DE102010055287B4 - Method and device for cultivating and transporting aquatic plants - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung und Transport lebender aquatischer Pflanzen, welche in einem Kultivierungsreaktor stetig vermehrt und von dort zu einer Verwertungsstelle der erzeugten Biomasse transportiert wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei den Biomassetransport in seiner CO2-Bilanz erheblich zu verbessern ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die aquatischen Pflanzen über eine zumindest teilweise von Licht beaufschlagte Biomassenpipeline mittels langsam bewegten Kulturwassers transportiert wird, derart, dass sich die besagten Pflanzen auch auf dem Transportweg nochmals vermehren.The invention relates to a method for cultivating and transporting living aquatic plants, which are continuously multiplied in a cultivation reactor and transported from there to a utilization point for the biomass produced, according to the preamble of claim 1. In order to improve the CO2 balance of the biomass transport considerably It is proposed according to the invention that the aquatic plants are transported via a biomass pipeline which is at least partially exposed to light by means of slowly moving culture water, in such a way that the said plants reproduce again on the transport route.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kultivierung und Transport lebender aquatischer Pflanzen, welche in einem Kultivierungsreaktor stetig vermehrt und von dort zu einer Verwertungsstelle der erzeugten Biomasse transportiert wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for cultivating and transporting live aquatic plants, which is continuously propagated in a cultivation reactor and transported from there to a recovery point of the biomass produced, according to the preamble of claim 1.
Aus der
Dies berücksichtigt den Biomassetransport von Biomasse nur im Allgemeinen. Wenn bspw Landpflanzen wie Mais etc geerntet werden, wird diese Biomasse für die Biogasanlage entsprechend vorbehandelt und die vorbereitete Biomasse dann in den Fermenter gefördert.This only considers the biomass transport of biomass in general. If, for example, land plants such as corn, etc. are harvested, this biomass is pretreated accordingly for the biogas plant and the prepared biomass is then conveyed into the fermenter.
Bei der Verwendung aquatischer Pflanzen als Biomasse bedarf es bspw keiner üblichen Aufmischung mehr zu einem Gärbrei, sondern die aquatische Biomasse bringt genügend Feuchtigkeit mit.When using aquatic plants as biomass, for example, there is no need for any customary mixing up with a fermentation triturate, but rather the aquatic biomass provides sufficient moisture.
Der Transport von Mais oder Landpflanzen als Biomasse stellt aber einen Negativbeitrag bei der CO2-Bilanzierung dieses energetisch regenrativen Konzeptes dar.The transport of maize or terrestrial plants as biomass, however, represents a negative contribution to the CO 2 balance of this energetically regenerative concept.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Biomassetransport in seiner CO2-Bilanz erheblich zu verbessern.Therefore, the object of the invention is to significantly improve the biomass transport in its CO2 balance.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved according to the invention in a method of the generic type by the characterizing features of claim 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.Further advantageous embodiments are specified in the
Einrichtungsgemäß ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 11 gelöst.According to the invention, the object is achieved by the characterizing features of claim 11.
Weitere diesbezügliche vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.Further relevant advantageous embodiments are given in the remaining dependent claims.
Der Kern der verfahrensgemäßen Erfindung besteht darin, dass die aquatischen Pflanzen über eine zumindest teilweise von Licht beaufschlagte Biomassenpipeline mittels langsam bewegten Kulturwassers transportiert wird, derart, dass sich die besagten Pflanzen auch auf dem Transportweg nochmals vermehren.The core of the process according to the invention is that the aquatic plants are transported via a biomass pipeline, which is at least partially exposed to light, by means of slowly agitated culture water, such that the said plants reproduce again on the transport path.
Im Gegensatz zum Biomassentransport oder Pflanzentransport von Landpflanzen oder Mais, wird hierbei die aquatischen Pflanzen lebend transportiert, und zwar auch noch so, dass sie mittels ihrers Kulturwassers auf oder in dem sie schwimmen transportiert werden. Insbesondere Lemnacea vermehren sich innerhalb von 1 bis 3 tagen um das Doppelte. Ferner ist zu beachten, dass Lemnacea-Kulturen stilles Wasser bevorzugen. Die Bewegung ist daher so langsam, dass sie für die Lemnacea quasi stilles Wasser bedeutet. Auf diese Weise ist die Transportphase der lebenden Biomasse nochmals finale Vermehrungsphase um das DOPPELTE, oder mehr.In contrast to biomass transport or plant transport of land plants or maize, here the aquatic plants are transported alive, even so that they are transported by means of their culture water on or in which they swim. In particular, Lemnacea multiply in double within 1 to 3 days. It should also be noted that Lemnacea cultures prefer still water. The movement is so slow that it means quiescent water for the Lemnacea. In this way, the transport phase of the living biomass is again final multiplication phase by the DOUBLE, or more.
Es wird also die Transportphase mit in die Kulturphase der Pflanzen einbezogen und dies auf die genannte sehr spezielle Weise.Thus, the transport phase is included in the culture phase of the plants and this in the very special way mentioned.
Dies ist zum einen mit keiner anderen Biomasse-Pflanze erzielbar, und somit wird der Transportweg nochmals zur Massenvermehrung. Damit entsteht absolute CO2-Neutralität auch des Transportprozesses. Dies ist einzigartig. So wird die lebende Biomasse direkt vom Kulturreaktor zur Biogasanlage bzw zum Fermenter tranportiert, oder aber zu anderen Pflanzenverwertungseinrichtungen.This is on the one hand with no other biomass plant achievable, and thus the transport is again for mass propagation. This creates absolute CO 2 neutrality, including the transport process. This is unique. Thus, the living biomass is transported directly from the culture reactor to the biogas plant or to the fermenter, or else to other plant utilization facilities.
Dabei ist sogar nicht nur die Vermehrung auf dem Transportweg alleine vorteilhaft, sondern es kommt zu einer weiteren logistischen Vergleichmäßigung der Bereitstellung von Biomasse für die verschiedenen Nutzungsprozesse.In this case, not only is propagation on the transport route alone advantageous, but there is a further logistical homogenization of the provision of biomass for the various utilization processes.
So steht Biomasse in einer steuerbaren Kontinuität zur Verfügung.So biomass is available in a controllable continuity.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Biomassepipeline hermetisch geschlossen und zusätzlich mit CO2 begast wird. Somit erhält die Biomassenpipeline dieselben Bedingungen wie im Biomassenreaktor d. h Kultivierungsreaktor selbst aufrecht, nämlich der hermetische Abschluss und die enorm wuchsfordernde CO2-Begasung.In a further advantageous embodiment, it is stated that the biomass pipeline is hermetically closed and additionally gassed with CO 2 . Thus, the biomass pipeline receives the same conditions as in biomass reactor d. Cultivation reactor itself, namely the hermetic conclusion and the enormously growth-demanding CO 2 gassing.
Um den aquatischen Pflanzen die Bedingung von quasi stillem Gewässer zu vermitteln, und die darauf begründete Vermehrungsdynamik nicht zu stören, ist ausgestaltet, dass die mittlere Fließgeschwindigkeit des Kulturwassers kleiner als 1 Meter pro Minute beträgt. Auf diese Weise wird eine Förderstrecke von ca 1,4 Kilometer pro Tag möglich.In order to give the aquatic plants the condition of quasi-still waters, and not to disturb the propagation dynamics based on them, it is arranged that the mean flow velocity of the culture water is less than 1 meter per minute. In this way, a conveying distance of about 1.4 kilometers per day becomes possible.
Es sind auch Förderstrecken von mehren Kilometern möglich, wenn der Massenzuwachs entsprechend berücksichtigt wird, bspw durch Breitendimensionierung der Pipeline, oder durch bereinanderanordnung mehrerer Wasserförderstrecken, ähnlich wie im Etagensystem des Kultivierungsreaktors.There are also conveyor lines of several kilometers are possible if the increase in mass is taken into account accordingly, for example by width dimensioning of the pipeline, or by juxtaposition of several water transport routes, similar to the floor system of the cultivation reactor.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass dem Kulturwasser der Biomassepipeline an diskreten Stellen/Eingabestellen Nährstoffe zugeführt werden. Dies führt dazu, dass die aquatischen Pflanzen während der Förderstrecke auch inhaltsstofflich reifen können. Furthermore, it is advantageous that nutrients are supplied to the culture water of the biomass pipeline at discrete locations / entry points. This leads to the fact that the aquatic plants can ripen in terms of content during the conveying section.
Hierzu ist weiterhin ausgestaltet, dass als Nährstoffe Spurenelemente und/oder Mineralien und/oder Zucker und/oder Abfallstoffe aus der Zuckerproduktion, und/oder Melasse, und/oder anthropogene Abwässer, und/oder Abwässer aus der Tierhaltung und/der aus der Lebensmittelproduktion und/oder aus chmischen Produktionsprozessen und/oder Hefen zugeführt werden.For this purpose, it is further configured that as nutrients trace elements and / or minerals and / or sugars and / or waste from sugar production, and / or molasses, and / or anthropogenic wastewater, and / or waste water from animal husbandry and / or from food production and / or from chemical production processes and / or yeasts.
Auch oder ersatzweise können dem Kulturwasser der Biomassenpipeline Abwasser aus recyclizierten Abwässern von Biogasanlagen oder Bioethanolanlagen zumindest teilweise zugemischt wird.Also or alternatively, the waste water from the recycled waste water of biogas plants or bioethanol plants can be at least partially mixed with the culture water of the biomass pipeline.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass am Ende der Biomassepipeline Kulturwasser zumindest als teilgeklärtes/teilgereinigtes Wasser abgezogen wird.A particularly advantageous embodiment is that at the end of the biomass pipeline culture water is withdrawn at least as partially clarified / partially purified water.
So wird die Biomassepipeline sogar zu einer Abwasserbehandlungs- oder -Kläranlage.Thus, the biomass pipeline even becomes a sewage treatment or sewage treatment plant.
Insbesondere, aber nicht ausschließlich bei der Nutzung der Einrichtung als eine Art Kläranlage ist es wichtig, dem langsam fließenden Kulturwasser Sauerstoff, oder sauerstoffreiche Luft zuzuführen, um bspw bakteriologische Vorgänge entweder zu unterdrücken oder positiv zu beeinflussen.In particular, but not exclusively in the use of the device as a kind of sewage treatment plant, it is important to supply the slowly flowing culture water oxygen, or oxygen-rich air, for example, to suppress bacteriological processes either or positively influence.
Hierzu ist es ganz erheblich vorteilhaft, dass an mindestens einer Stelle in der Biomassepipeline entlang der Förderstrecke die Wasserqualität (PH-Wert, Nitratwert, spezifische Schadstoffwerte, Schwebstoffanteile) in-situ gemessen und daraus die Fließgeschwindigkeit und/oder die Zusteuerungsmenge an Kulturwasser oder Abwasser am Eintritt in die Biomassenpipeline gesteuert wird.For this purpose, it is quite considerably advantageous that the water quality (pH value, nitrate value, specific pollutant values, suspended solids content) is measured in situ at at least one point in the biomass pipeline along the conveyor line and from this the flow rate and / or the amount of culture water or wastewater at the Entry into the biomass pipeline is controlled.
Bedeutsam ist ebenfalls, dass zur Aufrechterhaltung einer steten Fließgeschwindigkeit die Biomassenpipeline entlang einer Gefällstrecke angeordnet ist, und dass zur weiteren Beeinflussung der Fließgeschwindigkeit Strömungselemente soweit unterhalb der Kulturwasseroberfläche angeordnet sind, dass die Strömungsgeschwindigkeit damit beeinflussbar ist, ohne die darauf schwimmenden aquatischen Kulturpflanzen zu behindern, wobei die Fließgeschwindigkeit innerhalb der Biomassenpipeline stetig überwacht wird. So entfallen vollständig energieaufzehrende Förderschnecken oder dergleichen.It is also important that to maintain a steady flow velocity, the biomass pipeline is disposed along a slope, and that are arranged to further influence the flow velocity flow elements far below the culture water surface, that the flow rate can be influenced without hindering the floating aquatic crops thereon the flow rate within the biomass pipeline is constantly monitored. So accounts for completely energy-consuming screw conveyors or the like.
Besonders vorteilhaft ist es, dass als aquatische Pflanzen leicht vereinzelbare hoch bewegliche Sorten von Lemnacea und/oder Azolla verwendet werden, mit welchen eine Aufrechterhaltung einer steten langsamen Fließgeschwindigkeit ermöglicht ist.It is particularly advantageous that readily separable highly mobile varieties of Lemnacea and / or Azolla be used as aquatic plants, with which a maintenance of a steady slow flow rate is possible.
In Bezug auf eine Einrichtung besteht der Kern der Erfindung darin, dass die aquatischen Pflanzen über eine zumindest teilweise von Licht beaufschlagte Biomassenpipeline mittels langsam bewegten Kulturwassers transportiert wird, derart, dass sich die besagten Pflanzen auch auf dem Transportweg nochmals vermehren. Die Lichtbeaufschlagung beschränkt sich bei Lemnacea auf Schwachlicht, bspw in der Größenordnung von einigen hundert bis einigen tausend Lux.With respect to one device, the essence of the invention is that the aquatic plants are transported via a biomass pipeline, which is at least partially exposed to light, by means of slowly agitated culture water such that the said plants reproduce again on the transport route. The exposure to light is limited to low light in Lemnacea, for example in the order of a few hundred to a few thousand lux.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Biomassepipeline zumindest mit einer teilweise lichtdurchlässigen hermetisch abschließenden, mit CO2 begasbaren Umhüllung versehen ist, in welcher die fließende Kulturwasserfläche auf mindestens einer Ebene angeordnet ist.In a further advantageous embodiment, it is stated that the biomass pipeline is provided with at least a partially translucent, hermetically sealed, CO 2 -gassable envelope, in which the flowing culture water surface is arranged on at least one plane.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass die Biomassenpipeline Sensoren zur automatischen Kulturwasserschnellanalyse aufweist, und dass die Zusteuerung von Kulturwasser und/oder Abwasser über eine Steuereinrichtung erfolgt, in welcher auch die sensorisch erfassbare Kulturwasserschnellanalyse erfolgt.Furthermore, it is advantageously configured that the biomass pipeline has sensors for automatic culture water rapid analysis, and that the addition of culture water and / or wastewater takes place via a control device, in which the sensory detectable culture water rapid analysis takes place.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Biomassepipeline im wesentlichen aus einem hermetisch abgeschlossenen, und mit dem Hauptbioreaktor verbundenen zumindest Licht-teildurchlässigen Folientunnel oder Rohr besteht.A further advantageous embodiment is that the biomass pipeline consists essentially of a hermetically sealed, connected to the main bioreactor at least partially light-transmitting film tunnel or tube.
Die Zeichnung enthält ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung.The drawing contains an embodiment of the invention.
Die Abbildung zeigt einen Haupt-Biomassenerzeugungsreaktor
Am Ende der Biomassepipeline
Hernach wird die Biomasse dann dem Fermeter der Biogasanlage
An Ende der Pipeline können aber auch andere Verwertungen und Prozesse angeschlossen sein.At the end of the pipeline, however, other utilizations and processes can also be connected.
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