DE19916597A1 - Photobioreaktor mit verbessertem Lichteintrag durch Oberflächenvergrößerung, Wellenlängenschieber oder Lichttransport - Google Patents

Photobioreaktor mit verbessertem Lichteintrag durch Oberflächenvergrößerung, Wellenlängenschieber oder Lichttransport

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Abstract

Beschrieben wird ein Photobioreaktor mit einem Reaktorraum aus lichtdurchlässigem Material, der eine vergrößerte Oberfläche aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen neuen Photobioreaktor zur Pro­ duktion von Biomasse.
Photobioreaktoren sind Fermenter, in denen phototrophe Mi­ kroorganismen, wie Algen, Cyanobakterien und Purpurbakterien kultiviert werden, in denen also entweder das Wachstum und die Vermehrung dieser Zellen ermöglicht wird oder die Produk­ tion unterschiedlicher Substanzen mittels phototropher Zellen gefördert wird.
Solche Photobioreaktoren sind beispielsweise in den folgenden Druckschriften beschrieben:
  • a) "Biomass and Icosapentaenoic Acid Productivities from an Outdoor Batch Culture of Phaeodactylum tricornutum UTEX 640 in an Airlift Tubular Photobioreactor", Appl. Microbiol. Biotechnol. (1995), 42, S. 658-663,
  • b) "Autotrophic Growth and Carotenoid Production of Haema­ tococcus pluvialis in a 30 Liter Air-Lift Photobiore­ actor", Journal of Fermentation and Bioengineering (1996), Bd. 82, Nr. 2, S. 113-118,
  • c) "Light Energy Supply in Plate-Type and Light Diffusing Optical Fiber Bioreactors", Journal of Applied Phyco­ logy (1995), 7, S. 145-149,
  • d) "A Simplified Monodimensional Approach for Modeling Coupling between Radiant Light Transfer and Growth Kinetics in Photobioreactors", Chemical Engineering Science (1995), Bd. 50, Nr. 9, S. 1489-1500.
Ein Haupteinsatzgebiet von Photobioreaktoren ist die Erzeu­ gung von Mikroalgen, die einen Anteil von 30% der weltweit erzeugten Primärproduktion an Biomasse haben. Dabei sind sie die wichtigsten CO2-Konsumenten. Mikroalgen sind deshalb ge­ eignet, umweltentlastend zu wirken, wenn man sie zur regene­ rativen Stoffproduktion nutzt. Stoffe, die so produziert wer­ den, tragen dann zur Reduzierung der CO2-Emission in die At­ mosphäre bei, da sie fossil hergestellte Stoffe substituie­ ren.
Zu den Mikroalgen zählen einerseits die prokaryotischen Cy­ anobakterien als auch eukaryotische mikroskopische Algenklas­ sen. Diese Organismen liefern eine Vielfalt von Substanzklas­ sen, die sich für Zwecke der Pharmazie, Kosmetik, Nahrung, Tierernährung sowie für technische Zwecke (z. B. Schwermetall- Adsorption) einsetzen lassen. Wichtige Stoffklassen sind hierbei lipophile Verbindungen wie z. B. Fettsäuren, Lipide, Sterole und Carotinoide, hydrophile Stoffe wie Polysacchari­ de, Proteine bzw. Aminosäuren und Phycobiliproteine (Pig­ mente) sowie die Gesamtbiomasse als proteinreicher, nuklein­ säurearmer Rohstoff.
In der BRD wie auch im internationalen Maßstab verstärkt sich der Trend zur Ablösung von synthetischen Wirkstoffen durch den Einsatz von Naturstoffen mit gleichwertigen bzw. verbes­ serten Applikationseigenschaften. Von zunehmendem Interesse sind antioxidative Wirkstoffkomplexe und mehrfach ungesät­ tigte Fettsäuren mit therapeutischer Potenz im Bereich der Kosmetik, der Medizin und im Gesundheitsmarkt (health food market). Zu diesen interessanten Antioxidantien zählen die Tocopherole (Vitamin E) und Carotinoide wie β-Carotin und Astaxanthin.
Die Wirtschaftlichkeit der durch Mikroalgen produzierten Stoffe wird zunächst durch die Produktivität der ausgesuch­ ten Algenspezies bestimmt. Jedoch nur, wenn gleichzeitig ein hoher Umwandlungswirkungsgrad von solarer Strahlungsenergie in die gewünschte Biomasseform erreicht wird und der ener­ getische Aufwand und die Kosten für Herstellung, Installation und Betrieb der Anlage äußerst gering gehalten werden. Hohe Biomasseproduktivität ist ein Problem der optimalen Licht­ verteilung pro Volumen. Die Absorption von Licht durch Al­ gen führt zu starker Lichtabnahme mit zunehmender Schicht­ dicke, gleichzeitig findet eine gegenseitige Selbstbeschat­ tung statt. Dieses Phänomen führt zu einer theoretischen Schichtbildung im Reaktor:
  • 1. äußere Algenschicht, die zu hohen Lichtintensitäten aus gesetzt ist, die zu Photoinhibition führen kann,
  • 2. mittlere Schicht mit idealer Beleuchtung,
  • 3. innere Algenschicht mit Lichtmangel und hoher Respira­ tionsrate.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Photo­ bioreaktor bereitzustellen, bei dem die zur Verfügung ste­ hende Solarstrahlung so eingekoppelt wird und verteilt werden kann, daß alle Mikroorganismen ortsunabhängig eine gleichhohe Photosyntheseaktivität aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Photobioreaktor, welcher ei­ nen Reaktorraum aufweist, der eine Oberflächenvergrößerung größer als die geradflächige umhüllende Fläche eines Volumens besitzt.
Diese Oberflächenvergrößerung führt zu einer besseren räum­ lichen Verteilung des Lichts über den Reaktorquerschnitt und damit zu einer Optimierung der Lichtintensität im gesamten Reaktor im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Photobioreaktoren. Deren Reaktorraum besteht üblicherweise aus Rohren oder sogenannten "Tubes". Deren Querschnitt ist kreisförmig. Daneben sind Photobioreaktoren mit Reaktorräumen bekannt, deren Querschnitt rechteckig ist. Ein solcher Quer­ schnitt hat mehr Fläche als Volumenumhüllende als der Kreis­ querschnitt eines Rohres. Dies ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.
Der erfindungsgemäße Photobioreaktor weist eine gegenüber den vorgenannten bekannten Reaktorgeometrien eine Oberflächenver­ größerung auf, wie sie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist. Hierin bezeichnet (a) eine mäanderförmige und (b) eine sinusförmige Reaktoroberfläche. (c) bezeichnet eine Reaktor­ geometrie mit lichtdurchlässigen Stegen. Eine weitere Ausfüh­ rungsform ist in Fig. 4 dargestellt, wobei Glasfortsätze nach innen die Oberflächenvergrößerung darstellen.
All diesen Geometrien ist gemein, daß die Reaktoroberfläche gegenüber bekannten Geometrien vergrößert ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Photobioreaktor sind prinzipiell sämtliche Reaktorraumgeometrien verwendbar, die eine gegen­ über der geradflächig Umhüllenden (Quadrat oder Rechteck im Querschnitt) eine Oberflächenvergrößerung aufweisen.
Der Reaktorraum des erfindungsgemäßen Photobioreaktors be­ steht aus einem lichtdurchlässigen Material, vorzugsweise aus Glas oder Plexiglas.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die oberflächenvergrößernde Geometrie des Reaktorraums durch ein Glasrohr realisiert, in dessen Innenraum Glasfortsätze ragen. Diese Glasfortsätze sind auf der Innenoberfläche alternierend senkrecht und schräg angebracht.
Gleichzeitig wird durch die Glasfortsätze die Turbulenz in der Flüssigphase erhöht. Anstelle von Glas kann auch ein an­ deres lichtdurchlässiges Material, wie z. B. Plexiglas, ver­ wendet werden.
Durch die Erhöhung der Turbulenz wird der sogenannte "Flash­ ing-Light-Effekt" erzielt. Der Flashing-Light-Effekt besagt, daß für eine maximale Photosyntheseaktivität ein hohe Licht­ intensität in kurzen Abständen (< 1 Hz) ausreichend ist. Dies kann durch eine turbulente Strömungsführung im Reaktor er­ zielt werden, wodurch die Zellen in kurzen Abständen an der Reaktoroberfläche hohen Lichtintensitäten ausgesetzt sind, und deshalb in den nachfolgenden Dunkelphasen die gesammelte Lichtenergie verarbeiten können.
Die Erfindung betrifft daher weiterhin einen Photobioreaktor, dessen Reaktorraum neben einer erhöhten Oberfläche Einrich­ tungen für eine turbulente Strömungsführung aufweist.
Wie bereits erwähnt, kann diese Turbulenz durch eine ober­ flächenvergrößernde Geometrie des Reaktorraums, insbesonde­ re durch Glasfortsätze, die sich auf der Reaktorrauminnen­ wand befinden, erreicht werden. Eine turbulente Strömungs­ führung kann auch weiterhin durch den Einbau von statischen Mischern (Strombrechern) erzielt werden. Diese Einbauten kön­ nen außerdem - wie die vorgenannten Glasfortsätze - zusätz­ lich Licht in den Reaktor leiten. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung von Turbulenzen in dem erfindungsgemäßen Pho­ tobioreaktor besteht darin, eine Begasungsvorrichtung vorzu­ sehen, die bei entsprechender Begasungsrate den gewünschten Effekt erzielt. Auch durch das Vorsehen von strömungsfüh­ renden Einbauten kann der Flashing-Light-Effekt verbessert werden, indem definierte Frequenzen für die Beleuchtungszeit eingestellt werden.
Das starke Mischen mit möglichst viel Turbulenz führt zu ei­ ner Lichtverteilung, indem die Algen zum Licht gebracht wer­ den. Dadurch kann die Häufigkeit und die Dauer der "Beleuch­ tungsphasen" definiert gesteuert werden.
Die Energiedichte in dem Reaktorraum des erfindungsgemäßen Photobioreaktors kann weiterhin durch die Verwendung soge­ nannter Wellenlängenschieber erhöht werden. Durch den Wel­ lenlängenschieber wird der durch phototrophe Mikroorganismen nicht absorbierbare Anteil des Lichts so konvertiert, daß ein möglichst großer Lichtanteil oder die Gesamtheit der Strahlung in jenes Frequenzband verschoben werden kann, das von dem Photozentrum des eingesetzten phototrophen Mikroor­ ganismus absorbierbar ist. Somit wird die holometrische Strahlungsdichte spezifisch so erhöht, daß pro Reaktorvolu­ men gegenüber mit Normallicht bestrahlten Bioreaktoren die Produktivität wesentlich erhöht wird.
Dabei kann der Wellenlängenschieber zwischen einem Reflektor und dem eigentlichen Reaktorraum angeordnet sein. Der Wel­ lenlängenschieber kann aber auch zwischen der Lichtquelle und dem Reaktorraum vorgesehen werden, so daß auf den Reflektor verzichtet werden kann.
Ein Verzicht auf den Reflektor ist ebenfalls möglich, wenn der Wellenlängenschieber in Form von Stäben, Platten, Fasern oder Partikeln in dem Reaktorraum vorliegt. Des weiteren kann der Wellenlängenschieber auch als Anstrich direkt auf der Re­ aktorwand an der Außenseite bzw. Innenseite des Reaktorraums vorliegen.
Substanzen, die in der Lage sind, die Wellenlänge zu ver­ schieben, sind dem Fachmann an sich bekannt und beispiels­ weise in den folgenden Druckschriften beschrieben:
E. Locci et al., "Test of a Lead-Plexipop Calorimeter Module Viewed by Wave Length Shifter Bars", Nucl. Instrum. Methods 164, (1979), S. 97-104,
S. W. Han et al., "Radiation Hardness Tests of Scintillating Tile/WLS Fiber Calorimeter Modules", Nucl. Instrum. Methods A365 (1995), S. 337-351.
Die in dem erfindungsgemäßen Photobioreaktor eingesetzten Wellenlängenschieber umfassen vorzugsweise Fluoreszenzstoffe. Solche Fluoreszenzstoffe sind Stoffe, die nach Absorption von Licht wieder Licht abstrahlen, wobei die Energie für das ab­ gestrahlte Licht im wesentlichen nicht dem Wärmeinhalt des Fluoreszenzstoffes entnommen wird, sondern aus der durch das absorbierte Licht zugeführten Anregungsenergie stammt.
Der Fluoreszenzstoff kann in einem Träger, wie einem organi­ schen oder anorganischen Glas, enthalten sein.
Beispielsweise können organische Fluoreszenzstoffe in organi­ schen Gläsern, wie Acrylglaspolycarbonat oder -polystyrol, enthalten sein. Ionen Seltener Erden, die ebenfalls als Fluoreszenzstoffe verwendet werden können, sind vorzugsweise in anorganischen Gläsern enthalten. Auch Lösungen der Fluo­ reszenzstoffe in transparenten Lösungsmitteln sind als Wel­ lenlängenschieber einsetzbar.
Die Fluoreszenzstoffe besitzen die Eigenschaft, Licht zu ab­ sorbieren und, im allgemeinen nach sehr kurzer Zeit (häufig nur einige nsec), wieder zu emittieren. Wichtig ist, daß diese Reemission des Lichts bei manchen Substanzen nahezu verlustfrei geschieht, d. h. die Fluoreszenzquantenausbeute (Zahl der emittierten Photonen durch Zahl der absorbierten Photonen) ist <90%, oft nahe 100%. Ferner ist von Bedeutung, daß das Fluoreszenzspektrum gegenüber dem Absorptionsspektrum zu längeren Wellen hin verschoben ist, d. h. ein Farbstoff wandelt UV und violettes Licht in blaues Licht um, ein ande­ rer blaues Licht in grünes Licht usw. Durch Kombination meh­ rerer Farbstoffe, entweder in derselben Platte oder z. B. durch Hintereinanderschichten verschieden eingefärbter Plat­ ten kann auch in einem Schritt ein größerer Wellenlängenbe­ reich übersprungen werden, etwa direkt blaues in rotes Licht umgewandelt werden.
Von einem Wellenlängenschieber erwartet man hohe Fluoreszenz­ quantenausbeute, gute Löslichkeit im vorgesehenen Trägermate­ rial (um genügend hohe Lichtabsorption erreichen zu können), für die jeweilige Anwendung optimale Lage von Absorptions- und Emissionsspektrum und eine unter den vorgesehenen Ein­ satzbedingungen ausreichende Langzeitstabilität. Typische Beispiele für den Einsatz von Wellenlängenschiebern sind die Weißmacher in Waschmitteln, UV-absorbierende Farbstoffe, die blau emittieren, um das Vergilben der Wäsche zu überdecken, und die Farbstoffe, die in Szintillationszählern eingesetzt werden, um kurzwellige Cerenkov-Strahlung oder Szintillati­ onsstrahlung in einen Wellenlängenbereich zu schieben, der für die spektrale Empfindlichkeit der eingesetzten Photo­ detektoren optimal ist.
Bevorzugte Beispiele für organische Fluoreszenzstoffe, die als Wellenlängenschieber in dem erfindungsgemäßen Photobio­ reaktor verwendet werden können, sind die folgenden Naphthal­ säureimide und Perylenderivate:
4,5-Dimethoxy-N-(2-ethyl-hexyl)naphthalsäureimid,
3,9-Di(i-butoxycarbonyl)-4,10-dicyanoperylen,
N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)perylen-3,4 : 9,10-tetracarbonsäurediimid bzw. N,N'-Bis(2,6-diisopropylphenyl)-1,6,7,12-tetraphenoxyperylen-3,4 : 9,10-tetracarbonsäurediimid.
Diese Fluoreszenzstoffe weisen alle eine sehr hohe Quanten­ ausbeute auf. Die Maximalextinktionen liegen bei vielen 10.000 l/mol.cm.
Die Fluoreszenzstoffe können in dem Trägermaterial in einer Konzentration von 10-7 bis 10-2 mol/l vorliegen. Das Trägerma­ terial weist dann vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 10 mm auf.
Durch die Verwendung eines Wellenlängenschiebers in Kombina­ tion mit der besseren räumlichen Verteilung des Lichts über den Reaktorquerschnitt durch Einstellung eines entsprechenden Oberflächen-/Volumen-Verhältnisses sowie durch die Erhöhung der Turbulenz zum Erreichen eines Flashing-Light-Effekts wird das Licht optimal in dem Reaktorraum des erfindungsgemäßen Photobioreaktors verteilt.
Die Fig. 2 zeigt den Aufbau des erfindungsgemäßen Photobio­ reaktors nach dem Grundprinzip eines Airlift-Schlaufenreak­ tors. Der Reaktor weist einen rechteckigen Querschnitt und zwei Innenflächen (1) auf, die zu den Reaktorraumwänden par­ allel verlaufen, Einrichtungen zum Eindüsen von Luft an der Reaktorraumunterseite (2) sowie Einrichtungen zur Zuführung eines Mediums (3) sowie zur Entnahme der in dem Reaktorraum produzierten Biomasse (4).
Die Innenflächen dienen dabei als Leitrohr.
Als Material kann beispielsweise Plexiglas verwendet werden, das eine hohe Lichtdurchlässigkeit besitzt.
Die Durchmischung erfolgt durch Eindüsen von Luft an der Re­ aktorunterseite, so daß die Flüssigkeit nach oben strömt und seitlich wieder nach unten. Im hochturbulenten Kopfraum fin­ det der Gasaustausch und die Temperierung statt. Die Tempe­ rierung im Kopfraum erspart eine zusätzliche Plexiglaswand, die bei einem Kühlmantel erforderlich wäre.
Durch den rechteckigen Grundaufbau und die geringe Reaktor­ tiefe entsteht ein großes Oberflächen-/Volumen-Verhältnis und damit die Möglichkeit eines hohen Lichteintrages in den Re­ aktor. Der Reaktor hat keine unbeleuchteten Zonen, so daß den Zellen ständig ausreichend Licht zur Verfügung gestellt wer­ den kann.
Der Betrieb als Airlift-Schlaufe sorgt für eine hohe Turbu­ lenz bei geringen Scherkräften, die auf die Algenzellen wir­ ken. Bei hoher Turbulenz und gleichzeitig hoher Strahlungs­ intensität kann der Flashing-Light-Effekt ausgenutzt werden, wonach die Zellen nicht ständig beleuchtet werden müssen. Die Turbulenz kann entweder durch die Begasungsrate erhöht wer­ den, oder durch den Einbau von statischen Mischern (Strom­ brechern).
Bei einer Strömungsführung mit hohen Turbulenzen kommt es zu­ sätzlich zur vertikalen Durchmischung zu einer horizontalen Durchmischung. Dadurch sind die phototrophen Mikroorganismen einer unterbrochenen Lichtversorgung unterworfen. Die Zyklus­ zeit, die ein phototropher Mikroorganismus im Licht und dann im Dunkeln verbringt, sollte < 1 Hz betragen. Die Turbulenz bestimmt die Zeit, die die Mikroorganismen benötigen, um von der unbeleuchteten Zone wieder in die beleuchtete Zone zurück transportiert zu werden. Die Länge des Transportweges wird durch die Schichtdicke des Reaktors (Reaktortiefe) bestimmt.
Durch den Einbau von strömungsführenden Elementen wird die Turbulenz erhöht und damit kann man die Frequenz für den Transport der Mikroorganismen von der unbeleuchteten Zone wieder in die beleuchtete Zone verbessern.
Diese strömungsführenden Elemente könnten außerdem - ähnlich wie die Einbuchtungen der Vigreux-Kolonne - zusätzlich Licht in den Reaktor leiten.
Durch die gute Durchmischung und den ständigen Gasstrom im Reaktor ist ein guter CO2-Eintrag und O2-Austrag gewährlei­ stet.
Die einfache Geometrie sowie die Anordnung der Entgasungszone in diesem System erlauben ein leichtes Up-scaling.
Statt eines Reaktors nach dem Prinzip der Airlift-Schlaufe kann der Reaktor auch als Wirbelzellenkolonne ausgestaltet sein.
Eine solche Wirbelzellenkolonne ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Hierin bezeichnet (5) einen Reaktorraum mit rechteckigem Querschnitt, der Innenwände (6, 7) aufweist, die parallel (6) und im rechten Winkel (7) zu den Reaktorwänden (5) verlaufen.
Die Wirbelzellenkolonne weist weiterhin Einrichtungen zum Eindüsen von Luft an der Reaktorraumunterseite (8) sowie Einrichtungen zur Zuführung eines Mediums (9) sowie zur Entnahme der in dem Reaktorraum produzierten Biomasse (10) auf.
Die Innenflächen (6, 7) dienen der Erzeugung einer turbulenten Strömung. Die Durchmischung erfolgt durch Eindüsen von Luft an der Reaktorunterseite, so daß die Flüssigkeit zunächst nach oben und anschließend seitlich wieder nach unten strömt. Durch die Querwände (7) werden die Gasblasen umgelenkt und führen zu einer Durchströmung und Wirbelbildung in der näch­ sten Zelle. Im Kopfraum findet der Gasaustausch statt. Durch die Wirbelbildung in den einzelnen Zellen findet eine inten­ sive Durchmischung über den Reaktorquerschnitt statt.
Die voranstehend beschriebenen Airlift-Schlaufenreaktoren lassen sich auch in Serie nebeneinander anordnen, wobei sie fluidseitig nach dem Prinzip kommunizierender Röhren miteinander in Verbindung stehen.
Der erfindungsgemäße Bioreaktor kann auch so ausgestaltet sein, daß er mehrere Airlift-Schlaufenreaktoren aufweist, die als Wirbelzellenkolonne übereinander angeordnet sind.
Die Fig. 4 schließlich zeigt den schematischen Aufbau eines Reaktorraums, der als Glasrohr ausgestaltet ist, in dessen Innenraum Glasfortsätze ragen.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Ausführungsbeispiel
Ein Rohrreaktor wurde durch die in Fig. 4 dargestellten Ein­ buchtungen erweitert. Diese Einbuchtungen haben Doppelfunk­ tion, indem sie sowohl die Reaktoroberfläche vergrößern als auch die Strömung beeinflussen. Vigreux-Kolonnen sind (eben­ falls aus Gründen der Oberflächenvergrößerung) nach diesem Prinzip aufgebaut und konnten direkt zu Vergleichstests her­ angezogen werden. Als Kontrolle wurde ein Rohrreaktor mit gleicher Geometrie ohne seitliche Einbuchtungen verwendet. Die Beleuchtung erfolgte mit 2 Halogenstrahlern, so daß 520 µE/(m2.s) Licht von einer Seite zur Verfügung stand. Die eingestrahlte Lichtintensität pro Volumen und Zeit war aller­ dings im Kontrollreaktor 10% niedriger als in der Vigreux-Ko­ lonne.
Tabelle
Vergleich der Produktivität von Chlorella vulgaris in Reaktoren ohne und mit seitlichen Einbuchtungen (glattes Rohr und Vigreux-Kolonne)
Der Direktvergleich ergab in der Vigreux-Kolonne eine um 20 bis 40% höhere Produktivität bei 4 g TG/l und 30 bis 100% hö­ here Produktivität bei 5 g TG/l (vergleiche Fig. 5) im Ver­ gleich zum Reaktor ohne seitliche Einbuchtungen. (Die unter­ schiedlichen Ergebnisse in V1 und V2 kommen durch eine unter­ schiedliche Voradaption der Algenzellen an das Licht zustan­ de.)
Dies zeigt, daß durch eine Oberflächenvergrößerung, die gleichzeitig auch die Turbulenz erhöht, im Falle von Inten­ sitäten oberhalb des Sättigungsbereiches, die Biomassepro­ duktivität deutlich gesteigert werden kann.

Claims (11)

1. Photobioreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Reaktorraum aus lichtdurchlässigem Material aufweist, der eine Oberflächenvergrößerung größer als die geradflächige umhüllende Fläche eines Volumens aufweist.
2. Photobioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er weiterhin Einrichtungen für eine turbulente Strömungsführung aufweist.
3. Photobioreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er Elemente aufweist, die Licht von außen in den Reaktorraum leiten.
4. Photobioreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllende des Reak­ torraumquerschnitts mäanderförmig oder sinusförmig ist.
5. Photobioreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorraum licht­ durchlässige Stege aufweist.
6. Photobioreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorraum als Glasrohr ausgestaltet ist, in dessen Innenraum Glasfortsätze ragen.
7. Photobioreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er als Airlift-Schlaufenreak­ tor oder in Form einer Wirbelzellenkolonne ausgestaltet ist.
8. Photobioreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Reaktorraum einen rechteckigen Quer­ schnitt, zu den Reaktorraumwänden parallel verlaufende In­ nenflächen (1), Einrichtungen zum Eindüsen von Luft an der Reaktorraumunterseite (2) sowie Einrichtungen zur Zuführung eines Mediums (3) sowie zur Entnahme der in dem Reaktor pro­ duzierten Biomasse (4) aufweist.
9. Photobioreaktor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mehrere Airlift-Schlaufen­ reaktoren aufweist, die in Serie nebeneinander angeordnet sind, wobei die einzelnen Airlift-Schlaufenreaktoren fluid­ seitig miteinander in Verbindung stehen.
10. Photobioreaktor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß er mehrere Airlift-Schlaufen­ reaktoren aufweist, die als Wirbelzellenkolonne übereinander angeordnet sind.
11. Photobioreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin einen Wel­ lenlängenschieber aufweist.
DE19916597A 1999-04-13 1999-04-13 Photobioreaktor mit verbessertem Lichteintrag durch Oberflächenvergrößerung, Wellenlängenschieber oder Lichttransport Ceased DE19916597A1 (de)

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