüglich der Einrichtung konzentrische Etagenringe entstehen, wie dies 4 zeigt. Auch die Anordnung von mehreren konzentrischen Etagenringen, wie im linken Bildteil, d. vorne gestuft, nach hinten vertikal, können so konzentrisch um den Innenhof platziert werden. 3 now shows a different variant for the arrangement of the floors. Here, too, an atrium forms in the inner area, but in contrast to 2 The back or outsides of the floor furniture are not vertical, but also stepped. The profile results in a symmetrical arrangement. Furthermore, this can now also alternate, in the way that a plurality of circumferential, concentric with respect to the device floor rings arise, as this 4 shows. Also, the arrangement of several concentric floor rings, as in the left part of the picture, d. stepped front, vertical back, so can be placed concentrically around the courtyard.

Insgesamt ergibt dies eine Zerklüftung der Gesamtoberfläche, so dass möglichst viel Licht zu den Kulturen gestreut wird. Natürlich ist bei Schwachlichtpflanzen die Abhängigkeit der Biomasse von photonischer Energie deutlich geringer, aber eine optimale Ausnutzung des vorhandenen Lichtes ist dennoch eine zielführende Optimierung.Overall, this results in a fracture of the total surface, so that as much light as possible is scattered to the cultures. Of course, in low light plants, the dependence of the biomass on photonic energy is much lower, but optimal utilization of the available light is nevertheless a goal-oriented optimization.

So ist in den Ansprüchen ebenfalls erfindungsgemäß ausgestaltet, dass durch eine Unterteilung in erste und zweite Kulturflächen und entsprechende Verschiebung der Biomasse während ihres vegetativen Vermehrungs-Wachstums eine weitere Verdopplung der Biomasse erreicht werden kann. Dieser Methode liegt folgende Erkenntnis zugrunde. Lemnacea-Kulturen verdoppeln ihre Masse alle 1 bis 3 Tage, je nach Sorte und Wachstumsbedingungen. Dennoch wird bei einer Bedeckung von ca 1,5 bis 2,5 kg/m² Feuchtmasse eine Selbsthemmung der Vermehrung erreicht. Bei den besagten Grenzbedeckungen stellt sich sogar ein Nullwachstum ein. Bei geringeren Bedeckungen, d. h. ca 1 bis 1,2 kg/m² hingegen wirkt noch voll das Potenzierungsprinzip. Demzufolge ist die Biomasse regelmäßig und zur Optimierung derselben deutlich unterhalb der Selbsthemmungsgrenze zu beernten.Thus, in the claims also according to the invention configured that a further doubling of the biomass can be achieved by a subdivision into first and second crop areas and corresponding displacement of the biomass during its vegetative propagation growth. This method is based on the following findings. Lemnacea cultures double their mass every 1 to 3 days, depending on variety and growing conditions. Nevertheless, with a coverage of about 1.5 to 2.5 kg / m ² wet mass self-inhibition of the propagation is achieved. With the said boundary coverings even a zero growth arises. At lower coverages, ie approx. 1 to 1.2 kg / m ² , the potentiation principle is still fully effective. As a result, the biomass must be harvested regularly and to optimize it well below the self-inhibition limit.

Von der ersten Kulturfläche wird daher abgeerntet und in eine zweite Kulturfläche verbracht, in der die Flächendichte bspw der Lemnaceapopulation kleiner ist, und nur deshalb kleiner ist, weil dort die Biomasse nur etwa einen weiteren Tag verbleibt, und dann sofort final und komplett abgeerntet wird. Aufgrund der geringeren Flächenbedeckung auf der zweiten Kulturfläche wird dort noch einmal eine selbsthemmungsfreie Verdopplung der Biomasse an nur einem Tag mitgenommen und dann final von der zweiten Fläche geerntet.From the first crop area is therefore harvested and spent in a second crop area, in which the surface density, for example, the Lemnaceapopulation is smaller, and is smaller only because there the biomass only about another day remains, and then immediately and completely harvested. Due to the lower area coverage on the second crop area, a self-inhibition-free doubling of the biomass is taken on in just one day and then finally harvested from the second area.

Weil in der zweiten Kulturfläche nur noch ein weiterer Tag Verweilzeit ist und von der ersten Kulturfläche nur ein kleiner Teil von ca 20% bis 40% abgeschöpft wird, benötigt diese zweite Kultur nur einen Bruchteil der Fläche in Bezug auf die erste Kulturfläche.Because there is only one more day left in the second crop and only a small part of about 20% to 40% of the first crop is skimmed off, this second crop requires only a fraction of the area in relation to the first crop.

Wegen der kurzen Verweilzeit der aquatischen Pflanzen in den zweiten Kulturen können diese, obwohl die Lemnacea Schwachlichtpflanzen sind, diese dann temporär, d. h. für einen Tag dem Starklicht ausgesetzt sein. Die Biomassenproduktion wird bei dieser nur kurzfristigen ansonsten unüblichen, bzw vermiedenen Starklichtexposition so stimuliert, dass tatsächlich eine letzte Massenverdopplung in extrem kurzer Zeit entsteht. Würden die Schwachlichtpflanzen längere Zeit dem Starklicht ausgesetzt sein, dann würden diese sogar absterben. Aber etwa 1 bis 2 Tage ist kurz genug um nochmals eine maximale Massenverdopplung zu generieren. Daher lohnt sich noch mal die finale Verdopplung.Because of the short residence time of the aquatic plants in the second crops, although the lemnacea are low light plants, they may be temporarily, i. H. be exposed to the high light for one day. The biomass production is stimulated in this short-term otherwise unusual or avoided strong light exposure so that actually a last mass doubling occurs in an extremely short time. If the low light plants were exposed to the high light for a longer period of time, then they would even die out. But about 1 to 2 days is short enough to generate a maximum mass doubling again. Therefore, it is worth the final doubling again.

Die erfindungsgemäße Bauform bietet hierbei ein extrem kompaktes aber große Wasserkulturflächen für Lemnacea und andere aquatische Pflanzen bereitstellendes System, mit optimaler Lichtausnutzung. Die Bauform bietet für sich schon beide Areale an, nämlich durch die gestufte Bauform ergeben sich lichtschwache Areale zwischen den Etagen und lichtstarke Bereiche im vorderen Bereich der Stufen.The design according to the invention offers an extremely compact but large hydroponic surface area for Lemnacea and other aquatic plants providing system, with optimal utilization of light. The design already offers both areas, namely the stepped design results in faint areas between the floors and bright areas in the front area of the steps.

Im Ergebnis können somit hohe Biomassemengen aquatischer Pflanzen auf entsprechend kleiner Grundfläche produziert werden, und zwar schon alleine durch die Etagenanordnung der Kulturen, aber auch durch die neuartige Lichtverteilung und die Bauform im Speziellen.As a result, high biomass quantities of aquatic plants can be produced on a correspondingly small footprint, and indeed only by the floor arrangement of the cultures, but also by the novel light distribution and the design in particular.

Claims

Device for generating aquatic biomass, with a stacked stacked arrangement of aquatic, laid out in shallow trays or gutters, regularly harvested crop areas, characterized in that the floors of a stepped, upwardly from floor to floor recessed floor arrangement ( 2 ) which are circular or elliptical about an inner halo surface ( 3 ) Are arranged around, in the form of an amphitheater design.

Device according to claim 1, characterized in that the floor arrangement ( 2 ) is arranged outdoors.

Device according to claim 1, characterized in that the floor arrangement ( 2 ) of a translucent, otherwise largely closed, or hermetically sealed outer skin ( 6 ) is surrounded.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the atrium area ( 3 ) via a pipe system gaseous CO ₂ can be introduced.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the aquatic cultures supplied water CO _{2 dissolved} as hydrogen carbonate can be supplied.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resulting, the atrium ( 3 ) facing away from the outer wall side ( 5 ) is vertical.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resulting, the atrium ( 3 ) facing away from the outer wall side ( 5 ) also stepped, having receding from bottom to top course, such that the floors are arranged stepped on the side facing away from the atrium.

Device according to claim 6 or 7, characterized in that a plurality of circular or elliptical concentric floor rings are arranged.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least on the base of the atrium ( 3 ) or below the base of the atrium a water reservoir ( 4 ) is arranged as a heat and / or water storage.

Device according to claim 9, characterized in that the water of the water reservoir ( 4 ) receives thermal energy via solar collectors and / or via indoor heat exchangers and / or supplied via geothermal heat sources.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the harvesting of the aquatic plants takes place via a water rinse of the aquatic culture surfaces, and the water of the rinsing of crop surfaces and the water reservoir ( 4 ) at least temporarily form a partially closed internal water circuit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least temporarily wastewater, in particular anthropogenic wastewater for fertilizing the aquatic culture surfaces is supplied.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that after harvesting the aquatic plants, the drying thereof at least partially within the device ( 1 ) takes place, such that the resulting evaporation water is at least partially rückspeisbar in the said water cycle.

Device according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that in the center, ie in said atrium ( 3 ) of the institution ( 1 ) - an energy generating device, and / or - bioethanol generating device, and / or - biogas plant or fermenter plant, and / or - chemical production plant is arranged, which is at least partially fed with the biomass generated in the device, and otherwise with the heat balance and / or CO ₂ cycle of the device is coupled.

Device according to one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that at least in the center, ie in said atrium ( 3 ) of the institution ( 1 ) a so-called hydroponic culture for growing food crops is created.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cultures arranged between the floors form the first crop surface arrangement, and that in the atrium ( 3 ) of the institution ( 1 ) is applied a second cropping area arrangement, in which the aquatic plant masses which can be skimmed off or rinsed out of the first crop area arrangement can be introduced for a further dwell time (t2) and can then be harvested from there.

Device according to claim 16, characterized in that the arrangement of the second crop surfaces are alternatively or additionally applied to claim 17 in the front, bright area on the floors, and that the first crop areas are created in low-light areas within the floor arrangement.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the high-light range of the device ( 1 ) are arranged solar thermal means or plants whose recoverable heat can be coupled into the heating system of the device.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the bottom region in the water reservoirs ( 4 ) Fish cultures, or in the atrium ( 3 ) livestock farming is established, which are at least partially feedable to the aquatic plants of the aquatic crops grown.

Process for the production of aquatic biomass, comprising a stacked tier arrangement of aquatic cultivation areas laid out in shallow wells or gutters, characterized in that the cultivation areas are arranged in an amphitheater-like manner around an inner atrium ( 3 ) are applied round or elliptically arranged floor anchorage, and that is subdivided into faint areas, which are located between the floors, and bright areas, which are placed in the bright areas of the device, the cultures consist of low light suitable aquatic plants, such as Lemnacea, and are first cultivated for autonomous vegetative propagation in the low-light areas that represent the first crop areas, and then skimmed off or rinsed out and temporarily moved to a second dwell time t2 in the bright second cultural areas, from there they then be harvested.