EP4229173A1 - Photobioreactor, in particular for the production of microorganisms such as microalgae - Google Patents
Photobioreactor, in particular for the production of microorganisms such as microalgaeInfo
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- EP4229173A1 EP4229173A1 EP21798956.5A EP21798956A EP4229173A1 EP 4229173 A1 EP4229173 A1 EP 4229173A1 EP 21798956 A EP21798956 A EP 21798956A EP 4229173 A1 EP4229173 A1 EP 4229173A1
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- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/22—Transparent or translucent parts
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/34—Internal compartments or partitions
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/44—Multiple separable units; Modules
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/10—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by light emitting elements located inside the reactor, e.g. LED or OLED
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
- C12M43/04—Bioreactors or fermenters combined with combustion devices or plants, e.g. for carbon dioxide removal
Definitions
- Photobioreactor in particular for the production of microorganisms such as microalgae
- the invention relates to a photobioreactor, in particular for the production of microorganisms, according to the preamble of claim 1, a biogas plant with at least one photobioreactor according to the preamble of claim 29, a reactor for the gasification of fuels according to the preamble of claim 30, a reactor container for a photobioreactor according to the preamble of claim 31 and a method for the production of microorganisms, in particular microalgae, according to the preamble of claim 32.
- Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic microorganisms characterized by simple cell material. Depending on the species, the size of the microalgae can vary from a few micrometers to several hundred micrometers (pm). Microalgae can either live as single cells or form colonies. Depending on their size, microalgae can be divided into four main categories: microplankton (20 - 1000 pm), nanoplankton (2 - 100 pm), ultraplankton (0.5 - 15 pm) and picoplankton (0.2 - 2 pm). Important types of microalgae for industrial production include Chlorella vulgaris, Spirulina (Arthrospira) and Nannochloropsis, to name just a few.
- microalgae Due to their morphological and physiological properties, microalgae are used in various biotechnological processes, such as the production of antioxidants, drugs, immunostimulants, biofuels, peptides, polymers, toxins, sterols and dietary supplements, to name just a few.
- valuable molecules and compounds such as fat, oil, polyunsaturated fatty acids, natural dyes, various polysaccharides, pigments, bioactive molecules, etc. can also be obtained from microalgae.
- carbohydrates are also valuable raw materials for microalgae.
- microalgae proteins are of high value and comparable to conventional plant proteins. The simple cellular structure of microalgae also allows for easier genetic manipulation compared to, for example, plants.
- the most important criteria affecting the quality of the microalgae biomass produced are the selection of the microalgae, the selection of the appropriate bioreactor system, the selection of the optimal conditions for microalgae cultivation, and the selection of the process for separating the desired microbial product.
- the conditions of microalgae cultivation in a bioreactor and the selected bioreactor system therefore have a major impact on the production of microalgae.
- Biotechnological microalgae production takes place in open or closed bioreactor systems. Natural watercourses, lakes and lagoons as well as man-made channels and pools are mostly used as open systems.
- bioreactors with the help of which microorganisms such as microalgae can be produced, i.e. cultivated and multiplied, are often also referred to as photobioreactors, since they use carbon dioxide (CO2) and light in a known manner for the growth and multiplication of microorganisms to carry out photosynthesis.
- CO2 carbon dioxide
- a closed photobioreactor for the production of phytoplankton is already known from EP 3 041 924 B2, in which a housing contains a nutrient solution and several vertically aligned plates which are arranged at a horizontal distance from one another and which should not extend to the opposite wall and from which at least a part is attached to the top of the housing to a vertically meandering form flow.
- the panels are attached alternately either to the bottom or to the top of the housing, with lighting means being attached to the end faces of the panels located in the region of the attachment.
- the plates themselves consist of a transparent solid material in which light-scattering particles are embedded with such a particle density that the density of the light emission over the surface of the plate is approximately constant.
- such a large-scale production plant is relatively complex in construction and therefore expensive to manufacture.
- EP 2 326 706 B1 discloses a closed photobioreactor for rearing and reproducing microorganisms, which has a tank system with a nutrient suspension, the tank system having a vertical meandering system formed by at least partially translucent partition walls in order to ensure a substantially vertical flow of the nutrient suspension in to reach the pool area.
- the dividing walls here are hollow and filled with a dispersive liquid for dissipating light into the nutrient suspension.
- the object of the present invention is to create a photobioreactor, in particular for the production of microorganisms, most preferably microalgae, which is structurally simple, which is also easy to maintain and with which a high yield in connection with a high-quality product is achievable.
- Another object of the present invention is to provide a suitable reactor vessel for such a photobioreactor.
- a photobioreactor in particular for the production of microorganisms, most preferably microalgae, is provided, the photobioreactor being designed as a closed reactor which has a plurality of reactor containers which are open at the top and are equipped with at least one or one one-part or multi-part, preferably removable, top wall of the photobioreactor are closed (preferably sealed gas and / or liquid-tight) and in which a nutrient medium can be accommodated.
- the basic function of the ceiling wall is that of a lid to reduce contamination of the nutrient medium or produced microorganisms with impurities (e.g. airborne solid particles, bacteria, spores, etc.), resulting in high quality of produced microorganisms.
- the top wall can preferably be opened at any time in order to facilitate access to the nutrient or growth medium and to facilitate cleaning of the reactor vessels.
- a nutrient medium is understood here as meaning any suitable liquid growth medium which is inoculated with nutrients in order to initiate the production of the microorganisms desired in each case. In the case of microalgae, for example, this can be reverse osmosis water that has been inoculated with nutrients.
- At least some of the reactor vessels, preferably all the reactor vessels, of the photobioreactor are designed as individual vessels which, viewed in cross section, each have a U-shape with a front wall extending in the direction of the vertical axis and a front wall spaced apart from it in the longitudinal direction and also extending in the direction of the vertical axis Has rear wall, which are connected to each other on the bottom side by a bottom wall.
- the reactor vessels of the photobioreactor are arranged one behind the other, viewed in the longitudinal direction of the photobioreactor (or flow direction of the nutrient medium), in such a way that a front reactor vessel, viewed in the longitudinal direction, has a rear wall that is translucent at least in some areas, forming a gap or gap spacing adjoins an at least partially translucent front wall of a rear reactor vessel viewed in the longitudinal direction, the free end areas of the front and rear walls adjoining one another to form the gap having a common overflow wall area closing the gap from above in relation to the direction of the vertical axis, which at least one vessel overflow opening between the adjacent reactor vessels.
- the nutrient medium can then flow via this container overflow opening from a reactor container at the front, seen in the direction of flow, into a reactor container at the rear, on the other hand.
- the front wall and the rear wall of the reactor vessel or the reactor vessel are preferably rectangular and/or plate-shaped.
- the overflow wall area which can also be referred to as an overflow wall area element, extends up to the top wall and is adjacent to it. This adjoining preferably takes place in such a way that the overflow wall area adjoins the top wall in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it (preferably detachably connected).
- At least one light-emitting element is accommodated in the gap between adjacent reactor vessels (and thus below the overflow wall area, viewed in the direction of the vertical axis), by means of which light is transmitted through the respectively assigned front and/or rear wall, which is designed to be at least partially translucent, into one of the two adjacent reactor vessels or into both adjacent reactor vessels can be radiated.
- an intermediate wall is provided, preferably connected to the base wall and/or rectangular and/or plate-shaped, which extends from the base wall in the direction of the vertical axis upwards to the top wall and adjoins it, preferably gas and/or is adjacent to it in a liquid-tight manner and/or possibly even connected to it (preferably detachably connected), so that the partition wall divides the reactor vessel, in relation to the longitudinal direction or flow direction, into a front reactor chamber and a rear reactor chamber.
- At least one through-flow opening between the front and rear reactor chambers is provided in the partition wall, in the adjoining and/or connection area of the partition wall to the base wall near the bottom wall.
- At least one or at least part of the reactor vessel also has at least one feed device, by means of which a CO2-containing medium can be introduced from outside the reactor vessel into at least one reactor vessel, with the CO2-containing medium being a CO2-containing gas or from a CO2-containing gas produced is CO2.
- the particular advantage of the solution according to the invention is that a plurality of essentially individual reactor vessels, preferably designed as identical parts, can be provided here, which can be produced easily, for example could also be produced using 3D printing.
- the individual reactor vessels can be joined together in basically any number and order to form a desired photobioreactor, with the joining then taking place in such a way that in a gap or space between the respective rear wall and front wall of adjacent reactor vessels in an advantageous dual function at the same time the for the light-giving lighting elements required for photosynthesis can be arranged easily and reliably.
- the gap or intermediate space between the adjoining reactor vessels is quickly accessible in a simple manner, in particular also in connection with maintenance and assembly work, so that lighting elements with their luminous bodies can be exchanged and replaced in a simple manner.
- a technically complex solution according to the prior art in which lighting elements are to be arranged on the end face of plates, in which light-scattering particles are also to be embedded in a particularly complex manner in a specific particle density, can thus be completely dispensed with with the solution according to the invention as well as on the provision of disperse liquids in hollow partitions, which is also known from the prior art.
- the lighting means only have to be arranged at the desired height in the gap accessible from the outside between the front and rear walls of adjacent reactor vessels.
- This solution also has the advantage over the solutions of the prior art that the illumination or lighting of the reactor containers or reactor chambers can be individually adapted and changed in a simple manner. For this it is sufficient, for example, the arrangement and Change alignment of the light-emitting elements, which can be done easily from outside the reactor vessel only by engaging in the gap between the adjacent reactor vessels.
- the respective lighting conditions inside the reactor vessels can be easily specified, for example to the effect that areas of different brightness are formed when viewed in the direction of flow, which is advantageous for the growth of microorganisms, in particular microalgae, and is explained in more detail below.
- the solution according to the invention with the individual reactor vessels also has the advantage that in the event of any damage to an individual reactor vessel or individual parts of a reactor vessel, only this individual reactor vessel has to be replaced.
- a particularly advantageous connection between the adjacent reactor vessels is the common overflow wall area that closes the gap from above and, as will be explained in more detail below, is formed integrally with one or possibly even both of the adjacent reactor vessels can be or alternatively can be formed by a separate component.
- the feed device by means of which a CO2-containing medium can be introduced from outside the reactor vessel into at least one reactor vessel, with the CO2-containing medium being a CO2-containing gas or CO2 obtained from a CO2-containing gas, also causes CO2 or a CO2-containing gas can be introduced into the reactor vessel or vessels in a targeted manner, which has a particularly advantageous effect on photosynthesis.
- a U-shaped container naturally also includes V-shaped and thus tapered container configurations, in which the bottom wall is formed by the tip and the areas directly adjoining it.
- the CO2-containing gas can in principle be any CO2-containing exhaust gas produced during combustion, for example during the combustion of fuels, in particular exhaust gas from a power plant or an industrial plant.
- a CO2-containing biogas that is obtained by fermenting biomass in a biogas plant is particularly suitable as a CO2-containing gas.
- the biogas is produced there by a preferred anaerobic decomposition of organic material by microorganisms, releasing methane and - the product desired here - carbon dioxide (CO2), for example in at least one fermenter of the biogas plant.
- Biogas production essentially takes place in four consecutive stages: In the hydrolysis phase, the solid substances (proteins, fats, carbohydrates) are broken down (hydrolyzed) by bacterial enzymes into simpler components (e.g.
- the dissolved substances are further broken down into organic acids (acetic acid, propionic acid, butyric acid), lower alcohols, aldehydes, hydrogen, carbon dioxide and other gases such as ammonia and hydrogen sulfide.
- the acidification happens very quickly until the bacteria through their own degradation products in their degradation process are inhibited (low pH value).
- the intermediate products are further converted to acetic acid.
- the end products methane and carbon dioxide are formed from acetic acid, hydrogen and carbon dioxide in a strictly anaerobic environment, preferably at a pH of 6.7 to 8.0.
- Biogas usually consists of about 40 to 75% methane and about 25 to 60% carbon dioxide.
- the CO2-containing gas is a CO2-containing synthesis gas from a reactor for the gasification of fuels, in particular for the gasification of carbon-containing solid fuels (for example biomass and here in particular wood or similar substances).
- thermo-chemical biomass gasification is a process that aims to convert a biogenic solid fuel into a combustible gas as completely as possible under the influence of heat.
- the biomass is reacted with a gasification agent (air, oxygen, water vapor or carbon dioxide) that introduces bound or free oxygen into the process.
- Thermal decomposition and partial oxidation produce a product gas which, depending on the starting material, reaction conditions and gasification agent, mainly consists of different concentrations of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water vapor (H2O), methane (CH4) and - in the case of gasification with air - nitrogen (N2).
- H2 hydrogen
- CO carbon monoxide
- CO2 carbon dioxide
- H2O water vapor
- N2 methane
- charcoal or ash with different residual carbon contents and condensable low-molecular hydrocarbons which are usually collectively referred to as tars, are produced as products of incomplete gasification.
- the gasification process consists of 4 phases, namely drying, pyrolysis, oxidation and reduction.
- the proportion of CO2 in the synthesis gas is less than that in the biogas and is usually between 10 and 30%, also depending on the selected fuel and/or gasification agent.
- a gas scrubber by means of which the CO2-containing gas can be separated from the gas (biogas or synthesis gas) by gas scrubbing, preferably by chemical absorption.
- the gas scrubber can have an absorber column for this purpose, for example a countercurrent absorber column, in which the CO2 present in the gas is absorbed by a solvent.
- a stripping column is then preferably provided as a further component of the gas scrubber, in which the CO2 can be separated from the solvent.
- the CO2 present in the gas is preferably first absorbed by a solvent in an absorber column and then the CO2 is separated off from the solvent in a stripping column.
- the gas can also be pre-cleaned before the gas is fed into the absorber column, for example by feeding the raw gas into a gas washing column equipped with packing and by-gases, for example H2S and traces of NH3 in the case of biogas, being washed out.
- a gas washing column equipped with packing and by-gases, for example H2S and traces of NH3 in the case of biogas, being washed out.
- the term "column” is here, as well as below, always to be understood in a broad sense and should expressly include any apparatus with which the desired operation can be carried out, ie not only apparatus with but also without internals.
- a steam feed device being provided by means of which steam, preferably steam, can be introduced into the stripping column, whereby the CO2 is released and is discharged, preferably at the top of the column.
- steam preferably steam
- the CO2-free solvent can be drawn off from the stripping column by means of a withdrawal device and returned to the countercurrent absorber column, because this ensures that the CO2-free solvent is then removed from the stripping column and returned to the absorber column is returned.
- the preferred integration or coupling of the photobioreactor in a biogas plant and/or in a reactor for the gasification of fuels, in particular for the gasification of carbonaceous solid fuels can achieve an advantageous synergistic effect in that the existing or emerging CO2 is supplied to the photobioreactor, in which it is required for the implementation of photosynthesis.
- CO2 or the CO2-containing gas can be fed in continuously, for example in such a way that the CO2 or the CO2-containing gas is continuously introduced, preferably injected, into the selected reactor container or containers.
- a pulsation device is provided, by means of which the CO2 and/or the CO2-containing gas can be introduced into the at least one reactor vessel in pulses or pulsations, preferably in such a way that individual gas bubbles with a size of less than 3 cm, preferably from 3 ⁇ m to 1 ⁇ m, 0 cm, most preferably from 20 ⁇ m to 1.0 cm, can be introduced into the at least one reactor vessel.
- the size of these gas bubbles is perfectly adequate to achieve adequate mixing of the nutrient medium with the CO2 in the respective reactor vessel.
- the desired very fine distribution of the CO2 can be controlled very easily, above all by the pulse frequency and/or the arrangement of the feed device, in particular by providing a plurality of feed nozzles, and cavitation damage to the reactor vessel, such as reliably avoid them, especially when there are large gas bubbles.
- a wide variety of substrates are used in biogas plants, such as liquid manure, corn silage or organic waste. These contain water and organic compounds such as carbohydrates (sugar, starch, hemicellulose, cellulose), proteins, fats and other compounds in varying proportions. A large proportion of these organic compounds are broken down by microorganisms during the anaerobic biogas process. As already mentioned, the most important degradation products in terms of quantity are methane (CH4) and carbon dioxide (CO2). In addition, small amounts such as hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3) are initially included. The degradation processes turn the viscous to solid substrate into liquid to viscous digestate with a high water content, which also contains significant amounts of nitrogen, phosphorus, potassium, sulfur and trace elements.
- CH4 methane
- CO2 carbon dioxide
- H2S hydrogen sulfide
- NH3 ammonia
- Digestate can therefore be regarded as a high-quality organic fertiliser. Accordingly, according to a further particularly preferred embodiment, it is particularly advantageous that a metering device is provided, by means of which fermentation residue from the biogas plant, in particular from a post-fermenter of a biogas plant, can be metered into at least one reactor container, preferably controlled by a control device as a function of a predetermined pH Value in the nutrient medium, i.e. depending on a pH value in the nutrient medium that is optimal for algae growth. This pH value is preferably around 7 to 8. The controlled addition of the digestate thus adds a fertilizer to the nutrient medium, which considerably promotes the growth of algae.
- the base wall which is preferably curved in an arc shape, the intermediate wall, the front wall, the rear wall and the overflow wall area of at least one or at least a part of the reactor vessels, preferably of all reactor vessels, is between two in Transversely opposite, preferably rectangular and/or plate-shaped, side walls and adjoin them, in particular adjoin gas-tight and/or liquid-tight and/or are possibly even connected to them (preferably detachably connected).
- the side walls each extend up to the top wall and border on this in order to provide the overall closed structure of the reactor vessel.
- the side walls adjoin the top wall in particular in a gas-tight and/or liquid-tight manner. Alternatively or additionally, the side walls can even be connected to the top wall.
- a configuration is particularly preferred in which the bottom wall of the reactor vessel is curved in an arc shape, the apex of the curvature being located at the lowest point of the reactor vessel, viewed in the direction of the vertical axis.
- a particularly advantageous geometry results, which follows the course of the flow and has no dead zones in which material, for example algae material, can accumulate in an undesired manner.
- the opposite, preferably rectangular and/or plate-shaped side walls extend downwards in the direction of the vertical axis at least as far as the apex of the bottom wall and form a ground contact area. In this way, in spite of the arched base wall area, overall stable reactor vessels are made available.
- each individual reactor vessel designed as an individual vessel has two separate opposite side walls. Because, as already described above, a separate component that is particularly easy to handle is thereby formed. In principle or alternatively, however, there is of course also the possibility that two opposite, large side walls form the side walls for several or all reactor vessels. This does not stand in the way of the individual container concept, which in this embodiment is then formed by the front wall, the intermediate wall and the rear wall.
- the front wall or the rear wall of the reactor vessel which is or are assigned lighting elements, to be translucent at least in this area of assignment.
- a structure in which at least one or at least part of the reactor vessel and/or the top wall is/are translucent as a whole, preferably made of a translucent glass or plastic material, is particularly advantageous and easy to manufacture.
- front wall and/or the rear wall and/or the intermediate wall and/or the overflow wall area and/or the side walls are rectangular and/or plate-shaped.
- Such rectangular and/or plate-shaped wall elements can be produced easily and allow an overall simple construction of the reactor vessel, in particular with regard to the formation of identical parts.
- the one-part or multi-part overflow wall area can, for example, be formed integrally with the front wall and/or the rear wall of a reactor vessel, in particular with their free end areas.
- the overflow wall area can, for example, be formed integrally with either the front wall or the rear wall of a reactor vessel, in particular with their free end areas.
- a free end area of a rear wall or front wall of an immediately adjacent reactor vessel is then also connected to the overflow wall area.
- the overflow wall area then forms an integral part of a single reactor vessel and the associated wall area of the adjoining reactor vessel can then be connected very simply to the overflow wall area. This reduces the variety of components.
- integral composite solutions can be produced easily and inexpensively.
- the overflow wall area is designed in two parts and has both a front wall and a rear wall overflow wall area element that can be connected to one another.
- the overflow wall area could also be designed in one piece with both the front wall and the rear wall in the integral design and the interface, in the event that individual reactor areas should be separated at all, could be provided somewhere else, i.e. not in the area of the Overcurrent wall area will be provided.
- An integral design within the meaning of the two paragraphs above preferably means a material-uniform and/or one-piece connection between the overflow wall area (or its individual elements) and the front and/or rear wall of adjacent reactor vessels, so that these reactor vessels then form modules, which can be easily installed as part of final assembly.
- the photobioreactor according to the invention with its several reactor containers can of course also be designed in one piece overall, for example produced in one piece and with the same material using the 3D printing process.
- the individual reactor vessels then form an overall cohesive structure.
- the overflow wall area can also be formed by a one-part or multi-part separate component which can be or is firmly connected to the front wall and/or to the rear wall of the two adjacent reactor vessels, in particular with their free end areas will.
- the overflow wall area is formed by a separate component or by a plurality of separate components, the or with the Front wall and / or the rear wall of the respective reactor vessel or the respective reactor vessel are connected as part of a pre-assembly, so that these pre-assembled reactor vessels then form pre-assembly modules that are only installed as part of a subsequent final assembly.
- the overflow wall area is formed by a peripheral frame with a container overflow opening surrounded by the frame.
- a peripheral frame ensures that the overflow wall area is particularly stable.
- a frame part area that is lower in the direction of the vertical axis forms a connection area for the free end area of the front wall and/or the rear wall of the respectively assigned reactor vessel and/or that an upper frame part area in the direction of the vertical axis adjoins the top wall, in particular gas and/or in a liquid-tight manner and/or possibly even connected to it (preferably detachably connected).
- the overflow wall area can also have at least one flow guide element projecting into the container overflow opening and/or a plurality of container overflow openings, preferably lying next to one another in the transverse direction.
- the multiple container overflow openings can have the same or different shapes. According to a particularly preferred embodiment, it is provided that in order to form a plurality of container overflow openings, at least one connecting web running between frame parts, preferably at least one running in the vertical axis direction and between opposite frame parts in the vertical axis direction, is provided, in particular in a dual function as a flow guide element.
- Such an arrangement with at least one flow guide element and/or with several overflow openings and/or with at least one connecting web leads to advantageous smaller turbulences and turbulences in the area of the overflow wall area, which has a particularly advantageous effect on the flow guidance and distribution of the microorganisms produced in the nutrient medium , since this counteracts any tendency to settling or accumulation that might otherwise be present.
- different shapes of the container overflow openings can also be formed, which can also contribute in a targeted manner to forming certain desired flow conditions in the overflow wall area.
- the at least one lighting element can be designed in different ways and, for example, have one or more lighting elements whose beam angle and thus light cone are either fixed or adjustable when the at least lighting element is installed.
- the illumination or illumination of the respective reactor chambers of the reactor vessels can be adapted and/or changed in an advantageous manner.
- the term “lighting element” within the meaning of the invention is expressly to be interpreted in a general manner and can be understood to include all suitable lighting means, such as LEDs and/or OLEDs.
- Incandescent lamps, halogen spotlights or fluorescent tubes can also be understood just as well.
- the lighting elements used according to the invention for example LED lights, emit light with an optimum wavelength and intensity, which is matched to the growth of the respective microorganisms, and are preferably also characterized by high energy efficiency.
- the at least one light-emitting element is arranged in the gap between the adjacent reactor vessels in such a way that in the at least one reactor chamber illuminated by the at least one light-emitting element, the adjacent reactor vessels are illuminated with different levels of brightness, in particular as defined light/dark areas , can be trained or are being trained. It is particularly preferred if areas that are illuminated with different levels of brightness and lie one behind the other in the direction of flow, in particular as defined light/dark areas, are formed. This is based on the finding by the inventors that it is of particular advantage when cultivating and multiplying microorganisms, in particular microalgae, not to illuminate continuously and uniformly as seen in the direction of flow.
- An arrangement in which several light-emitting elements are accommodated spaced apart from one another in the vertical axis direction and/or in the transverse direction in the gap between the adjoining reactor vessels is particularly advantageous for the formation of such differently brightly illuminated areas, but also in general.
- spaced apart in the vertical axis direction and/or in the transverse direction it is possible to achieve advantageous lighting and illumination of the individual, different regions of the reactor chambers that is precisely tailored to the respectively desired individual case.
- a plurality of rows of luminous elements are formed which extend in the transverse direction and are spaced apart from one another in the direction of the vertical axis, preferably evenly spaced apart from one another.
- the rows of light elements extending in the transverse direction are formed by a plurality of light elements spaced apart from one another and/or by light strips.
- the distance between the light-emitting elements, in particular the rows of light-emitting elements is between 10 and 40 cm, preferably between 15 and 30 cm, in the direction of the vertical axis.
- a wide variety of lighting conditions can be set and achieved in the individual reactor vessels or in their reactor chambers.
- this can be arranged in the direction of the vertical axis spaced and successive light-emitting elements or rows of light-emitting elements that a light-emitting element / a row of light-emitting elements or a first part of Light-emitting elements/rows of light-emitting elements emits light through the rear wall (alternatively front wall) of the front (alternatively rear) reactor vessel, while the next light-emitting element/light-emitting element row in the direction of the vertical axis or the next part of the light-emitting elements/light-element rows in the vertical-axis direction emits light through the front wall (alternatively the rear wall) of a rear ( alternatively front) reactor vessel emits.
- Such an arrangement would of course also be possible as an alternative or in addition in relation to the transverse direction.
- the light-emitting elements or rows of light-emitting elements can emit light both through the rear wall of a front reactor vessel and through the front wall of a rear reactor vessel.
- Other arrangements in groups are also possible in principle.
- lighting elements can also be arranged on the ceiling wall, for example on the underside of the ceiling wall. Alternatively or additionally, however, lighting elements can also be arranged on the outside and top of the ceiling wall, specifically in connection with the preferably used translucent ceiling walls.
- a stiffening element can be provided in the gap between the adjacent reactor vessels in the transition area from the front and/or rear wall to the bottom wall, preferably a stiffening element closing the gap downwards, which extends over a predetermined length in the transverse direction, in particular in Transverse direction extends completely between opposite side walls and is adjacent there.
- Such an additional stiffening element which is spaced below the overflow wall area, serves to stabilize the structure as a whole.
- the intermediate wall in the wall area close to the bottom wall, can have a frame area running all the way around the edge with an intermediate wall through-flow opening surrounded by the frame area. It is preferably provided that a lower frame portion in the direction of the vertical axis adjoins the bottom wall, in particular adjoins it in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is connected to it (preferably detachably connected).
- the partition preferably has at least one flow guide element protruding into the partition through-flow opening and/or a plurality of partition through-flow openings, preferably lying next to one another in the transverse direction.
- the several intermediate wall flow openings have the same or different shapes.
- at least one connecting web running between frame parts preferably at least one running in the vertical axis direction and between opposite frame parts in the vertical axis direction, is provided for the formation of several intermediate wall flow openings, in particular in a dual function as a flow guide element.
- At least one or at least a part of The reactor vessel has at least one feed nozzle as the feed device, preferably a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction as the feed device.
- An embodiment is particularly preferred in which at least one or at least some of the reactor vessels, preferably all of the reactor vessels, has a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction, by means of which a medium, in particular CO2 or a medium containing CO2, is fed from outside the reactor vessel into can be introduced into the reactor vessel.
- a configuration is particularly preferred in which the at least one feed nozzle, preferably a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction, is arranged in the area of the reactor vessel near the bottom wall, specifically preferably in the area of the rear reactor chamber on the bottom wall and/or on the rear wall is.
- feed nozzles of this type with which a predetermined medium, in particular CO2 or a medium containing CO2, can be introduced into the reactor vessel from outside the reactor vessel, photosynthesis can be supported in an advantageous manner. Due to the injection in the area of the reactor vessel close to the bottom wall, and here preferably in the area of the rear reactor chamber on the bottom wall or on the rear wall, it is also advantageously achieved that no material can accumulate there.
- the at least one feed nozzle is particularly preferably aligned with its orifice in the direction of flow, so that when the medium is injected, the flow of the nutrient medium is supported in the direction of flow.
- the photobioreactor is further preferably designed in such a way that an inlet for the nutrient medium is provided on the front reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, preferably in the top wall and/or in the front wall and/or in the side wall of the front reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction which is preferably an inlet by means of which the nutrient medium can be fed to the front reactor chamber of the foremost reactor vessel.
- This inlet is preferably coupled to a conveying device, by means of which a part of the nutrient medium, preferably a part of the nutrient medium drawn off from a rear area of the photobioreactor, most preferably a part of the nutrient medium drawn off from the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, can be fed to the front reactor vessel is.
- the conveying device serves at the same time as a circulating device for the liquid nutrient medium.
- the liquid nutrient medium in the photobioreactor should be circulated with a conveying device of whatever type in such a way that a vertically meandering flow through the individual reactor containers is formed.
- the conveying device can also be formed by a conventional pump, which, however, has the disadvantage that the cell walls of the cultured microorganisms may be damaged.
- the conveying device is formed, according to a particularly preferred embodiment, by an air lifting arrangement, in which a working medium, preferably air, most preferably air enriched with CO2 and/or filtered, is introduced into a nutrient medium line leading to the inlet. so that the working medium promotes the nutrient medium in the direction of the inlet, in particular entrains it in the manner of a carrier medium and promotes it in the direction of the inlet.
- the lifting arrangement is referred to here as an "air" lifting arrangement, but this does not imply any restriction to the preferably gaseous working medium used.
- air instead of air as the working medium, another carrier medium, for example an inert gas, can also be used, to name just another example of a working medium.
- an outlet for the nutrient medium is provided on the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, preferably in the top wall and/or in the rear wall and/or in the side wall of the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction.
- the outlet is preferably designed in such a way that it can be used to discharge the nutrient medium from the rear reactor chamber of the rearmost reactor vessel.
- the outlet is designed here, for example, as a drain, in particular as an overflow, and/or is coupled to an extraction device, by means of which the nutrient medium can be extracted from the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, in particular depending on the density of the Photobioreactor, for example in the rearmost reactor vessel, microorganisms generated is deductible.
- the outlet is more preferably downstream of an endless belt filter, in particular a self-cleaning endless belt filter, in which an endless filter cloth is circulated between a filtering section and a section in which the filtered product is removed from the filter cloth.
- an endless belt filter in particular a self-cleaning endless belt filter, in which an endless filter cloth is circulated between a filtering section and a section in which the filtered product is removed from the filter cloth.
- the photobioreactor is operated in a closed circuit with regard to the liquid nutrient medium, i.e. the nutrient medium preferably present at the end of the photobioreactor and provided with microorganisms or microalgae is fed back to the inlet and this process is repeated until the desired density of the respective product is reached and renewed (partial) rejection can take place. It is further understood that due to the consumption of the nutrient medium, nutrient medium must of course be periodically replenished.
- a heating and/or cooling element is provided on the outside of at least one reactor vessel, preferably on the bottom wall and/or in the area near the bottom wall of the front wall and/or the rear wall and/or the side walls of at least one reactor vessel be arranged, by means of which the temperature of the nutrient medium accommodated in the reactor vessel can be controlled.
- the top wall which is designed in one or more parts, is preferably designed in the form of a plate, so that it can be easily handled, for example, in connection with lifting it off.
- the ceiling wall is provided with at least one ventilation device, preferably with at least one ventilation fan, by means of which a gas, in particular oxygen-containing gas, accumulating between the ceiling wall and the nutrient medium can be removed from the interior of the photobioreactor, in particular from the reactor vessels, is removable, it being preferably provided that each reactor vessel is assigned an aeration device on the top wall side. This makes it possible in particular to extract the oxygen that is generated between the ceiling wall and the nutrient medium.
- a ventilation device also has the advantage that condensation on the ceiling wall is minimized, which reduces cleaning and maintenance costs.
- all reactor vessels have the same U-shaped basic structure with a front wall and a rear wall of essentially the same height, both of which have a gap distance to the top wall and both of which extend from the extending up to the ceiling wall and adjoining the partition wall.
- the gap distance to the top wall in the adjoining area of two reactor vessels is bridged by the overflow wall area, which extends to the top wall and borders on it.
- the front wall of the foremost reactor vessel in the longitudinal direction or through-flow direction has a first wall-like and/or plate-like bridging element, which extends to the top wall and is adjacent there.
- the rear wall of the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or direction of flow has a second wall-like and/or plate-like bridging element which extends to the top wall and is adjacent there. It is also provided that the first and second wall-like and/or plate-like bridging element, like all existing front walls, intermediate walls and rear walls as well as the at least one overflow wall area, extends in the transverse direction between the side walls, which also extend to the top wall and adjoin there, and there adjacent, so that when the ceiling wall is mounted, a closed reactor is trained. With a structure of this type, the reactor vessels are essentially designed as identical parts, so that production and manufacture are significantly simplified.
- adjacent of components to other components is preferably understood to mean that the components are in direct contact with one another and/or without a gap abut one another, that is to say the components are in direct contact with one another when they abut and, for example, one wall abuts the other wall in a contact connection and is therefore adjacent to it.
- each of these contact connections can be gas-tight and/or liquid-tight.
- this connection can preferably be designed as a detachable connection, for example as a form-fit and/or snap-in connection, to give just one example to name.
- a detachable connection for example as a form-fit and/or snap-in connection
- the reactor vessel according to the invention for a photobioreactor is characterized in that the reactor vessel is designed as an upwardly open vessel which, viewed in cross section, has an LI shape with a vertical axis direction extending, preferably rectangular and/or plate-shaped front wall and a preferably rectangular and/or plate-shaped rear wall spaced apart from it in the longitudinal direction and also extending in the direction of the vertical axis, which are connected to one another on the bottom side by a bottom wall.
- a partition wall preferably connected to the bottom wall and/or rectangular and/or plate-shaped, which extends upwards from the bottom wall in the direction of the vertical axis, so that the partition wall Reactor vessel, based on the longitudinal direction, divided into a front reactor chamber and a rear reactor chamber. At least one through-flow opening between the front and rear reactor chambers is provided in the partition wall in the adjoining and/or connection area of the partition wall to the base wall near the bottom wall.
- such a reactor vessel is characterized by a very compact and simple design, with this reactor vessel as a single vessel being easily combined with other reactor vessels of the same type or of a similar type in order to form a photobioreactor with a desired number of cascaded reactor vessels arranged one behind the other.
- the reactor vessel in particular the free end area of the front wall and/or the rear wall of the reactor vessel, can be assigned a one-part or multi-part overflow wall area, for example integrally connected thereto or as a separate component connected thereto, the overflow wall portion extending transversely across the width of the reactor vessel and having at least one vessel overflow opening.
- the reactor vessel with side walls lying opposite one another in the transverse direction, so that the bottom wall, which is preferably curved in an arc shape, the intermediate wall, the front wall, the rear wall and the overflow wall area of the reactor vessel extend between the two side walls lying opposite one another in the transverse direction and on these adjoin, in particular adjoin gas-tight and/or liquid-tight there and/or are connected to these.
- the side walls are again preferably rectangular and/or plate-shaped.
- the bottom wall of the reactor vessel is curved in an arc shape, with the apex of the curve being located at the lowest point of the reactor vessel in the direction of the vertical axis.
- the opposing side walls which are preferably rectangular and/or plate-shaped, extend in the direction of the vertical axis Viewed at least down to the apex of the bottom wall, they form a ground contact area.
- reactor vessel also applies to the other particularly preferred embodiment of the reactor vessel as being translucent overall, preferably made of a translucent glass or plastic material.
- At least one feed nozzle preferably a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction
- a medium in particular CO2 or a medium containing CO2
- the at least one feed nozzle is arranged in the area of the reactor vessel near the bottom wall, specifically preferably in the area of the rear reactor chamber on the bottom wall and/or on the rear wall.
- the reactor vessel which is open at the top as such, can be closed by at least one, preferably plate-shaped and/or removable, top wall, preferably gas-tight and/or liquid-tight, in order to create a closed reactor vessel, in particular in connection with a photobioreactor consisting of several reactor vessels.
- the reaction vessel also preferably has a U-shaped basic structure with a front wall and a rear wall of essentially the same height, both of which have a gap distance to the top wall and both of which are surmounted by the intermediate wall that extends to the top wall and is adjacent there.
- the gap distance can be bridged by an overflow wall area and/or by a wall and/or plate-like bridging element which, in the mounted state, extends to the top wall and is adjacent to it.
- the wall and / or plate-like The bridging element and/or the overflow wall area in the installed state extends in the transverse direction between the side walls which also extend up to the top wall and border there and adjoins them, so that when the top wall is installed a closed reactor vessel is formed.
- the invention claims a biogas plant with at least one photobioreactor according to the invention or a reactor for the gasification of fuels, in particular for the gasification of carbonaceous solid fuels, with at least one photobioreactor according to the invention.
- a method according to the invention for the production of microorganisms, in particular microalgae, by means of a photobioreactor, in particular by means of a photobioreactor as described above is proposed, in which the photobioreactor is designed as a closed reactor which has a plurality of reactor containers which are open at the top are closed with a one-part or multi-part, preferably removable, top wall of the photobioreactor, preferably are closed gas-tight and/or liquid-tight, and in which a nutrient medium is accommodated.
- At least part of the reactor vessel is designed as an individual vessel which, viewed in cross section, has a U-shape with a front wall extending in the direction of the vertical axis and a rear wall which is spaced apart from it in the longitudinal direction and also extends in the direction of the vertical axis and which has a bottom wall on the bottom side are connected to each other.
- the reactor vessels of the photobioreactor are arranged one behind the other, viewed in the longitudinal direction of the photobioreactor (or flow direction of the nutrient medium), in such a way that a front reactor vessel, viewed in the longitudinal direction, with a rear wall that is translucent at least in some areas, forming a gap or gap spacing, is attached to a at least partially translucent front wall seen in the longitudinal direction the rear reactor vessel, the free end areas of the front and rear walls adjoining one another to form the gap having a common overflow wall area which closes the gap from above in relation to the direction of the vertical axis and which has at least one vessel overflow opening between the adjacent reactor vessels .
- the nutrient medium can then flow via this container overflow opening from a reactor container at the front, seen in the direction of flow, into a reactor container at the rear, on the other hand.
- the front wall and the rear wall of the reactor vessel or the reactor vessel are preferably rectangular and/or plate-shaped.
- the overflow wall area which can also be referred to as an overflow wall area element, extends to the ceiling wall and is adjacent to it. This adjoining preferably takes place in such a way that the overflow wall area adjoins the top wall in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it, preferably detachably connected.
- At least one light-emitting element is accommodated in the gap between adjacent reactor vessels (and thus below the overflow wall area, viewed in the direction of the vertical axis), by means of which light is transmitted through the respectively assigned front and/or rear wall, which is designed to be at least partially translucent, into one of the two adjacent reactor vessels or into both adjacent reactor vessels can be radiated.
- an intermediate wall is provided, preferably connected to the base wall and/or rectangular and/or plate-shaped, which extends from the base wall in the direction of the vertical axis upwards to the top wall and adjoins it, preferably gas and/or is adjacent to it in a liquid-tight manner and/or possibly even connected to it (preferably detachably connected), so that the partition wall divides the reactor vessel, in relation to the longitudinal direction or flow direction, into a front reactor chamber and a rear reactor chamber.
- the intermediate wall in the adjoining and/or connecting area of the intermediate wall to the floor wall near the floor wall, there is at least one Provided intermediate wall flow opening between the front and the rear reactor chamber.
- a nutrient medium accommodated in the front reactor chamber of a front reactor vessel can flow through the at least one intermediate wall flow opening into the rear reactor chamber of the front reactor vessel and then further upwards from the rear reactor chamber of the front reactor vessel or through the at least one vessel - Flow through an overflow opening into a front reactor chamber of a rear reactor vessel (vertically meandering flow), so that a nutrient medium received in the front reactor chamber of a front reactor vessel flows through the at least one intermediate wall flow opening into the rear reactor chamber of the front reactor vessel and further from the rear Reactor chamber of the front reactor vessel flows through the at least one vessel overflow opening into a front reactor chamber of a rear reactor vessel (vertical meandering flow).
- FIG. 1 shows a schematic front view of an exemplary photobioreactor according to the invention with a view of the foremost reactor vessel in the direction of arrow Z in FIG. 2a,
- Figure 2a shows a schematic longitudinal cross section along the line A-A of Figure 1
- FIG. 2b shows a schematic perspective sectional view of the photobioreactor from FIG. 2b with some features omitted
- FIG. 3a shows a schematic exemplary embodiment of an overflow wall area formed by a separate component
- Figure 3b is a schematic sectional view along the line C-C of Figure 3a
- FIG. 3c shows a schematic representation of a further alternative embodiment of the overflow wall area
- FIG. 4a shows a schematic detailed illustration of a bridging element forming an outlet
- Figure 4b shows a section along the line D-D of Figure 4a
- FIG. 5 shows a schematic front view of a single reactor vessel
- Figure 6 is a sectional view taken along line B-B of Figure 5,
- FIG. 5 a perspective view of the individual reactor vessel of Figures 5 and 6 with side walls
- FIG. 8a shows an enlarged detailed representation of a partition wall in plan view
- FIG. 8b shows an alternative embodiment of the partition frame area of FIG. 8a
- FIG. 9a shows a schematic representation of an alternative embodiment of an overflow wall area which is formed integrally with the free end area of the rear wall of a reactor vessel
- FIG. 9b shows a schematic representation of an alternative embodiment of an overflow wall area which is formed integrally with the free end area of a front wall of a reactor vessel
- FIG. 10 shows a schematic representation of a further alternative embodiment of a two-part overflow wall area, the overflow wall area elements of which are integral with the free end area the rear wall and with the free end area of the front wall of a reactor vessel,
- FIG. 11 shows a schematic representation of a biogas plant according to the invention with a photobioreactor according to the invention
- FIG. 12 shows a schematic representation of a reactor according to the invention for the gasification of fuels with a photobioreactor according to the invention.
- FIGS. 2a and 2b show in their synopsis an exemplary embodiment of a photobioreactor 1 according to the invention for the production of microorganisms, in particular the production of microalgae.
- this photobioreactor 1 has a plurality of reactor containers 2 designed as individual containers, in which a nutrient medium is accommodated.
- the individual reactor vessels 2 all preferably have an essentially identical and/or U-shaped basic structure related to the flow, in which the reactor vessels 2 are each containers are open at the top and have a front wall 3 extending in the direction of the vertical axis z and a rear wall 4 spaced apart from it in the longitudinal direction x and also extending in the direction of the vertical axis z.
- the front wall 3 and the rear wall 3 are each connected to one another on the bottom side by a bottom wall 5 .
- Both the front wall 3 and the rear wall 4 are here, for example, plate-shaped and rectangular in shape, while the bottom wall 5 is here, for example, curved in an arc shape.
- the front wall 3 and the rear wall 4 have essentially the same height, as can be seen in particular from FIG.
- This intermediate wall 6 is also an example here plate-shaped and rectangular, which can also be seen in particular from FIG. 8a, which shows an individual representation of the intermediate wall 6.
- the intermediate wall 6 extends upwards from the bottom wall 5 in the direction of the vertical axis z to a top wall 7, which is only shown here with dashed lines for reasons of clarity and is also plate-shaped and rectangular, for example.
- the intermediate wall 6 adjoins the top wall 7 with its upper free end area in the direction of the vertical axis, preferably in a gas-tight and/or liquid-tight manner.
- the intermediate wall 6 can also be connected to the top wall 7, in particular it can be detachably connected.
- the top wall 7 is shown here in one piece, but it can also be made in several parts if necessary.
- the partition 6 divides the reactor vessel, in relation to the longitudinal direction x, into a front reactor chamber 8 and a rear reactor chamber 9.
- the latter naturally also applies to the adjoining of the front wall 8, the intermediate wall 6 and the rear wall 4 to the side walls 11.
- the ceiling wall 7 is preferably designed as a removable ceiling wall, so that then between the ceiling wall 7 and the walls or wall areas adjoining them, either no connection may be provided or a detachable connection must be provided.
- the apex of the curvature of the bottom wall 5 of the reactor vessel is at the lowest point of the reactor vessel 2 as seen in the direction of the vertical axis z, so that the side walls 11 lying opposite one another as seen in the direction of the vertical axis z at least up to the apex this bottom wall 5 extend downwards and thus form a ground contact area.
- each individual reactor vessel 2 has two separate, opposite side walls 11.
- FIG. 2b an alternative variant is shown in which two opposite large-area side walls 11 each form the side walls for several or, in the case of FIG. 2b, for all reactor vessels 2.
- Both the individual reactor vessels 2 and the top wall 7 are preferably made translucent overall, for example made of a translucent glass or plastic material.
- the photobioreactor 1 has an overflow wall area 12, described below, in the area adjacent to two reactor vessels 2, which extends as far as the top wall 7 viewed in the vertical axis direction z and between the opposite side walls 11 in the transverse direction y and on this in each case adjoins, in particular adjoins it in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it.
- This overflow wall area 12 is formed in the present example by a separate component (see FIG. 3a) which is firmly connected to the front wall 3 and the rear wall 4 of two adjacent reactor vessels 2 (see FIGS. 2a and 2b).
- the individual reactor vessels 2 are arranged one behind the other in the longitudinal direction x in such a way that a front reactor vessel 2, seen in the longitudinal direction x, with a translucent rear wall, forming a gap 13 as a mounting space, is attached to a translucent front wall 3 of a seen in the longitudinal direction x rear reactor vessel 2 is adjacent.
- the free end areas of the front and rear walls 3, 4 assigned to the overflow wall area 12 are each connected to a lower partial frame area 14 of a frame 15 running around the edge of the overflow wall area 12, in particular in a gas-tight and/or liquid-tight manner.
- the mutually assigned front and rear walls 3, 4 of the adjacent reactor vessels 2 each have a common overflow wall area 12, which closes the gap 13 from above in relation to the vertical axis direction z, and here, by way of example, several vessel overflow openings 16 having.
- the lower frame section 14 in the vertical axis direction z forms the connection area for the free end sections of the front walls 3 and rear walls 4 of the associated reactor vessel 2, while an upper frame section 17 in the vertical axis direction z is adjacent to the top wall 7. in particular gas-tight and/or liquid-tight and/or possibly even connected to it, preferably detachably connected.
- the several transversely adjacent container overflow openings 16 are formed here by several connecting webs 18 running in the vertical axis direction z between the upper frame portion 17 and the lower frame portion 14, which preferably simultaneously form flow guide elements.
- Reactor chamber 8 of a rear reactor vessel 2 can flow in or overflow.
- the overflow wall area 12 can also be formed integrally with the free end area of the rear wall 4 of the reactor vessel 2 . This is shown schematically in FIG. 9a. A free end area of a front wall 3 of an immediately adjacent reactor vessel 2 is then also connected to the overflow wall area 12 to form the common overflow wall area 12 (see arrow 42).
- the overflow wall area 12 can also be formed integrally with the free end area of the front wall 3 of the reactor vessel 2 . This is shown schematically in FIG. 9b. A free end area of a rear wall 3 of an immediately adjacent reactor vessel 2 is then also connected to the overflow wall area 12 to form the common overflow wall area 12 (see arrow 42).
- overflow wall area 12 is designed in several parts and a first overflow wall area element 12a on the front wall side is integral with the free end area of the front wall 3 and a second overflow wall area on the rear wall side.
- Wall area element 12b is formed with the free end area of the rear wall 4 of the reactor vessel 2.
- the overflow wall area element 12a on the front wall and the overflow wall area element 12b on the rear wall of two adjacent reactor vessels 2 are then connected to one another to form the common overflow wall area 12, which is indicated by the arrow 44 in the illustration in FIG.
- overflow wall area elements 12a, 12b which are designed as separate components and only have to be connected to the free end areas of the assigned walls during pre-assembly.
- the intermediate wall 6 has a circumferential frame area 19 in the wall area near the bottom wall, the frame area 20, which is lower in the direction of the vertical axis 7, adjoins the bottom wall 6, in particular adjoins it in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or with it is optionally even connected, preferably detachably connected.
- the partition 6 also has here, for example, a plurality of partition wall flow openings 10 lying next to one another in the transverse direction y, which are formed by a plurality of connecting webs 21 running between opposite frame parts, which preferably simultaneously form flow guide elements.
- the nutrient medium can thus also flow from the front reactor chamber 8 into the rear reactor chamber 9 , so that the nutrient medium flows in the photobioreactor 1 in a meandering, vertical pattern overall.
- Flow-through opening 10 may be provided in one or more Flow guide elements 21a protrude, as is only shown as an example in Figure 8b.
- the front wall 3 of the foremost reactor vessel 2 in the longitudinal direction x or flow direction has a first wall- and/or plate-like bridging element 22, which extends from the free end area of the front wall 3 to the top wall extends and adjoins it, in particular adjoins it in a gas- and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it.
- the first and second bridging elements 22 and 23 are preferably separate components that have to be connected to the respective wall area of the reactor vessel 2 .
- this is not a mandatory measure.
- the second bridging element 23 can be designed essentially analogously to the overflow wall region 12 of FIGS. 3a and 3b in order to for example an outlet 24 with at least one outlet opening 25, preferably several outlet openings 25 form.
- the plurality of outlet openings 25 are again formed by the provision of connecting webs 26 between opposite partial frame areas.
- a socket-like overflow connection 27 extends outwards from the mouth area of the outlet 24, so that a defined overflow is created, for example to a subsequent further photobioreactor of essentially identical or the same design or as an outlet to one shown here as an example Endless band filter 28.
- This endless band filter 28 will be described in more detail below.
- the intermediate wall 6 and the overflow wall area 12 and possibly also the bridging elements 22, 23 each extend up to the top wall 7 and adjoin it, preferably adjoining in a contact and abutment connection without a gap distance, preferably gas and/or or adjoin liquid-tight, there is an overall stable structure, since the individual walls or wall areas then extend to the top wall 7 and can be supported there, for example, can also be accommodated in a groove-shaped depression, for example, also be detachably ver steady be able. In addition to a particularly advantageous seal, the latter also allows a functionally reliable arrangement of the top wall 7 or the individual walls and wall areas in the desired position. For the intermediate wall 6, this also applies in an analogous manner to its connection to the bottom wall 5.
- 29c and 29d are provided, which are spaced apart from one another in the vertical axis direction z, specifically, as shown here by way of example, are preferably uniformly spaced apart from one another.
- the individual rows of lighting elements 29a, 29b, 29c and 29d can, for example, be lighting elements 29 in the form of LED light strips, to name just one example, the LEDs of which, as luminous bodies, emit light both through the front wall 3 and through the rear wall 4 of two adjacent reactor vessel in the respective reactor chambers of the reactor vessel 2 can radiate. This is only shown as an example in connection with the two reactor vessels 2 on the left in the image plane of FIG. 2a.
- the lighting elements 29, for example as LED light strips can also be arranged or designed in the gap 13 such that light, as shown in connection with the two reactor vessels 2 on the right in the image plane of Figure 2a, alternately enters only one of the two associated reactor vessels 2 is radiated.
- the light-emitting elements 29 arranged one above the other in the vertical axis direction z radiate here only by way of example alternately (seen from top to bottom) through the rear wall 4 of the front reactor vessel 2, then through the front wall 3 of the rearmost reactor vessel 2, then again through the rear wall 4 of the front reactor vessel 2 and finally again through the front wall 3 of the rearmost reactor vessel 2.
- other arrangements and x-rays are also possible at any time.
- These two lighting situations shown only as examples in FIG brightly lit areas 30, 31 are preferably areas lying one behind the other in the direction of flow of the vertical meandering flow.
- the areas 30 are thus illuminated more brightly than the areas 31, resulting in a certain light/dark effect which has an advantageous effect on the growth of the microorganisms, in particular on the growth of phytoplankton such as microalgae.
- the overflow through the intermediate wall 6 between the individual reactor chambers 8, 9 or the overflow through the overflow wall area 12 between the individual reactor vessels 2 then advantageously takes place through overflow openings 10, 16, which are tailored to the respective application and which are geometrically can be designed in such a way that a targeted influencing of the flow conditions of the vertically meandering flow can be achieved in the respective overflow area, for For example, in such a way that targeted slight turbulence or turbulence is caused there, which counteracts, for example, a settling movement of microorganisms produced, without impairing the course of the flow as such.
- a stiffening element 32 for example a stiffening element 32 closing the gap 13 downwards.
- This stiffening element 32 can extend over a predetermined length in the transverse direction y, for example also extend completely between the opposite side walls 11.
- a plurality of feed nozzles 33 spaced apart in the transverse direction are provided by means of which a medium, in particular CO2 or a medium containing CO2, can be introduced from outside the reactor vessel 2 into the reactor vessel.
- the feed nozzles are preferably aligned with their orifice in the direction of flow (compare in particular FIG. 2a), so that when the medium is injected, the flow of the nutrient medium is supported in the direction of flow.
- any deposits in the rear reactor chamber, in particular in the bottom wall area can also be reliably avoided by means of such an injection.
- the first bridging element 22 can be designed differently, for example as a closed wall element 22a (to the left of the dividing line T) or can be provided with overflow openings 22b analogous to the overflow wall area 12 (right from the dividing line T). This depends, for example, on how the photobioreactor 1 is specifically used or used. If the photobioreactor 1 is used as an individual reactor or as the first reactor in a reactor cascade, the first bridging element 22 can be designed as a closed wall element 22a and the nutrient medium via the inlet 34, which is shown only schematically in Figure 2a.
- the photobioreactor 1 is part of a reactor cascade and does not form the first photobioreactor here, it can be provided that the first bridging element 22 is provided with the overflow openings 22b, which are then fluidically coupled to the outlet 24 of a preceding photobioreactor 1 , preferably via the overflow connection 27 to which the first bridging element 22 is coupled (not shown in detail here).
- the first bridging element 22 is designed here as a closed wall element 22a, for example.
- the inlet 34 can also be coupled to a feed line 34a, by means of which fresh nutrient medium 34a can be fed to the photobioreactor 1 at given times.
- the inlet 34 is also connected to a nutrient medium line designed here as a return line 34b, which here, for example, branches off from the last reactor vessel 2 and by means of which the nutrient medium is circulated via the inlet 34 .
- a pump can be switched into the return line 34b as a conveying device.
- the conveying device in the solution according to the invention is particularly preferably formed by an air lifting arrangement 35, in which a specific working medium, preferably air, most preferably air enriched with CO2 and/or filtered air, is introduced into the return line 34b leading to the inlet 34, which contains the nutrient medium promotes towards inlet 34.
- a portion of the nutrient medium is preferably drawn off from the rearmost reactor vessel 2 in the longitudinal direction x or through-flow direction and then fed back to the frontmost reactor vessel 2 in the longitudinal direction xb or through-flow direction.
- a number of return lines are provided which branch off from a number of reactor vessels and are routed to the inlet.
- an inlet in connection with other or further reactor vessels can be provided.
- the air lifting arrangement 35 serves here simultaneously as a circulating device for the liquid nutrient medium in the photobioreactor 1, ie as a circulating device in order to guide the nutrient medium through the photobioreactor 1 in a vertically meandering manner in the desired manner.
- a circulating device for the liquid nutrient medium in the photobioreactor 1, ie as a circulating device in order to guide the nutrient medium through the photobioreactor 1 in a vertically meandering manner in the desired manner.
- such an air lifting arrangement 35 is particularly gentle on the product.
- the invention can be implemented with any type of circulating device.
- the photobioreactor 1 is followed by the endless belt filter 28, in which an endless filter cloth 36 is circulated between a filtering section 37 and a section 38 in which the filtered product 39 is removed from the filter cloth 36 is. This is only shown extremely schematically in FIG. 2a.
- the filtered nutrient medium 40 can optionally be fed back into the circuit of the nutrient medium via a further return line 34c.
- FIG. 2a also shows that the feed nozzles 33 can also be coupled to a feed line 33a, via which, for example, a medium enriched with CO2, for example air enriched with CO2, can be fed.
- a medium enriched with CO2 for example air enriched with CO2
- valves, backflow preventers and other blocking elements or control elements can of course be arranged in the usual way in the respective media-carrying lines, with which the media flow is controlled or regulated.
- a heating and/or cooling element 41 can be arranged on the bottom wall 5 of each of the reactor vessels, by means of which the nutrient medium contained in the respective reactor vessel 2 can be appropriately tempered. This is only shown as an example and schematically in FIG. And finally, the ceiling wall 7 with one or more
- Ventilation devices 45 may be provided, for example by
- Ventilation fans are formed. This is only shown extremely schematically and by way of example in FIG. 2a.
- a gas, in particular oxygen-containing gas, accumulating between the top wall 7 and the nutrient medium can be drawn off from the interior of the photobioreactor 1 , in particular from the reactor containers 2 .
- each reactor vessel 2 can be assigned an aeration device 45 on the top wall side.
- FIG. 11 schematically shows an exemplary representation of a biogas plant 46 with a photobioreactor 1 according to the invention, which, as described above, has a plurality of reactor containers 2 .
- the biogas plant 46 is only shown very schematically here and has, among other things, a fermenter 47, in which the actual biogas is produced, and a repository 48, in which fermentation residues 49 are located.
- the biogas 50 is withdrawn from the fermenter 47 of the biogas plant 46 and fed to a countercurrent absorber column 51 in which the CO 2 present in the gas is absorbed by a solvent 52 circulated.
- a stripping column 53 is also provided, in which the CO2 is separated from the solvent. Specifically, the solvent 54 loaded with CO2 is fed into the top of the stripping column 53 and trickles down there.
- a steam supply device 55 is also provided, by means of which steam, preferably steam, can be introduced into the stripping column 53, whereby the CO2 or, depending on the degree of purification, a CO2-containing gas 56 is released and discharged, preferably at the top of the column.
- the CO2-free solvent 57 is then withdrawn from the stripping column 53 by means of a withdrawal device 58 and returned to the countercurrent absorber column 51 again.
- a plurality of pulsation devices 59 assigned to each individual reactor vessel 2 is provided here by way of example, by means of which the CO2 or the CO2-containing gas 56 is injected in pulses or pulsations into the respective reactor vessel 2, basically at any desired point, but preferably at the bottom. can be introduced in order to produce individual gas bubbles with a defined size, for example from 3 ⁇ m to 1.0 cm.
- a dosing device 60 is also provided, by means of which fermentation residue 49 can be fed to one or more reactor containers 2 as fertilizer for the nutrient medium and/or to set a desired pH value in the nutrient medium.
- the supply is preferably controlled with a control device 61 shown here only as an example, for example as a function of a predetermined pH value in the nutrient medium.
- the control device 61 can also be used, as only shown schematically here, to control the CO 2 supply by means of the pulsation devices 59 .
- FIG. 12 shows a structure corresponding to FIG. 11, but with the difference that instead of a biogas plant 46, a reactor 62 for gasifying fuels, for example coal or biomass (for example wood as biomass), is used here and accordingly the photobioreactor 1 is not charged with a fermentation residue. Instead of the biogas containing CO2, synthesis gas containing CO2 is fed here to the countercurrent absorber column 51 .
- a reactor 62 for gasifying fuels for example coal or biomass (for example wood as biomass)
- synthesis gas containing CO2 is fed here to the countercurrent absorber column 51 .
- the photobioreactor 1 can of course also be supplied with CO2-containing biogas from a biogas plant and CO2-containing synthesis gas from a reactor for gasifying fuels, even if this is no longer explicitly shown. Both CO2-containing gas streams can be fed to different or common gas scrubbers, as described above.
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Abstract
The invention relates to a photobioreactor (1), in particular for the production of microorganisms, the photobioreactor (1) being designed as a closed reactor which has a plurality of reactor containers (2) which are open at the top and are closed with a top wall (7) of the photobioreactor (1) and in which a nutrient medium can be held. According to the invention, at least a part of the reactor containers (2) are designed as individual containers, wherein mutually adjacent reactor containers (2) form a gap (13) between a front wall (3) and a rear wall (4), said gap being closed at the top side by an overflow wall region (12) and having a container overflow opening (16) between the adjacent reactor containers (2). A least one lighting element (29) is held in the gap (13). In addition, each of the reactor containers (2) contains a partition (6) which divides the reactor container (2) into a front reactor chamber (8) and a rear reactor chamber (9), wherein at least one partition through-flow opening (10) between the front and rear reactor chambers (8, 9) is provided in the partition (6) in the region close to the bottom wall. At least one or at least a part of the reactor containers (2) has at least one supply device (33), by which a CO2-containing medium can be introduced from outside of the reactor container (2) into at least one reactor container (2), the CO2-containing medium being a CO2-containing gas or CO2 obtained from a CO2-containing gas. The invention further relates to a reactor container and a method.
Description
Beschreibung description
Photobioreaktor, insbesondere zur Produktion von Mikroorganismen wie beispielsweise Mikroalgen Photobioreactor, in particular for the production of microorganisms such as microalgae
Die Erfindung betrifft einen Photobioreaktor, insbesondere zur Produktion von Mikroorganismen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Biogasanlage mit wenigstens einem Photobioreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 29, einen Reaktor zur Vergasung von Brennstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 30, einen Reaktorbehälter für einen Photobioreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 31 sowie ein Verfahren zur Produktion von Mikroorganismen, insbesondere von Mikroalgen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 32. The invention relates to a photobioreactor, in particular for the production of microorganisms, according to the preamble of claim 1, a biogas plant with at least one photobioreactor according to the preamble of claim 29, a reactor for the gasification of fuels according to the preamble of claim 30, a reactor container for a photobioreactor according to the preamble of claim 31 and a method for the production of microorganisms, in particular microalgae, according to the preamble of claim 32.
Mikroalgen sind prokaryotische und eukaryotische photosynthetische Mikroorganismen, die sich durch einfaches Zellmaterial auszeichnen. Je nach Art, kann die Größe der Mikroalgen von wenigen Mikrometern bis zu einigen hundert Mikrometern (pm) variieren. Mikroalgen können entweder als Einzelzellen leben oder bilden Kolonien. Abhängig von ihrer Größe können Mikroalgen in vier Hauptkategorien unterteilt werden: Mikroplankton (20 - 1000 pm), Nanoplankton (2 - 100 pm), Ultraplankton (0,5 - 15 pm) und Pikoplankton (0,2 - 2 pm). Wichtige Mikroalgentypen für die industrielle Produktion sind zum Beispiel Chlorella vulgaris, Spirulina (Arthrospira) und Nannochloropsis, um nur einige Beispiele zu nennen. Microalgae are prokaryotic and eukaryotic photosynthetic microorganisms characterized by simple cell material. Depending on the species, the size of the microalgae can vary from a few micrometers to several hundred micrometers (pm). Microalgae can either live as single cells or form colonies. Depending on their size, microalgae can be divided into four main categories: microplankton (20 - 1000 pm), nanoplankton (2 - 100 pm), ultraplankton (0.5 - 15 pm) and picoplankton (0.2 - 2 pm). Important types of microalgae for industrial production include Chlorella vulgaris, Spirulina (Arthrospira) and Nannochloropsis, to name just a few.
Aufgrund ihrer morphologischen und physiologischen Eigenschaften finden Mikroalgen in verschiedenen biotechnologischen Prozessen Verwendung, wie zum Beispiel bei der Herstellung von Antioxidantien, Arzneimitteln, Immunstimulanzien, Biokraftstoffen, Peptiden, Polymeren, Toxinen, Sterinen und Nahrungsergänzungsmitteln, um nur einige beispielhaft zu erwähnen. Je nach der verwendeten Mikroalgensorte, der Biomassenkultivierung und der nachfolgenden Verarbeitung können zudem wertvolle Moleküle und Verbindungen wie Fett, Öl, mehrfach ungesättigte Fettsäuren, natürliche Farbstoffe, verschiedene Polysaccharide, Pigmente, bioaktive Moleküle, etc. aus Mikroalgen gewonnen werden. Neben Lipiden sind auch Kohlenhydrate wertvolle Rohstoffe der Mikroalgen.
Verschiedene Studien weisen darauf hin, dass Mikroalgenproteine von hohem Wert sind und mit herkömmlichen Pflanzenproteinen vergleichbar sind. Die einfache zelluläre Struktur der Mikroalgen ermöglicht auch eine einfachere genetische Manipulation im Vergleich zu beispielsweise Pflanzen. Due to their morphological and physiological properties, microalgae are used in various biotechnological processes, such as the production of antioxidants, drugs, immunostimulants, biofuels, peptides, polymers, toxins, sterols and dietary supplements, to name just a few. Depending on the type of microalgae used, the biomass cultivation and the subsequent processing, valuable molecules and compounds such as fat, oil, polyunsaturated fatty acids, natural dyes, various polysaccharides, pigments, bioactive molecules, etc. can also be obtained from microalgae. In addition to lipids, carbohydrates are also valuable raw materials for microalgae. Various studies indicate that microalgae proteins are of high value and comparable to conventional plant proteins. The simple cellular structure of microalgae also allows for easier genetic manipulation compared to, for example, plants.
Die wichtigsten Kriterien, die die Qualität der produzierten Mikroalgenbiomasse beeinflussen, sind die Auswahl der Mikroalge, die Auswahl des geeigneten Bioreaktorsystems, die Auswahl der optimalen Bedingungen für die Mikroalgenzüchtung, und die Auswahl des Verfahrens zur Abtrennung des gewünschten mikrobiellen Produkts. Die Bedingungen der Mikroalgenkultivierung in einem Bioreaktor und das gewählte Bioreaktorsystem haben somit einen großen Einfluss auf die Produktion der Mikroalgen. The most important criteria affecting the quality of the microalgae biomass produced are the selection of the microalgae, the selection of the appropriate bioreactor system, the selection of the optimal conditions for microalgae cultivation, and the selection of the process for separating the desired microbial product. The conditions of microalgae cultivation in a bioreactor and the selected bioreactor system therefore have a major impact on the production of microalgae.
Die biotechnologische Mikroalgenproduktion erfolgt in offenen oder geschlossenen Bioreaktorsystemen. Als offene Systeme werden meistens natürliche Wasserläufe, Seen und Lagunen sowie künstlich ausgegrabene Kanäle und Becken verwendet. Biotechnological microalgae production takes place in open or closed bioreactor systems. Natural watercourses, lakes and lagoons as well as man-made channels and pools are mostly used as open systems.
Für die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung betreffenden geschlossenen Bioreaktorsysteme gibt es verschiedene konstruktive Lösungen, so zum Beispiel Bioreaktoren in Form von Rohrleitungen oder Platten, in denen die Bewegung des stets flüssigen Nährstoffmediums (oftmals auch als Wachstumsmedium oder Nähstofflösung bezeichnet), in dem sich die Mikroalgen bilden, durch Einsatz von Pumpen erfolgt. For the subject matter of the present invention closed bioreactor systems, there are various constructive solutions, such as bioreactors in the form of pipes or plates in which the movement of the always liquid nutrient medium (often referred to as growth medium or nutrient solution) in which the microalgae form, takes place through the use of pumps.
Diese Bioreaktoren, mit deren Hilfe Mikroorganismen, wie zum Beispiel Mikroalgen, produziert, das heißt kultiviert und vermehrt werden können, werden häufig auch als Photobioreaktoren bezeichnet, da sie für das Wachstum und die Vermehrung der Mikroorganismen in bekannter Weise Kohlenstoffdioxid (CO2) und Licht nutzen, um Photosynthese zu betreiben. These bioreactors, with the help of which microorganisms such as microalgae can be produced, i.e. cultivated and multiplied, are often also referred to as photobioreactors, since they use carbon dioxide (CO2) and light in a known manner for the growth and multiplication of microorganisms to carry out photosynthesis.
Aus der EP 3 041 924 B2 ist bereits ein geschlossener Photobioreaktor zur Gewinnung von Phytoplankton bekannt, bei der in einem Gehäuse eine Nährstofflösung und mehrere vertikal ausgerichtete und im horizontalen Abstand zueinander angeordnete Platten vorhanden sind, die sich nicht bis zur gegenüberliegenden Wand erstrecken sollen und von denen zumindest ein Teil an der Oberseite des Gehäuses befestigt ist, um eine vertikal mäanderförmige
Strömung auszubilden. Die Platten sind dabei alternierend entweder am Boden oder an der Oberseite des Gehäuses befestigt, wobei an der im Bereich der Befestigung befindlichen Stirnflächen der Platten Beleuchtungsmittel angebracht sind. Die Platten selbst bestehen aus einem transparenten Festmaterial, in das lichtstreuende Partikel mit einer derartigen Partikeldichte eingebettet sind, dass die Dichte des Lichtaustrittes über die Oberfläche der Platte in etwa konstant ist. Eine derartige großtechnische Produktionsanlage ist jedoch insgesamt relativ komplex im Aufbau und damit teuer in der Herstellung. A closed photobioreactor for the production of phytoplankton is already known from EP 3 041 924 B2, in which a housing contains a nutrient solution and several vertically aligned plates which are arranged at a horizontal distance from one another and which should not extend to the opposite wall and from which at least a part is attached to the top of the housing to a vertically meandering form flow. The panels are attached alternately either to the bottom or to the top of the housing, with lighting means being attached to the end faces of the panels located in the region of the attachment. The plates themselves consist of a transparent solid material in which light-scattering particles are embedded with such a particle density that the density of the light emission over the surface of the plate is approximately constant. However, such a large-scale production plant is relatively complex in construction and therefore expensive to manufacture.
Weiter ist aus der EP 2 326 706 B1 ein geschlossener Photobioreaktor zur Aufzucht und Reproduktion von Mikroorganismen bekannt, der eine Beckenanlage mit einer Nährstoffsuspension aufweist, wobei die Beckenanlage ein durch zumindest teilbereichsweise lichtdurchlässige Trennwände gebildetes Vertikalmäandersystem aufweist, um eine im Wesentlichen vertikale Strömung der Nährstoffsuspension in der Beckenanlage zu erreichen. In technisch extrem aufwendiger Weise sind die Trennwände hier hohl ausgebildet und mit einer dispersiven Flüssigkeit zum Ableiten von Licht in die Nährstoffsuspension gefüllt. Furthermore, EP 2 326 706 B1 discloses a closed photobioreactor for rearing and reproducing microorganisms, which has a tank system with a nutrient suspension, the tank system having a vertical meandering system formed by at least partially translucent partition walls in order to ensure a substantially vertical flow of the nutrient suspension in to reach the pool area. In a technically extremely complex manner, the dividing walls here are hollow and filled with a dispersive liquid for dissipating light into the nutrient suspension.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Photobioreaktor, insbesondere zur Produktion von Mikroorganismen, höchst bevorzugt von Mikroalgen, zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut ist, der zudem einfach in der Wartung ist und mit dem ein hoher Ertrag in Verbindung mit einem qualitativ hochwertigen Produkt erzielbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen geeigneten Reaktorbehälter für einen derartigen Photobioreaktor zur Verfügung zu stellen. Und schließlich ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Verfahren zur Produktion von Mikroorganismen, insbesondere von Mikroalgen mit einem derartigen Photobioreaktor zur Verfügung zu stellen. In contrast, the object of the present invention is to create a photobioreactor, in particular for the production of microorganisms, most preferably microalgae, which is structurally simple, which is also easy to maintain and with which a high yield in connection with a high-quality product is achievable. Another object of the present invention is to provide a suitable reactor vessel for such a photobioreactor. And finally, it is a further object of the invention to provide a suitable method for producing microorganisms, in particular microalgae, using such a photobioreactor.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche. These objects are solved by the features of the independent patent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the subclaims which refer back thereto.
Gemäß Anspruch 1 ist ein Photobioreaktor, insbesondere zur Produktion von Mikroorganismen, höchst bevorzugt von Mikroalgen, vorgesehen, wobei der Photobioreaktor als geschlossener Reaktor ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von nach oben offenen Reaktorbehältern aufweist, die mit wenigstens einer bzw. einer
ein- oder mehrteiligen, vorzugsweise abnehmbaren, Deckenwand des Photobioreaktors verschlossen sind (vorzugsweise gas- und/oder flüssigkeitsdicht verschlossen sind) und in denen ein Nährstoffmedium aufnehmbar ist. Die Grundfunktion der Deckenwand ist die eines Deckels, um eine Kontamination des Nährstoffmediums bzw. der produzierten Mikroorganismen mit Verunreinigungen (zum Beispiel Feststoffpartikeln aus Luft, Bakterien, Sporen, usw.) zu verringern, was zu einer hohen Qualität der hergestellten Mikroorganismen führt. Die Deckenwand kann bevorzugt jederzeit geöffnet werden, um den Zugang zum Nährstoff- bzw. Wachstumsmedium sowie zur Reinigung der Reaktorbehälter zu erleichtern. Unter einem Nährstoffmedium wird hierbei jedwedes geeignete, flüssige Wachstumsmedium verstanden, das mit Nährstoffen angeimpft ist, um die Produktion der jeweils gewünschten Mikroorganismen einzuleiten. Im Falle von Mikroalgen kann dies zum Beispiel Osmosewasser sein, das mit Nährstoffen angeimpft ist. According to claim 1, a photobioreactor, in particular for the production of microorganisms, most preferably microalgae, is provided, the photobioreactor being designed as a closed reactor which has a plurality of reactor containers which are open at the top and are equipped with at least one or one one-part or multi-part, preferably removable, top wall of the photobioreactor are closed (preferably sealed gas and / or liquid-tight) and in which a nutrient medium can be accommodated. The basic function of the ceiling wall is that of a lid to reduce contamination of the nutrient medium or produced microorganisms with impurities (e.g. airborne solid particles, bacteria, spores, etc.), resulting in high quality of produced microorganisms. The top wall can preferably be opened at any time in order to facilitate access to the nutrient or growth medium and to facilitate cleaning of the reactor vessels. A nutrient medium is understood here as meaning any suitable liquid growth medium which is inoculated with nutrients in order to initiate the production of the microorganisms desired in each case. In the case of microalgae, for example, this can be reverse osmosis water that has been inoculated with nutrients.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter, vorzugsweise alle Reaktorbehälter, des Photobioreaktors als Einzelbehälter ausgebildet ist, der im Querschnitt betrachtet jeweils eine U-Form mit einer sich in Hochachsenrichtung erstreckenden Vorderwand und einer davon in Längsrichtung beabstandeten und sich ebenfalls in Hochachsenrichtung erstreckenden Rückwand aufweist, die bodenseitig durch eine Bodenwand miteinander verbunden sind. Die wie vorstehend beschrieben als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter des Photobioreaktors sind in Längsrichtung des Photobioreaktors (bzw. Durchströmrichtung des Nährstoffmediums) gesehen hintereinander angeordnet, und zwar dergestalt, dass ein in Längsrichtung gesehen vorderer Reaktorbehälter mit einer wenigstens bereichsweise lichtdurchlässigen Rückwand unter Ausbildung eines Spaltes bzw. Spaltabstandes an eine wenigstens bereichsweise lichtdurchlässige Vorderwand eines in Längsrichtung gesehen hinteren Reaktorbehälters angrenzt, wobei die freien Endbereiche der unter Ausbildung des Spaltes aneinander angrenzenden Vorder- und Rückwände einen gemeinsamen, den Spalt, bezogen auf die Hochachsenrichtung, von oben her verschließenden Überström-Wandbereich aufweisen, der wenigstens eine Behälter-Überströmöffnung zwischen den angrenzenden Reaktorbehältern aufweist. Über diese Behälter-Überströmöffnung kann dann das Nährstoffmedium von einem in Strömungsrichtung gesehen vorderen Reaktorbehälter in einen demgegenüber hinteren Reaktorbehälter überströmen. Die Vorderwand und die Rückwand des Reaktorbehälters bzw. der Reaktorbehälter sind dabei vorzugsweise rechteckförmig und/oder plattenförmig ausgebildet.
Der Überström-Wandbereich, der auch als Überström-Wandbereichselement bezeichnet werden kann, erstreckt sich bis zu der Deckenwand und grenzt an diese an. Diese Angrenzung erfolgt dabei vorzugsweise so, dass der Überström- Wandbereich gas- und/oder flüssigkeitsdicht an die Deckenwand angrenzt und/oder gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden ist (vorzugsweise lösbar verbunden ist). According to the invention, at least some of the reactor vessels, preferably all the reactor vessels, of the photobioreactor are designed as individual vessels which, viewed in cross section, each have a U-shape with a front wall extending in the direction of the vertical axis and a front wall spaced apart from it in the longitudinal direction and also extending in the direction of the vertical axis Has rear wall, which are connected to each other on the bottom side by a bottom wall. The reactor vessels of the photobioreactor, designed as individual vessels as described above, are arranged one behind the other, viewed in the longitudinal direction of the photobioreactor (or flow direction of the nutrient medium), in such a way that a front reactor vessel, viewed in the longitudinal direction, has a rear wall that is translucent at least in some areas, forming a gap or gap spacing adjoins an at least partially translucent front wall of a rear reactor vessel viewed in the longitudinal direction, the free end areas of the front and rear walls adjoining one another to form the gap having a common overflow wall area closing the gap from above in relation to the direction of the vertical axis, which at least one vessel overflow opening between the adjacent reactor vessels. The nutrient medium can then flow via this container overflow opening from a reactor container at the front, seen in the direction of flow, into a reactor container at the rear, on the other hand. The front wall and the rear wall of the reactor vessel or the reactor vessel are preferably rectangular and/or plate-shaped. The overflow wall area, which can also be referred to as an overflow wall area element, extends up to the top wall and is adjacent to it. This adjoining preferably takes place in such a way that the overflow wall area adjoins the top wall in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it (preferably detachably connected).
Im Spalt zwischen aneinander angrenzenden Reaktorbehältern (und damit in Hochachsenrichtung gesehen unterhalb des Überström-Wandbereiches) ist wenigstens ein Leuchtelement aufgenommen, mittels dem Licht durch die jeweils zugeordnete wenigstens bereichsweise lichtdurchlässig ausgebildete Vorder- und/oder Rückwand hindurch in einen der beiden angrenzenden Reaktorbehälter oder in beide angrenzenden Reaktorbehälter abstrahlbar ist. At least one light-emitting element is accommodated in the gap between adjacent reactor vessels (and thus below the overflow wall area, viewed in the direction of the vertical axis), by means of which light is transmitted through the respectively assigned front and/or rear wall, which is designed to be at least partially translucent, into one of the two adjacent reactor vessels or into both adjacent reactor vessels can be radiated.
Weiter ist in jedem der als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter eine, vorzugsweise mit der Bodenwand verbundene und/oder rechteckförmige und/oder plattenförmige, Zwischenwand vorgesehen, die sich von der Bodenwand ausgehend in Hochachsenrichtung nach oben zu der Deckenwand erstreckt und an diese angrenzt, vorzugsweise gas- und/oder flüssigkeitsdicht an diese angrenzt und/oder gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden ist (vorzugsweise lösbar verbunden ist), so dass die Zwischenwand den Reaktorbehälter, bezogen auf die Längsrichtung bzw. Durchströmrichtung, in eine vordere Reaktorkammer und in eine hintere Reaktorkammer unterteilt. Furthermore, in each of the reactor vessels designed as individual vessels, an intermediate wall is provided, preferably connected to the base wall and/or rectangular and/or plate-shaped, which extends from the base wall in the direction of the vertical axis upwards to the top wall and adjoins it, preferably gas and/or is adjacent to it in a liquid-tight manner and/or possibly even connected to it (preferably detachably connected), so that the partition wall divides the reactor vessel, in relation to the longitudinal direction or flow direction, into a front reactor chamber and a rear reactor chamber.
Weiter ist in der Zwischenwand, im bodenwandnahen Angrenzungs- und/oder Anbindungsbereich der Zwischenwand an die Bodenwand, wenigstens eine Zwischenwand-Durchströmöffnung zwischen der vorderen und der hinteren Reaktorkammer vorgesehen. Furthermore, at least one through-flow opening between the front and rear reactor chambers is provided in the partition wall, in the adjoining and/or connection area of the partition wall to the base wall near the bottom wall.
Wenigstens einer oder wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter weist zudem wenigstens eine Zuführeinrichtung auf, mittels der ein CO2-haltiges Medium von außerhalb des Reaktorbehälters in wenigstens einen Reaktorbehälter einbringbar ist, wobei das CO2-haltige Medium ein CO2-haltiges Gas oder aus einem CO2-haltigen Gas gewonnenes CO2 ist. At least one or at least part of the reactor vessel also has at least one feed device, by means of which a CO2-containing medium can be introduced from outside the reactor vessel into at least one reactor vessel, with the CO2-containing medium being a CO2-containing gas or from a CO2-containing gas produced is CO2.
Mit einem derartigen Aufbau kann ein in der vorderen Reaktorkammer eines vorderen Reaktorbehälters aufgenommenes Nährstoffmedium durch die wenigstens
eine Zwischenwand-Durchströmöffnung hindurch in die hintere Reaktorkammer des vorderen Reaktorbehälters strömen und dann weiter von der hinteren Reaktorkammer des vorderen Reaktorbehälters nach oben bzw. durch die wenigstens eine Behälter-Überströmöffnung hindurch in eine vordere Reaktorkammer eines hinteren Reaktorbehälters strömen (vertikal mäanderförmige Strömung). With such a structure, a recorded in the front reactor chamber of a front reactor vessel nutrient medium through the at least flow through an intermediate wall throughflow opening into the rear reactor chamber of the front reactor vessel and then further upwards from the rear reactor chamber of the front reactor vessel or through the at least one vessel overflow opening into a front reactor chamber of a rear reactor vessel (vertical meandering flow).
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass hier eine Mehrzahl von im Wesentlichen einzelnen und bevorzugt als Gleichteile ausgebildeten Reaktorbehältern vorgesehen werden kann, die einfach hergestellt werden können, zum Beispiel auch im 3D-Druck hergestellt werden könnten. Die einzelnen Reaktorbehälter können in grundsätzlich beliebiger Anzahl und Reihenfolge aneinandergefügt werden, um einen gewünschten Photobioreaktor auszubilden, wobei das Aneinanderfügen dann so erfolgt, dass in einem Spalt bzw. Zwischenraum zwischen der jeweiligen Rückwand und Vorderwand von aneinander angrenzenden Reaktorbehältern in einer vorteilhaften Doppelfunktion gleichzeitig die für die Photosynthese benötigten lichtspendenden Leuchtelemente einfach und funktionssicher angeordnet werden können. Der Spalt bzw. Zwischenraum zwischen den aneinandergrenzenden Reaktorbehältern ist dabei insbesondere auch in Verbindung mit Wartungs- und Montagearbeiten auf einfache Weise schnell zugänglich, so dass Leuchtelemente mit ihren Leuchtkörpern auf einfache Weise ausgetauscht und ersetzt werden können. Auf eine technisch aufwendige Lösung gemäß dem Stand der Technik, bei der Leuchtelemente an der Stirnfläche von Platten anzuordnen sind, in die in besonders aufwendiger Weise zudem lichtstreuende Partikel in einer bestimmten Partikeldichte einzubetten sind, kann somit mit der erfindungsgemäßen Lösung ebenso vollständig verzichtet werden wie auf das ebenfalls aus dem Stand der Technik vorbekannte Vorsehen von dispersiven Flüssigkeiten in hohlen Trennwänden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung müssen die Leuchtmittel lediglich im von außen zugänglichen Spalt zwischen den Vorder- und Rückwänden aneinander angrenzender Reaktorbehälter in der gewünschten Höhe angeordnet werden. The particular advantage of the solution according to the invention is that a plurality of essentially individual reactor vessels, preferably designed as identical parts, can be provided here, which can be produced easily, for example could also be produced using 3D printing. The individual reactor vessels can be joined together in basically any number and order to form a desired photobioreactor, with the joining then taking place in such a way that in a gap or space between the respective rear wall and front wall of adjacent reactor vessels in an advantageous dual function at the same time the for the light-giving lighting elements required for photosynthesis can be arranged easily and reliably. The gap or intermediate space between the adjoining reactor vessels is quickly accessible in a simple manner, in particular also in connection with maintenance and assembly work, so that lighting elements with their luminous bodies can be exchanged and replaced in a simple manner. A technically complex solution according to the prior art, in which lighting elements are to be arranged on the end face of plates, in which light-scattering particles are also to be embedded in a particularly complex manner in a specific particle density, can thus be completely dispensed with with the solution according to the invention as well as on the provision of disperse liquids in hollow partitions, which is also known from the prior art. In the solution according to the invention, the lighting means only have to be arranged at the desired height in the gap accessible from the outside between the front and rear walls of adjacent reactor vessels.
Diese Lösung weist weiter auch noch den Vorteil gegenüber den Lösungen des Standes der Technik auf, dass die Ausleuchtung bzw. Beleuchtung der Reaktorbehälter bzw. der Reaktorkammern auf einfache Weise individuell angepasst und geändert werden kann. Hierfür genügt es zum Beispiel die Anordnung und
Ausrichtung der Leuchtelemente abzuändern, was einfach von außerhalb des Reaktorbehälters lediglich durch Eingriff in den Spalt zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern erfolgen kann. Zudem können die jeweiligen Lichtverhältnisse im Inneren der Reaktorbehälter einfach vorgegeben werden, zum Beispiel dahingehend, dass in Strömungsrichtung gesehen unterschiedlich helle Bereiche ausgebildet werden, was vorteilhaft für das Wachstum der Mikroorganismen, insbesondere von Mikroalgen, ist und nachstehend noch näher erläutert wird. This solution also has the advantage over the solutions of the prior art that the illumination or lighting of the reactor containers or reactor chambers can be individually adapted and changed in a simple manner. For this it is sufficient, for example, the arrangement and Change alignment of the light-emitting elements, which can be done easily from outside the reactor vessel only by engaging in the gap between the adjacent reactor vessels. In addition, the respective lighting conditions inside the reactor vessels can be easily specified, for example to the effect that areas of different brightness are formed when viewed in the direction of flow, which is advantageous for the growth of microorganisms, in particular microalgae, and is explained in more detail below.
Zudem hat die erfindungsgemäße Lösung mit den vereinzelten Reaktorbehältern auch den Vorteil, dass bei eventuellen Beschädigungen eines einzelnen Reaktorbehälters bzw. einzelner Teile eines Reaktorbehälters, lediglich dieser einzelne Reaktorbehälter ausgetauscht werden muss. In addition, the solution according to the invention with the individual reactor vessels also has the advantage that in the event of any damage to an individual reactor vessel or individual parts of a reactor vessel, only this individual reactor vessel has to be replaced.
Und zudem ergibt sich hiermit ein besonders vorteilhaftes modulares System, das auf besonders einfache Weise um einen oder mehrere Reaktorbehälter ergänzt bzw. reduziert werden kann, wenn dies im praktischen Betrieb des Photobioreaktors erforderlich sein sollte. In addition, this results in a particularly advantageous modular system that can be supplemented or reduced by one or more reactor vessels in a particularly simple manner if this should be necessary in the practical operation of the photobioreactor.
Eine besonders vorteilhafte Verbindung zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern stellt dabei der gemeinsame, den Spalt von oben her verschließende Überström-Wandbereich dar, der, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird, zum Beispiel integral mit einem oder ggf. sogar beiden der aneinander angrenzenden Reaktorbehälter ausgebildet sein kann oder aber alternativ auch durch ein separates Bauteil gebildet sein kann. A particularly advantageous connection between the adjacent reactor vessels is the common overflow wall area that closes the gap from above and, as will be explained in more detail below, is formed integrally with one or possibly even both of the adjacent reactor vessels can be or alternatively can be formed by a separate component.
Die Zuführeinrichtung, mittels der ein CO2-haltiges Medium von außerhalb des Reaktorbehälters in wenigstens einen Reaktorbehälter einbringbar ist, wobei das CO2-haltige Medium ein CO2-haltiges Gas oder ein aus einem CO2-haltigen Gas gewonnenes CO2 ist, bewirkt zudem, dass CO2 oder ein CO2-haltiges Gas gezielt in den oder die Reaktorbehälter eingebracht werden kann, was sich besonders vorteilhaft auf die Photosynthese auswirkt. The feed device, by means of which a CO2-containing medium can be introduced from outside the reactor vessel into at least one reactor vessel, with the CO2-containing medium being a CO2-containing gas or CO2 obtained from a CO2-containing gas, also causes CO2 or a CO2-containing gas can be introduced into the reactor vessel or vessels in a targeted manner, which has a particularly advantageous effect on photosynthesis.
An dieser Stelle soll ausdrücklich nochmals klargestellt werden, dass es gemäß der vorliegenden Erfindungsidee zwar bevorzugt ist, dass sämtliche Reaktorbehälter des Photobiorektors als Einzelbehälter ausgebildet sind, wie dieser vorstehend
beschrieben worden ist und auch nachstehend noch weiter beschrieben wird. Vom Schutzumfang umfasst sind jedoch auch ausdrücklich solche Ausgestaltungen eines Photobioreaktors, bei dem lediglich ein Teil, das heißt zum Beispiel wenigstens zwei, der Reaktorbehälter des Photobioreaktors als derartige Einzelbehälter ausgebildet sind und der Rest der Reaktorbehälter anders aufgebaut ist. Die erfindungsgemäßen Vorteile ergeben sich dann zwar lediglich für die erfindungsgemäß gestalteten und hintereinander angeordneten Einzelbehälter, sind aber dennoch vorhanden, so dass auch derartige Ausführungsformen ausdrücklich vom Schutzumfang der erfindungsgemäßen Lösung umfasst sind. Dies ist bei sämtlichen nachstehenden Ausführungen und Weiterbildungen stets grundsätzlich zu beachten, auch wenn dies nicht mehr ausdrücklich wiederholt wird. At this point, it should be expressly clarified again that it is preferred according to the present inventive idea that all reactor containers of the photobioreactor are designed as individual containers, like the one above has been described and will be further described below. However, the scope of protection also expressly includes configurations of a photobioreactor in which only part, ie for example at least two, of the reactor vessels of the photobioreactor are designed as such individual vessels and the rest of the reactor vessels are structured differently. Although the advantages according to the invention then only arise for the individual containers designed according to the invention and arranged one behind the other, they are nevertheless present, so that such embodiments are also expressly included in the scope of protection of the solution according to the invention. This must always be observed in principle in all of the following statements and further developments, even if this is no longer expressly repeated.
Die Begrifflichkeit LI-Form ist hier, wie auch nachfolgend, stets und ausdrücklich in einem weiten Sinne zu verstehen und bezieht sich vor allem auf die in den Einzelbehältern stattfindende U-förmige Strömung. Insofern umfasst ein U-förmiger Behälter selbstverständlich auch V-förmige und damit spitz zulaufende Behälterausgestaltungen, bei denen die Bodenwand durch die Spitze und die sich unmittelbar daran anschließenden Bereiche gebildet wird. Here, as in the following, the term LI-shape is always and expressly to be understood in a broad sense and refers above all to the U-shaped flow taking place in the individual containers. In this respect, a U-shaped container naturally also includes V-shaped and thus tapered container configurations, in which the bottom wall is formed by the tip and the areas directly adjoining it.
Das CO2-haltige Gas kann grundsätzlich jedes bei einer Verbrennung, zum Beispiel bei der Verbrennung von Kraftstoffen, entstehende CO2-haltige Abgas sein, insbesondere Abgas aus einem Kraftwerk oder einer Industrieanlage. Besonders geeignet als CO2-haltiges Gas ist jedoch ein CO2-haltiges Biogas, das durch Vergärung von Biomasse in einer Biogasanlage gewonnen wird. Das Biogas entsteht dort durch einen bevorzugt anaeroben Abbau von organischem Material durch Mikroorganismen unter Freisetzung von Methan und - dem hier gewünschten Produkt - Kohlenstoffdioxid (CO2), zum Beispiel in wenigstens einem Fermenter der Biogasanlage. Die Biogasproduktion verläuft im Wesentlichen in vier aufeinander folgenden Stufen: In der Hydrolysephase werden die festen Substanzen (Proteine, Fette, Kohlenhydrate) durch bakterielle Enzyme in einfachere Bestandteile (zum Beispiel: Aminosäuren, Glukose, Fettsäuren) zerlegt (hydrolysiert), die jetzt wasserlöslich sind. In der darauf folgenden zweiten Phase (Säurebildung) werden die gelösten Stoffe weiter zu organischen Säuren (Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure), niederen Alkoholen, Aldehyden, Wasserstoff, Kohlenstoffdioxid und anderen Gasen wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff abgebaut. Die Versäuerung geschieht sehr schnell, bis die Bakterien durch ihre eigenen Abbauprodukte in ihrem
Abbauprozess gehemmt werden (niedriger pH-Wert). In der dritten Phase (acetogene Stufe) werden die Zwischenprodukte weiter zu Essigsäure umgewandelt. In der vierten und letzten Phase (Methanbildung) entstehen die Endprodukte Methan und Kohlenstoffdioxid aus Essigsäure, Wasserstoff und Kohlendioxid in streng anaerobem Milieu, vorzugsweise bei einem pH-Wert von 6,7 bis 8,0. Biogas besteht in der Regel zu ca. 40 bis 75% aus Methan und zu ca. 25 bis 60% aus Kohlenstoffdioxid. The CO2-containing gas can in principle be any CO2-containing exhaust gas produced during combustion, for example during the combustion of fuels, in particular exhaust gas from a power plant or an industrial plant. However, a CO2-containing biogas that is obtained by fermenting biomass in a biogas plant is particularly suitable as a CO2-containing gas. The biogas is produced there by a preferred anaerobic decomposition of organic material by microorganisms, releasing methane and - the product desired here - carbon dioxide (CO2), for example in at least one fermenter of the biogas plant. Biogas production essentially takes place in four consecutive stages: In the hydrolysis phase, the solid substances (proteins, fats, carbohydrates) are broken down (hydrolyzed) by bacterial enzymes into simpler components (e.g. amino acids, glucose, fatty acids), which are now water-soluble . In the subsequent second phase (acidification), the dissolved substances are further broken down into organic acids (acetic acid, propionic acid, butyric acid), lower alcohols, aldehydes, hydrogen, carbon dioxide and other gases such as ammonia and hydrogen sulfide. The acidification happens very quickly until the bacteria through their own degradation products in their degradation process are inhibited (low pH value). In the third phase (acetogenic stage), the intermediate products are further converted to acetic acid. In the fourth and final phase (methane formation), the end products methane and carbon dioxide are formed from acetic acid, hydrogen and carbon dioxide in a strictly anaerobic environment, preferably at a pH of 6.7 to 8.0. Biogas usually consists of about 40 to 75% methane and about 25 to 60% carbon dioxide.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch vorgesehen sein, dass das CO2-haltige Gas ein CO2-haltiges Synthesegas aus einem Reaktor zur Vergasung von Brennstoffen, insbesondere zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen (beispielsweise Biomasse und hier insbesondere Holz oder dergleichen Stoffe), ist. Insbesondere die thermo-chemische Biomassevergasung ist ein Prozess, der es zum Ziel hat, einen biogenen Festbrennstoff unter Wärmeeinwirkung möglichst vollständig in ein brennbares Gas umzuwandeln. Die Biomasse wird dabei mit einem Vergasungsmittel (Luft, Sauerstoff, Wasserdampf oder Kohlendioxid), das gebundenen oder freien Sauerstoff in den Prozess einbringt, zur Reaktion gebracht. Durch thermische Aufspaltung und partielle Oxidation entsteht ein Produktgas, das, je nach Ausgangsmaterial, Reaktionsbedingungen und Vergasungsmittel, hauptsächlich aus unterschiedlichen Konzentrationen von Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2), Wasserdampf (H2O), Methan (CH4) sowie - im Falle der Vergasung mit Luft - Stickstoff (N2) besteht. Zusätzlich zum Produktgas fallen Holzkohle bzw. Asche mit unterschiedlichen Restkohlenstoffgehalten und kondensierbare niedermolekulare Kohlenwasserstoffe, die zusammenfassend meist als Teere bezeichnet werden, als Produkte unvollständiger Vergasung an. Der Vergasungsprozess besteht aus 4 Phasen, nämlich der Trocknung, der Pyrolyse, der Oxidation und der Reduktion. Der Anteil von CO2 im Synthesegas ist dabei weniger hoch als derjenige im Biogas und beträgt, auch in Abhängigkeit vom gewählten Brennstoff und/oder Vergasungsmittel, in der Regel zwischen 10 und 30%. Alternatively or additionally, it can also be provided that the CO2-containing gas is a CO2-containing synthesis gas from a reactor for the gasification of fuels, in particular for the gasification of carbon-containing solid fuels (for example biomass and here in particular wood or similar substances). In particular, thermo-chemical biomass gasification is a process that aims to convert a biogenic solid fuel into a combustible gas as completely as possible under the influence of heat. The biomass is reacted with a gasification agent (air, oxygen, water vapor or carbon dioxide) that introduces bound or free oxygen into the process. Thermal decomposition and partial oxidation produce a product gas which, depending on the starting material, reaction conditions and gasification agent, mainly consists of different concentrations of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), water vapor (H2O), methane (CH4) and - in the case of gasification with air - nitrogen (N2). In addition to the product gas, charcoal or ash with different residual carbon contents and condensable low-molecular hydrocarbons, which are usually collectively referred to as tars, are produced as products of incomplete gasification. The gasification process consists of 4 phases, namely drying, pyrolysis, oxidation and reduction. The proportion of CO2 in the synthesis gas is less than that in the biogas and is usually between 10 and 30%, also depending on the selected fuel and/or gasification agent.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Gaswäscher vorgesehen, mittels dem das CO2-haltige Gas durch eine Gaswäsche, vorzugsweise durch chemische Absorption, aus dem Gas (Biogas oder Synthesegas) herauslösbar ist. Konkret kann der Gaswäscher hierzu eine Absorberkolonne, zum Beispiel eine Gegenstrom-Absorberkolonne, aufweisen, in der das in dem Gas vorhandene CO2
von einem Lösungsmittel absorbiert wird. Zudem ist dann bevorzugt eine Stripkolonne als weiterer Bestandteil des Gaswäschers vorgesehen, in der das CO2 vom Lösungsmittel abtrennbar ist. Das heißt mit anderen Worten, dass bevorzugt zunächst das in dem Gas vorhandene CO2 in einer Absorberkolonne von einem Lösungsmittel absorbiert und anschließend das CO2 vom Lösungsmittel in einer Stripkolonne abgetrennt wird. Gegebenenfalls kann auch noch vor der Zuführung des Gases in die Absorberkolonne eine Vorreinigung des Gases erfolgen, indem das Rohgas zum Beispiel in eine mit Füllkörpern versehene Gaswaschkolonne geleitet wird und Nebengase, zum Beispiel H2S und Spuren von NH3 beim Biogas, ausgewaschen werden. Die Begrifflichkeit „Kolonne“ ist hier, wie auch nachstehend, stets in einem umfassenden Sinne zu verstehen und soll ausdrücklich jedwede Apparatur umfassen, mit der die gewünschte Operation durchgeführt werden kann, also nicht nur Apparaturen mit, sondern auch ohne Einbauten. According to a particularly preferred embodiment, a gas scrubber is provided, by means of which the CO2-containing gas can be separated from the gas (biogas or synthesis gas) by gas scrubbing, preferably by chemical absorption. In concrete terms, the gas scrubber can have an absorber column for this purpose, for example a countercurrent absorber column, in which the CO2 present in the gas is absorbed by a solvent. In addition, a stripping column is then preferably provided as a further component of the gas scrubber, in which the CO2 can be separated from the solvent. In other words, this means that the CO2 present in the gas is preferably first absorbed by a solvent in an absorber column and then the CO2 is separated off from the solvent in a stripping column. If necessary, the gas can also be pre-cleaned before the gas is fed into the absorber column, for example by feeding the raw gas into a gas washing column equipped with packing and by-gases, for example H2S and traces of NH3 in the case of biogas, being washed out. The term "column" is here, as well as below, always to be understood in a broad sense and should expressly include any apparatus with which the desired operation can be carried out, ie not only apparatus with but also without internals.
Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausführung, bei der das mit CO2 beladene Lösungsmittel in den Kopf der Stripkolonne geführt ist und dort nach unten rieselt, wobei eine Dampfzuführvorrichtung vorgesehen ist, mittels der Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, in die Stripkolonne einbringbar ist, wodurch das CO2 freigesetzt und, vorzugsweise am Kolonnenkopf, ausgetragen wird. Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass das CO2-freie Lösungsmittel mittels einer Abzugseinrichtung aus der Stripkolonne abziehbar und wieder in die Gegenstrom-Absorberkolonne rückführbar ist, weil damit sichergestellt wird, dass das CO2-freie Lösungsmittel dann aus der Stripkolonne entfernt und wieder in die Absorberkolonne rückgeführt wird. An embodiment in which the solvent laden with CO2 is fed into the top of the stripping column and trickles down there is particularly preferred, with a steam feed device being provided by means of which steam, preferably steam, can be introduced into the stripping column, whereby the CO2 is released and is discharged, preferably at the top of the column. It is particularly preferred here that the CO2-free solvent can be drawn off from the stripping column by means of a withdrawal device and returned to the countercurrent absorber column, because this ensures that the CO2-free solvent is then removed from the stripping column and returned to the absorber column is returned.
Wie die oben gemachten Ausführungen verdeutlichen, kann somit durch die bevorzugte Einbindung bzw. Kopplung des Photobioreaktors in eine Biogasanlage und/oder in einen Reaktor zur Vergasung von Brennstoffen, insbesondere zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen, ein vorteilhafter synergistischer Effekt dadurch erreicht werden, dass das dort vorhandene bzw. entstehende CO2 dem Photobioreaktor zugeführt wird, in dem es für die Durchführung der Photosynthese benötigt wird. As the above explanations make clear, the preferred integration or coupling of the photobioreactor in a biogas plant and/or in a reactor for the gasification of fuels, in particular for the gasification of carbonaceous solid fuels, can achieve an advantageous synergistic effect in that the existing or emerging CO2 is supplied to the photobioreactor, in which it is required for the implementation of photosynthesis.
Die Zuführung von CO2 bzw. des CO2-haltigen Gases kann dabei grundsätzlich kontinuierlich erfolgen, zum Beispiel dergestalt, dass das CO2 bzw. das CO2-haltige Gas kontinuierlich in den oder die ausgewählten Reaktorbehälter eingebracht, vorzugsweise eingedüst, wird. Besonders bevorzugt ist jedoch ein Aufbau, bei dem
eine Pulsiervorrichtung vorgesehen ist, mittels der das CO2 und/oder das CO2- haltige Gas stoßweise bzw. pulsierend in den wenigstens einen Reaktorbehälter einbringbar ist, vorzugsweise dergestalt, dass einzelne Gasblasen mit einer Größe von unter 3 cm, bevorzugt von 3 pm bis 1 ,0 cm, höchst bevorzugt von 20 pm bis 1 ,0 cm, in den wenigstens einen Reaktorbehälter einbringbar sind. Die Größe dieser Gasblasen ist vollkommen ausreichend, um eine ausreichende Durchmischung des Nährstoffmediums im jeweils zugeordneten Reaktorbehälter mit dem CO2 zu erzielen. Wie die erfinderseitigen Untersuchungen gezeigt haben, lässt sich die gewünschte Feinstverteilung des CO2 vor allem auch durch die Impulsfrequenz und/oder die Anordnung der Zuführeinrichtung, insbesondere durch das Vorsehen einer Mehrzahl von Zuführdüsen, sehr leicht steuern und lassen sich dadurch auch Kavitationsschäden am Reaktorbehälter, wie sie insbesondere bei großen Gasblasen auftreten können, zuverlässig vermeiden. In principle, CO2 or the CO2-containing gas can be fed in continuously, for example in such a way that the CO2 or the CO2-containing gas is continuously introduced, preferably injected, into the selected reactor container or containers. However, particularly preferred is a structure in which a pulsation device is provided, by means of which the CO2 and/or the CO2-containing gas can be introduced into the at least one reactor vessel in pulses or pulsations, preferably in such a way that individual gas bubbles with a size of less than 3 cm, preferably from 3 μm to 1 μm, 0 cm, most preferably from 20 μm to 1.0 cm, can be introduced into the at least one reactor vessel. The size of these gas bubbles is perfectly adequate to achieve adequate mixing of the nutrient medium with the CO2 in the respective reactor vessel. As the investigations carried out by the inventors have shown, the desired very fine distribution of the CO2 can be controlled very easily, above all by the pulse frequency and/or the arrangement of the feed device, in particular by providing a plurality of feed nozzles, and cavitation damage to the reactor vessel, such as reliably avoid them, especially when there are large gas bubbles.
In Biogasanlagen werden verschiedenste Substrate eingesetzt, wie zum Beispiel Gülle, Maissilage oder Biomüll. Diese enthalten Wasser und organische Verbindungen wie Kohlenhydrate (Zucker, Stärke, Hemicellulose, Cellulose), Proteine, Fette und andere Verbindungen in unterschiedlichen Anteilen. Ein großer Anteil dieser organischen Verbindungen wird während des anaerob stattfindenden Biogasprozesses von Mikroorganismen abgebaut. Im Biogas finden sich, wie bereits zuvor ausgeführt, mit Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) die mengenmäßig wichtigsten Abbauprodukte. Daneben sind zunächst noch kleine Anteile wie Schwefelwasserstoff (H2S) und Ammoniak (NH3) enthalten. Durch die Abbauprozesse wird aus dem zähflüssigen bis festen Substrat der flüssige bis zähflüssige Gärrest mit einem hohen Wasseranteil, der zudem erhebliche Mengen an Stickstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel und Spurenelemente enthält. Gärreste sind damit als hochwertiger organischer Dünger anzusehen. Dementsprechend ist es gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung besonders vorteilhaft, dass eine Zudosiervorrichtung vorgesehen ist, mittels der wenigstens einem Reaktorbehälter Gärrest aus der Biogasanlage, insbesondere aus einem Nachfermenter einer Biogasanlage, zudosierbar ist, vorzugsweise gesteuert mit einer Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem vorgegebenen pH-Wert im Nährstoffmedium, das heißt in Abhängigkeit von einem pH-Wert im Nährstoffmedium, der für das Algenwachstum optimal ist. Bevorzugt liegt dieser pH-Wert in etwa bei 7 bis 8. Durch die gesteuerte Zugabe des Gärrestes wird somit dem Nährstoffmedium ein Dünger zugesetzt, der das Algenwachstum erheblich begünstigt.
Gemäß einer besonders bevorzugten konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die, vorzugsweise bogenförmig gekrümmt ausgebildete, Bodenwand, die Zwischenwand, die Vorderwand, die Rückwand und der Überström-Wandbereich wenigstens eines oder wenigstens eines Teils der Reaktorbehälter, vorzugsweise von sämtlichen Reaktorbehältern, zwischen zwei in Querrichtung gegenüberliegenden, vorzugsweise rechteckförmigen und/oder plattenförmigen, Seitenwänden erstrecken und an diese angrenzen, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzen und/oder ggf. sogar mit diesen verbunden sind (vorzugsweise lösbar verbunden sind). Die Seitenwände erstrecken sich dabei jeweils bis zur Deckenwand und grenzen an diese an, um den insgesamt geschlossenen Aufbau der Reaktorbehälter zur Verfügung zu stellen. Die Angrenzung der Seitenwände an die Deckenwand erfolgt insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht. Alternativ oder zusätzlich können die Seitenwände gegebenenfalls sogar mit der Deckenwand verbunden sein. A wide variety of substrates are used in biogas plants, such as liquid manure, corn silage or organic waste. These contain water and organic compounds such as carbohydrates (sugar, starch, hemicellulose, cellulose), proteins, fats and other compounds in varying proportions. A large proportion of these organic compounds are broken down by microorganisms during the anaerobic biogas process. As already mentioned, the most important degradation products in terms of quantity are methane (CH4) and carbon dioxide (CO2). In addition, small amounts such as hydrogen sulfide (H2S) and ammonia (NH3) are initially included. The degradation processes turn the viscous to solid substrate into liquid to viscous digestate with a high water content, which also contains significant amounts of nitrogen, phosphorus, potassium, sulfur and trace elements. Digestate can therefore be regarded as a high-quality organic fertiliser. Accordingly, according to a further particularly preferred embodiment, it is particularly advantageous that a metering device is provided, by means of which fermentation residue from the biogas plant, in particular from a post-fermenter of a biogas plant, can be metered into at least one reactor container, preferably controlled by a control device as a function of a predetermined pH Value in the nutrient medium, i.e. depending on a pH value in the nutrient medium that is optimal for algae growth. This pH value is preferably around 7 to 8. The controlled addition of the digestate thus adds a fertilizer to the nutrient medium, which considerably promotes the growth of algae. According to a particularly preferred specific embodiment, it is provided that the base wall, which is preferably curved in an arc shape, the intermediate wall, the front wall, the rear wall and the overflow wall area of at least one or at least a part of the reactor vessels, preferably of all reactor vessels, is between two in Transversely opposite, preferably rectangular and/or plate-shaped, side walls and adjoin them, in particular adjoin gas-tight and/or liquid-tight and/or are possibly even connected to them (preferably detachably connected). The side walls each extend up to the top wall and border on this in order to provide the overall closed structure of the reactor vessel. The side walls adjoin the top wall in particular in a gas-tight and/or liquid-tight manner. Alternatively or additionally, the side walls can even be connected to the top wall.
Besonders bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Bodenwand des Reaktorbehälters bogenförmig gekrümmt ausgebildet ist, wobei sich der Scheitelpunkt der Krümmung an dem in Hochachsenrichtung gesehen tiefsten Punkt des Reaktorbehälters befindet. Mit einem derartig bogenförmig gekrümmt ausgebildeten Bodenwandbereich ergibt sich eine besonders vorteilhafte, dem Strömungsverlauf folgende Geometrie, die keine Totzonen aufweist, in denen sich in unerwünschter Weise Material, zum Beispiel Algenmaterial, ansammeln kann. Zudem ist es in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, wenn sich die gegenüberliegenden, vorzugsweise rechteckförmig und/oder plattenförmig ausgebildeten, Seitenwände in Hochachsenrichtung wenigstens bis zum Scheitelpunkt der Bodenwand nach unten erstrecken und eine Bodenaufstandsfläche ausbilden. Damit werden dann trotz des bogenförmig gekrümmten Bodenwandbereichs insgesamt stabil stehende Reaktorbehälter zur Verfügung gestellt. A configuration is particularly preferred in which the bottom wall of the reactor vessel is curved in an arc shape, the apex of the curvature being located at the lowest point of the reactor vessel, viewed in the direction of the vertical axis. With such an arcuately curved bottom wall area, a particularly advantageous geometry results, which follows the course of the flow and has no dead zones in which material, for example algae material, can accumulate in an undesired manner. In addition, it is particularly advantageous in this connection if the opposite, preferably rectangular and/or plate-shaped side walls extend downwards in the direction of the vertical axis at least as far as the apex of the bottom wall and form a ground contact area. In this way, in spite of the arched base wall area, overall stable reactor vessels are made available.
Besonders bevorzugt in Verbindung mit einer vereinzelten Bauweise der Reaktorbehälter ist dabei ein Aufbau, bei dem jeder einzelne der als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter zwei separate gegenüberliegende Seitenwände aufweist. Denn wie bereits vorstehend beschrieben, wird dadurch ein besonders einfach zu handhabendes separates Bauteil ausgebildet. Grundsätzlich bzw. alternativ dazu besteht jedoch selbstverständlich auch die Möglichkeit, dass zwei
gegenüberliegende, großflächige Seitenwände die Seitenwände für mehrere bzw. alle Reaktorbehälter ausbilden. Dies steht dem Einzelbehälterkonzept nicht entgegen, die dann bei dieser Ausführungsform durch die Vorderwand, die Zwischenwand und die Rückwand gebildet werden. Particularly preferred in connection with a separate construction of the reactor vessels is a structure in which each individual reactor vessel designed as an individual vessel has two separate opposite side walls. Because, as already described above, a separate component that is particularly easy to handle is thereby formed. In principle or alternatively, however, there is of course also the possibility that two opposite, large side walls form the side walls for several or all reactor vessels. This does not stand in the way of the individual container concept, which in this embodiment is then formed by the front wall, the intermediate wall and the rear wall.
Um einen Lichteintritt in das Innere der Reaktorbehälter zu ermöglichen, ist es notwendig, dass, wie vorstehend beschrieben, die Vorderwand bzw. die Rückwand der Reaktorbehälter, die Leuchtelementen zugeordnet ist bzw. sind, zumindest in diesem Zuordnungsbereich lichtdurchlässig ausgebildet ist bzw. sind. Besonders vorteilhaft und einfach in der Herstellung ist jedoch ein Aufbau, bei dem wenigstens einer oder wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter und/oder die Deckenwand insgesamt lichtdurchlässig ausgebildet ist bzw. sind, vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Glas- oder Kunststoffmaterial ausgebildet ist bzw. sind. Weiter bevorzugt ist ein Aufbau, bei dem die einzelnen Wände matenaleinheitlich und/oder einstückig und damit kostengünstig hergestellt sind. In order to allow light to enter the interior of the reactor vessel, it is necessary, as described above, for the front wall or the rear wall of the reactor vessel, which is or are assigned lighting elements, to be translucent at least in this area of assignment. However, a structure in which at least one or at least part of the reactor vessel and/or the top wall is/are translucent as a whole, preferably made of a translucent glass or plastic material, is particularly advantageous and easy to manufacture. Also preferred is a structure in which the individual walls are made of the same material and/or are made in one piece and are therefore inexpensive.
Wie bereits zuvor ausgeführt, ist es zudem besonders vorteilhaft, wenn die Vorderwand und/oder die Rückwand und/oder die Zwischenwand und/oder der Überström-Wandbereich und/oder die Seitenwände rechteckförmig und/oder plattenförmig ausgebildet sind. Derartige rechteckförmigen und/oder plattenförmigen Wandelemente lassen sich einfach herstellen und erlauben eine insgesamt einfache Konstruktion des Reaktorbehälters, insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung von Gleichteilen. As already explained above, it is also particularly advantageous if the front wall and/or the rear wall and/or the intermediate wall and/or the overflow wall area and/or the side walls are rectangular and/or plate-shaped. Such rectangular and/or plate-shaped wall elements can be produced easily and allow an overall simple construction of the reactor vessel, in particular with regard to the formation of identical parts.
Der ein- oder mehrteilig ausgebildete Überström-Wandbereich kann zum Beispiel integral mit der Vorderwand und/oder der Rückwand eines Reaktorbehälters ausgebildet sein, insbesondere mit deren freien Endbereichen. Gemäß einer ersten Ausführungsform hierzu kann der Überström-Wandbereich zum Beispiel integral mit entweder der Vorderwand oder der Rückwand eines Reaktorbehälters ausgebildet sein, insbesondere mit deren freien Endbereichen. Zur Ausbildung des gemeinsamen Überstrom-Wandbereiches wird dann ein freier Endbereich einer Rückwand bzw. Vorderwand eines unmittelbar angrenzenden Reaktorbehälters ebenfalls an dem Überström-Wandbereich angebunden. Bei dieser Ausführungsform bildet dann der Überström-Wandbereich integraler Bestandteil eines einzigen Reaktorbehälters und kann dann der zugeordnete Wandbereich des angrenzenden Reaktorbehälters einfachst mit dem Überström-Wandbereich verbunden werden.
Dadurch wird eine Reduzierung der Bauteilvielfalt erreicht. Zudem sind derartige integrale Verbundlösungen einfach und preiswert herstellbar. The one-part or multi-part overflow wall area can, for example, be formed integrally with the front wall and/or the rear wall of a reactor vessel, in particular with their free end areas. According to a first embodiment of this, the overflow wall area can, for example, be formed integrally with either the front wall or the rear wall of a reactor vessel, in particular with their free end areas. To form the common overflow wall area, a free end area of a rear wall or front wall of an immediately adjacent reactor vessel is then also connected to the overflow wall area. In this embodiment, the overflow wall area then forms an integral part of a single reactor vessel and the associated wall area of the adjoining reactor vessel can then be connected very simply to the overflow wall area. This reduces the variety of components. In addition, such integral composite solutions can be produced easily and inexpensively.
Auch eine integrale Ausbildung mit sowohl der Vorderwand als auch der Rückwand ist möglich, zum Beispiel dann, wenn der Überströmwandbereich zweiteilig ausgebildet ist und sowohl ein vorderwandseitiges als auch ein rückwandseitiges Überströmwandbereich-Element aufweist, die miteinander verbunden werden können. Alternativ dazu könnte der Überström-Wandbereich aber bei der integralen Ausbildung mit sowohl der Vorderwand als auch der Rückwand auch einstückig ausgebildet sein und die Schnittstelle für den Fall, dass eine Vereinzelung einzelner Reaktorbereiche überhaupt gewünscht sein sollte, woanders vorgesehen werden, also nicht im Bereich des Überstrom-Wandbereiches vorgesehen werde. An integral design with both the front wall and the rear wall is also possible, for example if the overflow wall area is designed in two parts and has both a front wall and a rear wall overflow wall area element that can be connected to one another. Alternatively, the overflow wall area could also be designed in one piece with both the front wall and the rear wall in the integral design and the interface, in the event that individual reactor areas should be separated at all, could be provided somewhere else, i.e. not in the area of the Overcurrent wall area will be provided.
Eine integrale Ausbildung im Sinne der beiden vorstehenden Absätze bedeutet dabei vorzugsweise eine matenaleinheitliche und/oder einstückige Verbindung zwischen dem Überström-Wandbereich (oder dessen einzelnen Elementen) mit der Vorder- und/oder Rückwand aneinander angrenzender Reaktorbehälter, so dass diese Reaktorbehälter dann Module ausbilden, die im Rahmen einer Endmontage einfach verbaut werden können. An integral design within the meaning of the two paragraphs above preferably means a material-uniform and/or one-piece connection between the overflow wall area (or its individual elements) and the front and/or rear wall of adjacent reactor vessels, so that these reactor vessels then form modules, which can be easily installed as part of final assembly.
An dieser Stelle soll zudem ausdrücklich erwähnt werden, dass es nicht zwingend erforderlich ist, den erfindungsgemäßen Photobioreaktor im Rahmen einer Montage aus mehreren einzelnen Reaktorbehältern zusammenzusetzen, auch wenn dies eine bevorzugte Ausführungsform ist. Der erfindungsgemäße Photobioreaktor mit seinen mehreren Reaktorbehältern kann selbstverständlich auch insgesamt einstückig ausgebildet sein, zum Beispiel einstückig und matenaleinheitlich im 3D- Druckverfahren hergestellt werden. Die einzelnen Reaktorbehälter bilden dann ein insgesamt zusammenhängendes Konstrukt. At this point, it should also be expressly mentioned that it is not absolutely necessary to assemble the photobioreactor according to the invention from a number of individual reactor containers during assembly, even if this is a preferred embodiment. The photobioreactor according to the invention with its several reactor containers can of course also be designed in one piece overall, for example produced in one piece and with the same material using the 3D printing process. The individual reactor vessels then form an overall cohesive structure.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Überström- Wandbereich auch durch ein ein- oder mehrteiliges separates Bauteil gebildet sein, das mit der Vorderwand und/oder mit der Rückwand der zwei aneinander angrenzenden Reaktorbehälter, insbesondere mit deren freien Endbereichen, fest verbindbar ist bzw. verbunden wird. Hierbei handelt es sich bevorzugt um solche Ausführungsformen, bei denen der Überström-Wandbereich durch ein separates Bauteil oder durch mehrere separate Bauteile ausgebildet ist, das bzw. die mit der
Vorderwand und/oder der Rückwand des jeweiligen Reaktorbehälters oder der jeweiligen Reaktorbehälter im Rahmen einer Vormontage verbunden werden, so dass diese vormontierten Reaktorbehälter dann Vormontagemodule ausbilden, die erst im Rahmen einer zeitlich nachgeordneten Endmontage verbaut werden. According to a further alternative embodiment, the overflow wall area can also be formed by a one-part or multi-part separate component which can be or is firmly connected to the front wall and/or to the rear wall of the two adjacent reactor vessels, in particular with their free end areas will. These are preferably such embodiments in which the overflow wall area is formed by a separate component or by a plurality of separate components, the or with the Front wall and / or the rear wall of the respective reactor vessel or the respective reactor vessel are connected as part of a pre-assembly, so that these pre-assembled reactor vessels then form pre-assembly modules that are only installed as part of a subsequent final assembly.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Überström- Wandbereich durch einen randseitig umlaufenden Rahmen mit einer vom Rahmen umgebenen Behälter-Überströmöffnung gebildet. Ein derartiger randseitiger umlaufender Rahmen stellt sicher, dass der Überström-Wandbereich besonders stabil ausgebildet ist. Gemäß einer hierzu besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein in Hochachsenrichtung unterer Rahmenteilbereich einen Anbindungsbereich für den freien Endbereich der Vorderwand und/oder der Rückwand der jeweils zugeordneten Reaktorbehälter ausbildet und/oder dass ein in Hochachsenrichtung oberer Rahmenteilbereich an die Deckenwand angrenzt, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzt und/oder ggf. sogar mit dieser verbunden ist (vorzugsweise lösbar verbunden ist). According to a particularly preferred embodiment, the overflow wall area is formed by a peripheral frame with a container overflow opening surrounded by the frame. Such a peripheral frame ensures that the overflow wall area is particularly stable. According to an embodiment that is particularly preferred for this purpose, it is provided that a frame part area that is lower in the direction of the vertical axis forms a connection area for the free end area of the front wall and/or the rear wall of the respectively assigned reactor vessel and/or that an upper frame part area in the direction of the vertical axis adjoins the top wall, in particular gas and/or in a liquid-tight manner and/or possibly even connected to it (preferably detachably connected).
Der Überström-Wandbereich kann zudem wenigstens ein in die Behälter- Überströmöffnung einragendes Strömungsleitelement und/oder mehrere, vorzugsweise in Querrichtung nebeneinanderliegende, Behälter-Überströmöffnungen aufweisen. Die mehreren Behälter-Überströmöffnungen können dabei eine gleiche oder unterschiedliche Formgebung aufweisen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zur Ausbildung mehrerer Behälter- Überströmöffnungen wenigstens ein zwischen Rahmenteilen verlaufender, vorzugsweise wenigstens ein in Hochachsenrichtung und zwischen in Hochachsenrichtung gegenüberliegenden Rahmenteilen verlaufender, Verbindungssteg, insbesondere in einer Doppelfunktion als Strömungsleitelement, vorgesehen ist. Eine derartige Anordnung mit wenigstens einem Strömungsleitelement und/oder mit mehreren Überströmöffnungen und/oder mit wenigstens einem Verbindungssteg führt im Bereich des Überström-Wandbereichs zu vorteilhaften kleineren Turbulenzen und Verwirbelungen, was sich besonders vorteilhaft auf die Strömungsführung und Verteilung der produzierten Mikroorganismen in dem Nährstoffmedium auswirkt, da hierdurch einer ansonsten gegebenenfalls vorhanden Absetzungstendenz bzw. Anlagerungstendenz entgegengewirkt wird.
In Verbindung mit derartigen Strömungsleitelementen bzw. Verbindungsstegen können selbstverständlich auch unterschiedliche Formgebungen der Behälter- Überströmöffnungen ausgebildet werden, die ebenfalls in gezielter Weise dazu beitragen können, bestimmte gewünschte Strömungsverhältnisse im Überström- Wandbereich auszubilden. The overflow wall area can also have at least one flow guide element projecting into the container overflow opening and/or a plurality of container overflow openings, preferably lying next to one another in the transverse direction. The multiple container overflow openings can have the same or different shapes. According to a particularly preferred embodiment, it is provided that in order to form a plurality of container overflow openings, at least one connecting web running between frame parts, preferably at least one running in the vertical axis direction and between opposite frame parts in the vertical axis direction, is provided, in particular in a dual function as a flow guide element. Such an arrangement with at least one flow guide element and/or with several overflow openings and/or with at least one connecting web leads to advantageous smaller turbulences and turbulences in the area of the overflow wall area, which has a particularly advantageous effect on the flow guidance and distribution of the microorganisms produced in the nutrient medium , since this counteracts any tendency to settling or accumulation that might otherwise be present. In conjunction with such flow guide elements or connecting webs, of course, different shapes of the container overflow openings can also be formed, which can also contribute in a targeted manner to forming certain desired flow conditions in the overflow wall area.
Das wenigstens eine Leuchtelement kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein und zum Beispiel einen oder mehrere Leuchtkörper aufweisen, dessen oder deren Abstrahlwinkel und damit Lichtkegel im montierten Zustand des wenigstens Leuchtelementes entweder fest vorgegeben sind oder aber auch einstellbar ist bzw. sind. In Verbindung mit einem Leuchtkörper dessen Abstrahlwinkel und damit Lichtkegel im montierten Zustand einstellbar ist, kann auf vorteilhafte Weise die Ausleuchtung bzw. Beleuchtung der jeweiligen Reaktorkammern der Reaktorbehälter angepasst und/oder geändert werden. Wie die zuvor gemachten Ausführungen zeigen, ist der Begriff „Leuchtelement“ im Sinne der Erfindung ausdrücklich allgemein auszulegen und können hierunter sämtliche geeigneten Beleuchtungsmittel verstanden werden, wie beispielsweise LEDs und/oder OLEDs. Genauso gut können darunter aber auch Glühlampen, Halogenstrahler oder Leuchtstoffröhren verstanden werden. Die erfindungsgemäß verwendeten Leuchtelemente, zum Beispiel LED- Leuchten, emittieren Licht mit einer optimalen Wellenlänge und Intensität, die auf das Wachstum der jeweiligen Mikroorganismen abgestimmt ist, und zeichnen sich bevorzugt auch durch eine hohe Energieeffizienz aus. The at least one lighting element can be designed in different ways and, for example, have one or more lighting elements whose beam angle and thus light cone are either fixed or adjustable when the at least lighting element is installed. In connection with an illuminant whose beam angle and thus light cone can be adjusted in the installed state, the illumination or illumination of the respective reactor chambers of the reactor vessels can be adapted and/or changed in an advantageous manner. As the statements made above show, the term “lighting element” within the meaning of the invention is expressly to be interpreted in a general manner and can be understood to include all suitable lighting means, such as LEDs and/or OLEDs. Incandescent lamps, halogen spotlights or fluorescent tubes can also be understood just as well. The lighting elements used according to the invention, for example LED lights, emit light with an optimum wavelength and intensity, which is matched to the growth of the respective microorganisms, and are preferably also characterized by high energy efficiency.
Weiter ist es besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Leuchtelement so im Spalt zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern angeordnet ist, dass in der wenigstens einen von dem wenigstens einen Leuchtelement beleuchteten Reaktorkammer der angrenzenden Reaktorbehälter unterschiedlich hell beleuchtete Bereiche, insbesondere als definierte Hell-Dunkel-Bereiche, ausbildbar sind bzw. ausgebildet werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn unterschiedlich hell beleuchtete und in Strömungsrichtung hintereinanderliegende Bereiche, insbesondere als definierte Hell-Dunkel-Bereiche, ausgebildet werden. Dies beruht auf der erfinderseitigen Erkenntnis, dass es bei der Züchtung und Vermehrung von Mikroorganismen, insbesondere von Mikroalgen, von besonderem Vorteil ist, in Strömungsrichtung gesehen nicht dauerhaft gleichmäßig zu beleuchten. Eine dauerhafte gleichmäßige Beleuchtung kann nämlich zu einer zu hohen Lichtintensität und damit zu einer Photoinhibition führen, was eine Verringerung der
Wachstumsrate von Mikroalgen zur Folge hat. Zur Photoinhibition kommt es, wenn die Intensität des Lichts eine Intensität übersteigt, die eine maximale Wachstumsrate gewährleistet. Vielmehr ist es nach erfinderseitiger Erkenntnis für das Wachstum von Mikroorganismen, insbesondere von Mikroalgen, von besonderem Vorteil ist, wenn sich hellere Bereiche mit dunkleren (weniger hell beleuchteten) Bereichen abwechseln. Das heißt mit anderen Worten, dass die Mikroorganismen bzw. Mikroalgen in den weniger hell beleuchteten Bereichen dann eine Art Ruhezone vorfinden, die sich insgesamt positiv auf das Wachstum und die Vermehrung der Mikroorganismen bzw. Mikroalgen auswirkt. Furthermore, it is particularly advantageous if the at least one light-emitting element is arranged in the gap between the adjacent reactor vessels in such a way that in the at least one reactor chamber illuminated by the at least one light-emitting element, the adjacent reactor vessels are illuminated with different levels of brightness, in particular as defined light/dark areas , can be trained or are being trained. It is particularly preferred if areas that are illuminated with different levels of brightness and lie one behind the other in the direction of flow, in particular as defined light/dark areas, are formed. This is based on the finding by the inventors that it is of particular advantage when cultivating and multiplying microorganisms, in particular microalgae, not to illuminate continuously and uniformly as seen in the direction of flow. Long-term uniform lighting can lead to excessive light intensity and thus to photoinhibition, which reduces the growth rate of microalgae. Photoinhibition occurs when the intensity of light exceeds an intensity that ensures a maximum growth rate. Rather, according to the inventor's knowledge, it is of particular advantage for the growth of microorganisms, in particular microalgae, if lighter areas alternate with darker (less brightly lit) areas. In other words, this means that the microorganisms or microalgae then find a kind of quiet zone in the less brightly lit areas, which has an overall positive effect on the growth and reproduction of the microorganisms or microalgae.
Insbesondere zur Ausbildung derartig unterschiedlich hell beleuchteter Bereiche, aber auch generell, ist eine Anordnung vorteilhaft, bei der im Spalt zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern mehrere Leuchtelement in Hochachsenrichtung und/oder in Querrichtung voneinander beabstandet aufgenommen sind. Mit einer in derartigen in Hochachsenrichtung und/oder in Querrichtung beabstandeten Anordnung lässt sich eine vorteilhafte und genau auf den jeweils gewünschten Einzelfall abgestimmte Be- und Ausleuchtung der einzelnen, unterschiedlichen Bereiche der Reaktorkammern erzielen. Dabei ist besonders bevorzugt, dass mehrere, sich in Querrichtung erstreckende Leuchtelementreihen ausgebildet sind, die in Hochachsenrichtung voneinander beabstandet sind, und zwar bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet sind. An arrangement in which several light-emitting elements are accommodated spaced apart from one another in the vertical axis direction and/or in the transverse direction in the gap between the adjoining reactor vessels is particularly advantageous for the formation of such differently brightly illuminated areas, but also in general. With such an arrangement spaced apart in the vertical axis direction and/or in the transverse direction, it is possible to achieve advantageous lighting and illumination of the individual, different regions of the reactor chambers that is precisely tailored to the respectively desired individual case. In this case, it is particularly preferred that a plurality of rows of luminous elements are formed which extend in the transverse direction and are spaced apart from one another in the direction of the vertical axis, preferably evenly spaced apart from one another.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die sich in Querrichtung erstreckenden Leuchtelementreihen durch mehrere voneinander beabstandete Leuchtelemente und/oder durch Lichtleisten gebildet sind. Furthermore, it is preferably provided that the rows of light elements extending in the transverse direction are formed by a plurality of light elements spaced apart from one another and/or by light strips.
Der Abstand der Leuchtelemente, insbesondere der Leuchtelementreihen, beträgt gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung in Hochachsenrichtung zwischen 10 und 40 cm, vorzugsweise zwischen 15 und 30 cm. According to a particularly preferred configuration, the distance between the light-emitting elements, in particular the rows of light-emitting elements, is between 10 and 40 cm, preferably between 15 and 30 cm, in the direction of the vertical axis.
Wie bereits zuvor ausgeführt, können in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Leuchtelementen unterschiedlichste Beleuchtungsverhältnisse in den einzelnen Reaktorbehältern bzw. in deren Reaktorkammern eingestellt und erzielt werden. Beispielsweise können hierzu in Hochachsenrichtung beabstandete und aufeinanderfolgende Leuchtelemente oder Leuchtelementreihen so angeordnet sein, dass ein Leuchtelement/eine Leuchtelementreihe oder ein erster Teil der
Leuchtelemente/der Leuchtelementreihen Licht durch die Rückwand (alternativ Vorderwand) des vorderen (alternativ hinteren) Reaktorbehälters abstrahlt, während das in Hochachsenrichtung nächstfolgende Leuchtelement/Leuchtelementreihe oder der in Hochachsenrichtung nächstfolgende Teil der Leuchtelemente/ Leuchtelementreihen Licht durch die Vorderwand (alternativ Rückwand) eines hinteren (alternativ vorderen) Reaktorbehälters abstrahlt. Eine solche Anordnung wäre selbstverständlich alternativ oder zusätzlich auch bezogen auf die Querrichtung möglich. As already explained above, in connection with the arrangement of lighting elements according to the invention, a wide variety of lighting conditions can be set and achieved in the individual reactor vessels or in their reactor chambers. For example, this can be arranged in the direction of the vertical axis spaced and successive light-emitting elements or rows of light-emitting elements that a light-emitting element / a row of light-emitting elements or a first part of Light-emitting elements/rows of light-emitting elements emits light through the rear wall (alternatively front wall) of the front (alternatively rear) reactor vessel, while the next light-emitting element/light-emitting element row in the direction of the vertical axis or the next part of the light-emitting elements/light-element rows in the vertical-axis direction emits light through the front wall (alternatively the rear wall) of a rear ( alternatively front) reactor vessel emits. Such an arrangement would of course also be possible as an alternative or in addition in relation to the transverse direction.
Alternativ dazu können die Leuchtelemente oder Leuchtelementreihen Licht aber sowohl durch die Rückwand eines vorderen Reaktorbehälters als auch durch die Vorderwand eines hinteren Reaktorbehälters abstrahlen. Auch andere gruppenweise Anordnungen sind grundsätzlich möglich. Alternatively, the light-emitting elements or rows of light-emitting elements can emit light both through the rear wall of a front reactor vessel and through the front wall of a rear reactor vessel. Other arrangements in groups are also possible in principle.
Die eben gemachten Ausführungen belegen, dass es eine Vielzahl von unterschiedlichen Möglichkeiten gibt, das oder die Leuchtelement(e) im Spalt zwischen aneinander angrenzenden Reaktorbehältern anzuordnen, um auf die jeweiligen Einsatzzwecke und Einsatzfälle abgestimmte Beleuchtungsverhältnisse zu schaffen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Leuchtelemente im Spalt zwischen aneinander angrenzenden Reaktorbehältern ist dies im Gegensatz zum Stand der Technik auf besonders einfache und vorteilhafte Weise möglich. The statements just made show that there are a number of different possibilities for arranging the lighting element(s) in the gap between adjacent reactor vessels in order to create lighting conditions that are tailored to the respective purposes and applications. With the arrangement according to the invention of the light-emitting elements in the gap between adjacent reactor vessels, this is possible in a particularly simple and advantageous manner, in contrast to the prior art.
Weiter können zusätzlich auch Leuchtelemente an der Deckenwand angeordnet sein, zum Beispiel an der Unterseite der Deckenwand. Alternativ oder zusätzlich können aber auch Leuchtelemente an der Außen- und Oberseite der Deckenwand angeordnet sein, und zwar in Verbindung mit den bevorzugt verwendeten lichtdurchlässigen Deckenwänden. In addition, lighting elements can also be arranged on the ceiling wall, for example on the underside of the ceiling wall. Alternatively or additionally, however, lighting elements can also be arranged on the outside and top of the ceiling wall, specifically in connection with the preferably used translucent ceiling walls.
Des Weiteren kann im Spalt zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern im Übergangsbereich von der Vorder- und/oder Rückwand zur Bodenwand ein Versteifungselement, vorzugsweise ein den Spalt nach unten verschließendes Versteifungselement, vorgesehen sein, das sich über eine vorgegebene Länge in Querrichtung erstreckt, insbesondere sich in Querrichtung vollständig zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden erstreckt und dort angrenzt. Ein derartiges zusätzliches Versteifungselement, das beabstandet unterhalb des Überström-Wandbereiches liegt, dient der Stabilisierung des Aufbaus insgesamt.
Des Weiteren kann die Zwischenwand im bodenwandnahen Wandbereich einen randseitig umlaufenden Rahmenbereich mit einer vom Rahmenbereich umgebenen Zwischenwand-Durchströmöffnung aufweisen. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass ein in Hochachsenrichtung unterer Rahmenteilbereich an die Bodenwand angrenzt, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht an diese angrenzt und/oder mit dieser verbunden ist (vorzugsweise lösbar verbunden ist). Furthermore, a stiffening element can be provided in the gap between the adjacent reactor vessels in the transition area from the front and/or rear wall to the bottom wall, preferably a stiffening element closing the gap downwards, which extends over a predetermined length in the transverse direction, in particular in Transverse direction extends completely between opposite side walls and is adjacent there. Such an additional stiffening element, which is spaced below the overflow wall area, serves to stabilize the structure as a whole. Furthermore, in the wall area close to the bottom wall, the intermediate wall can have a frame area running all the way around the edge with an intermediate wall through-flow opening surrounded by the frame area. It is preferably provided that a lower frame portion in the direction of the vertical axis adjoins the bottom wall, in particular adjoins it in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is connected to it (preferably detachably connected).
Die Zwischenwand weist des Weiteren bevorzugt wenigstens ein in die Zwischenwand-Durchströmöffnung einragendes Strömungsleitelement und/oder mehrere, vorzugsweise in Querrichtung nebeneinanderliegende, Zwischenwand- Durchströmöffnungen auf. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die mehreren Zwischenwand-Durchströmöffnungen eine gleiche oder unterschiedliche Formgebung aufweisen. Des Weiteren ist es gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass zur Ausbildung mehrerer Zwischenwand-Durchströmöffnungen wenigstens ein zwischen Rahmenteilen verlaufender, vorzugsweise wenigstens ein in Hochachsenrichtung und zwischen in Hochachsenrichtung gegenüberliegenden Rahmenteilen verlaufender, Verbindungssteg, insbesondere in einer Doppelfunktion als Strömungsleitelement, vorgesehen ist. Hier ergeben sich die gleichen Vorteile, wie dies bereits zuvor in Verbindung mit der Behälter-Überströmöffnung des Überström- Wandbereichs erläutert worden ist, das heißt, dass eine derartige Anordnung mit wenigstens einem Strömungsleitelement und/oder mit mehreren Durchströmöffnungen und/oder mit wenigstens einem Verbindungssteg im Bereich der Zwischenwand zu vorteilhaften kleineren Turbulenzen und Verwirbelungen führt, was sich besonders vorteilhaft auf die Strömungsführung und Verteilung der produzierten Mikroorganismen in dem Nährstoffmedium auswirkt, da hierdurch einer ansonsten gegebenenfalls vorhanden Absetzungstendenz bzw. Anlagerungstendenz entgegengewirkt wird. Furthermore, the partition preferably has at least one flow guide element protruding into the partition through-flow opening and/or a plurality of partition through-flow openings, preferably lying next to one another in the transverse direction. In this context, it can be provided, for example, that the several intermediate wall flow openings have the same or different shapes. Furthermore, according to a particularly preferred embodiment, it is provided that at least one connecting web running between frame parts, preferably at least one running in the vertical axis direction and between opposite frame parts in the vertical axis direction, is provided for the formation of several intermediate wall flow openings, in particular in a dual function as a flow guide element. The same advantages result here as has already been explained above in connection with the container overflow opening of the overflow wall area, i.e. such an arrangement with at least one flow guide element and/or with several throughflow openings and/or with at least one connecting web in the area of the intermediate wall leads to advantageous smaller turbulences and turbulences, which has a particularly advantageous effect on the flow guidance and distribution of the microorganisms produced in the nutrient medium, since this counteracts any tendency to settling or accumulation that might otherwise exist.
In Verbindung mit derartigen Strömungsleitelementen bzw. Verbindungsstegen können selbstverständlich auch unterschiedliche Formgebungen der Zwischenwand- Durchströmöffnungen ausgebildet werden, die ebenfalls in gezielter Weise dazu beitragen können, dort bestimmte gewünschte Strömungsverhältnisse auszubilden. In connection with such flow guide elements or connecting webs, of course, different shapes of the intermediate wall through-flow openings can also be formed, which can also contribute in a targeted manner to the formation of certain desired flow conditions there.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee ist vorgesehen, dass wenigstens einer oder wenigstens ein Teil der
Reaktorbehälter wenigstens eine Zuführdüse als Zuführeinrichtung, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Querrichtung beabstandeten Zuführdüsen als Zuführeinrichtung, aufweist. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausführungsform, bei der wenigstens einer oder wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter, vorzugsweise sämtliche der Reaktorbehälter, eine Mehrzahl von in Querrichtung beabstandeten Zuführdüsen aufweist, mittels der ein Medium, insbesondere CO2 oder CO2-haltiges Medium, von außerhalb des Reaktorbehälters in den Reaktorbehälter einbringbar ist. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausgestaltung, bei der die wenigstens eine Zuführdüse, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Querrichtung beabstandeten Zuführdüsen, im bodenwandnahen Bereich des Reaktorbehälters angeordnet ist, und zwar bevorzugt im Bereich der hinteren Reaktorkammer an der Bodenwand und/oder an der Rückwand, angeordnet ist. Mit derartigen Zuführdüsen, mit denen ein vorgegebenes Medium, insbesondere CO2 oder ein CO2-haltiges Medium, von außerhalb des Reaktorbehälters in den Reaktorbehälter einbringbar ist, kann die Photosynthese auf vorteilhafte Weise unterstützt werden. Durch die Zudüsung im bodenwandnahen Bereich des Reaktorbehälters, und hier bevorzugt im Bereich der hinteren Reaktorkammer an der Bodenwand bzw. an der Rückwand, wird zudem vorteilhaft erreicht, dass sich dort kein Material ansammeln kann. According to a further particularly preferred embodiment of the present invention, it is provided that at least one or at least a part of The reactor vessel has at least one feed nozzle as the feed device, preferably a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction as the feed device. An embodiment is particularly preferred in which at least one or at least some of the reactor vessels, preferably all of the reactor vessels, has a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction, by means of which a medium, in particular CO2 or a medium containing CO2, is fed from outside the reactor vessel into can be introduced into the reactor vessel. A configuration is particularly preferred in which the at least one feed nozzle, preferably a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction, is arranged in the area of the reactor vessel near the bottom wall, specifically preferably in the area of the rear reactor chamber on the bottom wall and/or on the rear wall is. With feed nozzles of this type, with which a predetermined medium, in particular CO2 or a medium containing CO2, can be introduced into the reactor vessel from outside the reactor vessel, photosynthesis can be supported in an advantageous manner. Due to the injection in the area of the reactor vessel close to the bottom wall, and here preferably in the area of the rear reactor chamber on the bottom wall or on the rear wall, it is also advantageously achieved that no material can accumulate there.
Besonders bevorzugt ist die wenigstens eine Zuführdüse mit ihrer Mündungsöffnung dabei in Strömungsrichtung ausgerichtet, so dass beim Eindüsen des Mediums eine Unterstützung des Flusses des Nährstoffmediums in Strömungsrichtung erfolgt. The at least one feed nozzle is particularly preferably aligned with its orifice in the direction of flow, so that when the medium is injected, the flow of the nutrient medium is supported in the direction of flow.
Der Photobioreaktor ist weiter bevorzugt so ausgebildet, dass am in Längsrichtung oder Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälter, vorzugsweise in der Deckenwand und/oder in der Vorderwand und/oder in der Seitenwand des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälters, ein Einlass für das Nährstoffmedium vorgesehen ist, bei dem es sich vorzugsweise um einen Einlass handelt, mittels dem das Nährstoffmedium der vorderen Reaktorkammer des vordersten Reaktorbehälters zuführbar ist. The photobioreactor is further preferably designed in such a way that an inlet for the nutrient medium is provided on the front reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, preferably in the top wall and/or in the front wall and/or in the side wall of the front reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction which is preferably an inlet by means of which the nutrient medium can be fed to the front reactor chamber of the foremost reactor vessel.
Dieser Einlass ist bevorzugt mit einer Fördereinrichtung gekoppelt, mittels der ein Teil des Nährstoffmediums, vorzugsweise ein aus einem hinteren Bereich des Photobioreaktors abgezogener Teil des Nährstoffmediums, höchst bevorzugt ein aus dem in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälter abgezogener Teil des Nährstoffmediums, dem vorderen Reaktorbehälter zuführbar
ist. Die Fördereinrichtung dient hierbei gleichzeitig als Umwälzeinrichtung für das flüssige Nährstoffmedium. This inlet is preferably coupled to a conveying device, by means of which a part of the nutrient medium, preferably a part of the nutrient medium drawn off from a rear area of the photobioreactor, most preferably a part of the nutrient medium drawn off from the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, can be fed to the front reactor vessel is. The conveying device serves at the same time as a circulating device for the liquid nutrient medium.
Generell gilt, dass mit einer wie auch immer gearteten Fördereinrichtung das flüssige Nährstoffmedium im Photobioreaktor dergestalt umgewälzt werden soll, dass sich eine vertikal mäanderförmige Strömung durch die einzelnen Reaktorbehälter hindurch ausbildet. In general, the liquid nutrient medium in the photobioreactor should be circulated with a conveying device of whatever type in such a way that a vertically meandering flow through the individual reactor containers is formed.
Die Fördereinrichtung kann grundsätzlich auch durch eine herkömmliche Pumpe gebildet sein, die jedoch den Nachteil aufweist, dass die Zellwände der gezüchteten Mikroorganismen gegebenenfalls beschädigt werden. Aus diesem Grund ist bei der erfindungsgemäßen Lösung die Fördereinrichtung gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung durch eine Lufthebeanordnung gebildet, bei der in eine zum Einlass geführte Nährstoffmediums-Leitung ein Arbeitsmedium, bevorzugt Luft, höchst bevorzugt mit CO2 angereicherte und/oder gefilterte Luft, eingebracht wird, so dass das Arbeitsmedium das Nährstoffmedium in Richtung Einlass fördert, insbesondere in der Art eines Trägermediums mitnimmt und in Richtung Einlass fördert. Wie die zuvor gemachten Ausführungen zeigen, wird die Hebeanordnung hier zwar als „Luft“-Hebeanordnung bezeichnet, wobei dies allerdings keinerlei Einschränkung auf das verwendete, bevorzugt gasförmige, Arbeitsmedium bedeutet. Anstelle von Luft als Arbeitsmedium kann nämlich auch ein anderes Trägermedium, zum Beispiel ein Inertgas, Verwendung finden, um nur ein weiteres Beispiel für ein Arbeitsmedium zu nennen. In principle, the conveying device can also be formed by a conventional pump, which, however, has the disadvantage that the cell walls of the cultured microorganisms may be damaged. For this reason, in the solution according to the invention, the conveying device is formed, according to a particularly preferred embodiment, by an air lifting arrangement, in which a working medium, preferably air, most preferably air enriched with CO2 and/or filtered, is introduced into a nutrient medium line leading to the inlet. so that the working medium promotes the nutrient medium in the direction of the inlet, in particular entrains it in the manner of a carrier medium and promotes it in the direction of the inlet. As the statements made above show, the lifting arrangement is referred to here as an "air" lifting arrangement, but this does not imply any restriction to the preferably gaseous working medium used. Instead of air as the working medium, another carrier medium, for example an inert gas, can also be used, to name just another example of a working medium.
Weiter ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass am in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälter, vorzugsweise in der Deckenwand und/oder in der Rückwand und/oder in der Seitenwand des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälters, ein Auslass für das Nährstoffmedium vorgesehen ist. Der Auslass ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass mit diesem das Nährstoffmedium aus der hinteren Reaktorkammer des hintersten Reaktorbehälters ausgebracht werden kann. Der Auslass ist hier beispielsweise als Ablauf, insbesondere als Überlauf, ausgebildet und/oder mit einer Abzugseinrichtung gekoppelt, mittels der das Nährstoffmedium aus dem in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälter abziehbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von der Dichte der im
Photobioreaktor, zum Beispiel im hintersten Reaktorbehälter, erzeugten Mikroorganismen abziehbar ist. Furthermore, according to a particularly preferred embodiment, it is provided that an outlet for the nutrient medium is provided on the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, preferably in the top wall and/or in the rear wall and/or in the side wall of the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction. The outlet is preferably designed in such a way that it can be used to discharge the nutrient medium from the rear reactor chamber of the rearmost reactor vessel. The outlet is designed here, for example, as a drain, in particular as an overflow, and/or is coupled to an extraction device, by means of which the nutrient medium can be extracted from the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, in particular depending on the density of the Photobioreactor, for example in the rearmost reactor vessel, microorganisms generated is deductible.
Dem Auslass ist weiter bevorzugt ein Endlosbandfilter, insbesondere ein selbstreinigender Endlosbandfilter, nachgeschaltet, bei dem ein endloses Filtertuch im Kreislauf zwischen einem filternden Abschnitt und einem Abschnitt, in dem das gefilterte Produkt vom Filtertuch entfernt wird, geführt ist. Ist somit die gewünschte Dichte der erzeugten Mikroorganismen, insbesondere die gewünschte Algendichte, erreicht, kann das Nährstoffmedium zumindest teilweise über den Auslass aus dem Photobioreaktor ausgeleitet werden und in einer separaten Station dann das gewünschte Produkt von dem Nährstoffmedium getrennt werden. Mit dem Endlosbandfilter gelingt dabei eine besonders schonende Gewinnung des Produktes, der anders als die zu diesem Zwecke in der Regel eingesetzten Zentrifugen, die Zellwände der gewonnenen Mikroorganismen nicht zerstört. The outlet is more preferably downstream of an endless belt filter, in particular a self-cleaning endless belt filter, in which an endless filter cloth is circulated between a filtering section and a section in which the filtered product is removed from the filter cloth. If the desired density of the microorganisms produced, in particular the desired algae density, is reached, the nutrient medium can be discharged at least partially via the outlet from the photobioreactor and the desired product can then be separated from the nutrient medium in a separate station. With the endless belt filter, the product is obtained particularly gently, which, unlike the centrifuges usually used for this purpose, does not destroy the cell walls of the microorganisms obtained.
Es versteht sich, dass der Photobioreaktor bezüglich des flüssigen Nährstoffmediums so lange im geschlossenen Kreislauf betrieben wird, das heißt das vorzugsweise am Ende des Photobioreaktors vorhandene und mit Mikroorganismen bzw. Mikroalgen versehene Nährstoffmedium wieder dem Einlass zugeführt und dieser Vorgang so lange wiederholt wird, bis die gewünschte Dichte des jeweiligen Produktes erreicht wird und die erneute (teilweise) Ausleitung erfolgen kann. Es versteht sich weiter, dass aufgrund des Verbrauchs des Nährstoffmediums selbstverständlich periodisch Nährstoffmedium neu zugefügt werden muss. It goes without saying that the photobioreactor is operated in a closed circuit with regard to the liquid nutrient medium, i.e. the nutrient medium preferably present at the end of the photobioreactor and provided with microorganisms or microalgae is fed back to the inlet and this process is repeated until the desired density of the respective product is reached and renewed (partial) rejection can take place. It is further understood that due to the consumption of the nutrient medium, nutrient medium must of course be periodically replenished.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an der Außenseite wenigstens eines Reaktorbehälters, vorzugsweise an der Bodenwand und/oder im bodenwandnahen Bereich der Vorderwand und/oder der Rückwand und/oder der Seitenwände wenigstens eines Reaktorbehälters, ein Heiz- und/oder Kühlelement angeordnet sein, mittels dem das in dem Reaktorbehälter aufgenommene Nährstoffmedium temperierbar ist. According to a further particularly preferred embodiment, it is provided that a heating and/or cooling element is provided on the outside of at least one reactor vessel, preferably on the bottom wall and/or in the area near the bottom wall of the front wall and/or the rear wall and/or the side walls of at least one reactor vessel be arranged, by means of which the temperature of the nutrient medium accommodated in the reactor vessel can be controlled.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die ein- oder mehrteilig ausgebildete Deckenwand vorzugsweise plattenförmig ausgebildet ist, so dass diese zum Beispiel in Verbindung mit einem Abheben derselben einfach handhabbar ist.
Besonders bevorzugt ist weiter eine Ausgestaltung, bei der die Deckenwand mit wenigstens einer Belüftungseinrichtung, vorzugsweise mit wenigstens einem Belüftungsventilator, versehen ist, mittels der ein sich zwischen der Deckenwand und dem Nährstoffmedium ansammelndes Gas, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, aus dem Inneren des Photobioreaktors, insbesondere aus den Reaktorbehältern, abziehbar ist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass jedem Reaktorbehälter eine deckenwandseitige Belüftungseinrichtung zugeordnet ist. Damit gelingt es insbesondere den Sauerstoff, der zwischen der Deckenwand und dem Nährstoffmedium erzeugt ist, rauszuholen. Auf diese Weise erniedrigt man den Sauerstoffpartialdruck über dem Nährstoffmedium womit der Sauerstoffanteil in dem Nährstoffmedium abnimmt. Dies ist vorteilhaft, weil eine zu große Konzentration des Sauerstoffs im Nährstoffmedium eine niedrigere Produktivität der zum Beispiel Mikroalgenbiomasse zu Folge hätte. Das Vorsehen einer Belüftungseinrichtung hat zudem den Vorteil, dass die Kondensation an der Deckenwand minimiert wird, was die Reinigungs- und Wartungskosten reduziert. Furthermore, it is preferably provided that the top wall, which is designed in one or more parts, is preferably designed in the form of a plate, so that it can be easily handled, for example, in connection with lifting it off. Also particularly preferred is an embodiment in which the ceiling wall is provided with at least one ventilation device, preferably with at least one ventilation fan, by means of which a gas, in particular oxygen-containing gas, accumulating between the ceiling wall and the nutrient medium can be removed from the interior of the photobioreactor, in particular from the reactor vessels, is removable, it being preferably provided that each reactor vessel is assigned an aeration device on the top wall side. This makes it possible in particular to extract the oxygen that is generated between the ceiling wall and the nutrient medium. In this way, the partial pressure of oxygen above the nutrient medium is lowered, with the result that the proportion of oxygen in the nutrient medium decreases. This is advantageous because too high a concentration of oxygen in the nutrient medium would result in lower productivity of, for example, microalgal biomass. The provision of a ventilation device also has the advantage that condensation on the ceiling wall is minimized, which reduces cleaning and maintenance costs.
Besonders bevorzugt ist weiter ein Aufbau, bei dem in Verbindung mit einem Photobioreaktor mit mehreren Reaktionsbehältern sämtliche Reaktorbehälter einen gleichen U-förmigen Grundaufbau mit einer Vorderwand und einer im Wesentlichen gleich hohen Rückwand aufweisen, die beide einen Spaltabstand zur Deckenwand aufweisen und die beide von der sich bis zur Deckenwand erstreckenden und dort angrenzenden Zwischenwand überragt werden. Der Spaltabstand zur Deckenwand im Angrenzungsbereich zweier Reaktorbehälter ist dabei durch den Überström- Wandbereich überbrückt, der sich bis zur Deckenwand erstreckt und an dieser angrenzt. Weiter weist die Vorderwand des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälters ein erstes wand- und/oder plattenartiges Überbrückungselement aufweist, das sich bis zur Deckenwand erstreckt und dort angrenzt. Die Rückwand des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälters weist ein zweites wand- und/oder plattenartiges Überbrückungselement auf, das sich bis zur Deckenwand erstreckt und dort angrenzt. Weiter ist vorgesehen, dass sich das erste und zweite wand- und/oder plattenartige Überbrückungselement ebenso wie sämtliche vorhandenen Vorderwände, Zwischenwände und Rückwände sowie der wenigstens eine Überström-Wandbereich in Querrichtung zwischen den sich ebenfalls bis zur Deckenwand erstreckenden und dort angrenzenden Seitenwänden erstreckt und dort angrenzt, so dass bei montierter Deckenwand ein geschlossener Reaktor
ausgebildet ist. Bei einem derartigen Aufbau sind die Reaktorbehälter im Wesentlichen als Gleichteile ausgebildet, so dass die Produktion und Herstellung wesentlich vereinfacht wird. Also particularly preferred is a structure in which, in connection with a photobioreactor with several reaction vessels, all reactor vessels have the same U-shaped basic structure with a front wall and a rear wall of essentially the same height, both of which have a gap distance to the top wall and both of which extend from the extending up to the ceiling wall and adjoining the partition wall. The gap distance to the top wall in the adjoining area of two reactor vessels is bridged by the overflow wall area, which extends to the top wall and borders on it. Furthermore, the front wall of the foremost reactor vessel in the longitudinal direction or through-flow direction has a first wall-like and/or plate-like bridging element, which extends to the top wall and is adjacent there. The rear wall of the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or direction of flow has a second wall-like and/or plate-like bridging element which extends to the top wall and is adjacent there. It is also provided that the first and second wall-like and/or plate-like bridging element, like all existing front walls, intermediate walls and rear walls as well as the at least one overflow wall area, extends in the transverse direction between the side walls, which also extend to the top wall and adjoin there, and there adjacent, so that when the ceiling wall is mounted, a closed reactor is trained. With a structure of this type, the reactor vessels are essentially designed as identical parts, so that production and manufacture are significantly simplified.
Bei der vorliegenden Erfindung wird unter einem „Angrenzen“ von Bauteilen an anderen Bauteilen (insbesondere unter einem „Angrenzen“ von Wänden, Wandbereichen oder Elementen an anderen Wänden, Wandbereichen oder Elementen) vorzugsweise verstanden, dass die Bauteile unmittelbar aneinander anliegen und/oder ohne Spaltabstand aneinander anliegen, also die Bauteile beim Angrenzen in einem unmittelbaren Kontakt miteinander stehen und beispielsweise die eine Wand an der anderen Wand in einer Kontaktverbindung anliegt und damit an diese angrenzt. Jede einzelne dieser Kontaktverbindungen kann gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung gas- und/oder flüssigkeitsdicht ausgebildet sein. Dort wo in Verbindung mit einer Angrenzung von zwei Bauteilen als optionale Ausgestaltung auch von einer eventuell vorhandenen Verbindung der zwei Bauteile gesprochen wird, kann diese Verbindung bevorzugt als lösbare Verbindung ausgebildet sein, zum Beispiel als Formschluss- und/oder Rastverbindung, um nur ein Beispiel zu nennen. Mit einer derartigen bevorzugten Anlage- und Kontaktverbindung der einzelnen Bauteile ergibt sich ein insgesamt stabiler Aufbau, da sich die einzelnen Wände bzw. Wandbereiche dann zum Beispiel bis zu der Deckenwand erstrecken und dort abstützen können. Dies gilt gleichermaßen für den erfindungsgemäßen Photobioreaktor wie auch für den erfindungsgemäßen Reaktorbehälter und das erfindungsgemäße Verfahren. In the present invention, “adjacent” of components to other components (in particular “adjacent” of walls, wall areas or elements to other walls, wall areas or elements) is preferably understood to mean that the components are in direct contact with one another and/or without a gap abut one another, that is to say the components are in direct contact with one another when they abut and, for example, one wall abuts the other wall in a contact connection and is therefore adjacent to it. According to a further particularly preferred embodiment, each of these contact connections can be gas-tight and/or liquid-tight. Where, in connection with the adjoining of two components, a possible connection between the two components is also mentioned as an optional configuration, this connection can preferably be designed as a detachable connection, for example as a form-fit and/or snap-in connection, to give just one example to name. With such a preferred abutment and contact connection of the individual components, an overall stable structure results, since the individual walls or wall areas can then extend, for example, up to the ceiling wall and can be supported there. This applies equally to the photobioreactor according to the invention as well as to the reactor container according to the invention and the method according to the invention.
Der erfindungsgemäße Reaktorbehälter für einen Photobioreaktor, insbesondere für einen Photobioreaktor wie er zuvor beschrieben worden ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Reaktorbehälter als nach oben offener Behälter ausgebildet ist, der im Querschnitt betrachtet eine LI-Form mit einer sich in Hochachsenrichtung erstreckenden, vorzugsweise rechteckförmigen und/oder plattenförmigen, Vorderwand und einer davon in Längsrichtung beabstandeten und sich ebenfalls in Hochachsenrichtung erstreckenden, vorzugsweise rechteckförmigen und/oder plattenförmigen, Rückwand aufweist, die bodenseitig durch eine Bodenwand miteinander verbunden sind. In dem Reaktorbehälter ist weiter eine, vorzugsweise mit der Bodenwand verbundene und/oder rechteckförmige und/oder plattenförmige, Zwischenwand vorgesehen, die sich von der Bodenwand ausgehend in Hochachsenrichtung nach oben erstreckt, so dass die Zwischenwand den
Reaktorbehälter, bezogen auf die Längsrichtung, in eine vordere Reaktorkammer und in eine hintere Reaktorkammer unterteilt. In der Zwischenwand ist, im bodenwandnahen Angrenzungs- und/oder Anbindungsbereich der Zwischenwand an die Bodenwand, wenigstens eine Zwischenwand-Durchströmöffnung zwischen der vorderen und der hinteren Reaktorkammer vorgesehen. Wie bereits zuvor in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Photobioreaktor ausgeführt worden ist, zeichnet sich ein derartiger Reaktorbehälter durch sehr kompakte und einfache Bauweise aus, wobei dieser Reaktorbehälter als Einzelbehälter auf einfache Weise mit anderen Reaktorbehältern derselben Bauart bzw. auch einer ähnlichen Bauart kombiniert werden kann, um einen Photobioreaktor mit einer gewünschten Anzahl von kaskadenartig hintereinander angeordneten Reaktorbehältern auszubilden. The reactor vessel according to the invention for a photobioreactor, in particular for a photobioreactor as has been described above, is characterized in that the reactor vessel is designed as an upwardly open vessel which, viewed in cross section, has an LI shape with a vertical axis direction extending, preferably rectangular and/or plate-shaped front wall and a preferably rectangular and/or plate-shaped rear wall spaced apart from it in the longitudinal direction and also extending in the direction of the vertical axis, which are connected to one another on the bottom side by a bottom wall. In the reactor vessel there is also a partition wall, preferably connected to the bottom wall and/or rectangular and/or plate-shaped, which extends upwards from the bottom wall in the direction of the vertical axis, so that the partition wall Reactor vessel, based on the longitudinal direction, divided into a front reactor chamber and a rear reactor chamber. At least one through-flow opening between the front and rear reactor chambers is provided in the partition wall in the adjoining and/or connection area of the partition wall to the base wall near the bottom wall. As has already been explained above in connection with the photobioreactor according to the invention, such a reactor vessel is characterized by a very compact and simple design, with this reactor vessel as a single vessel being easily combined with other reactor vessels of the same type or of a similar type in order to form a photobioreactor with a desired number of cascaded reactor vessels arranged one behind the other.
Wie bereits zuvor in Verbindung mit dem Photobioreaktor ausgeführt, kann dem Reaktorbehälter, insbesondere dem freien Endbereich der Vorderwand und/oder der Rückwand des Reaktorbehälters, ein ein- oder mehrteilig ausgebildeter Überström- Wandbereich zugeordnet sein, zum Beispiel integral damit verbunden sein oder als separates Bauteil damit verbunden sein, wobei sich der Überström-Wandbereich in Querrichtung über die Reaktorbehälterbreite erstreckt und wenigstens eine Behälter- Überströmöffnung aufweist. Bezüglich der sich dadurch ergebenden Vorteile sowie weiterer diesbezüglicher Ausführungsvarianten verweisen wir auf die zuvor gemachten Ausführungen. As already explained above in connection with the photobioreactor, the reactor vessel, in particular the free end area of the front wall and/or the rear wall of the reactor vessel, can be assigned a one-part or multi-part overflow wall area, for example integrally connected thereto or as a separate component connected thereto, the overflow wall portion extending transversely across the width of the reactor vessel and having at least one vessel overflow opening. With regard to the resulting advantages and other related design variants, we refer to the statements made above.
Weiter vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Reaktorbehälters mit in Querrichtung gegenüberliegenden Seitenwänden, so dass sich die, vorzugsweise bogenförmig gekrümmt ausgebildete, Bodenwand, die Zwischenwand, die Vorderwand, die Rückwand und der Überström-Wandbereich des Reaktorbehälters zwischen den zwei in Querrichtung gegenüberliegenden Seitenwänden erstrecken und an diesen angrenzen, insbesondere dort gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzen und/oder mit diesen verbunden sind. Auch hier sind die Seitenwände wieder bevorzugt rechteckförmig und/oder plattenförmig ausgebildet. Also advantageous is a configuration of the reactor vessel with side walls lying opposite one another in the transverse direction, so that the bottom wall, which is preferably curved in an arc shape, the intermediate wall, the front wall, the rear wall and the overflow wall area of the reactor vessel extend between the two side walls lying opposite one another in the transverse direction and on these adjoin, in particular adjoin gas-tight and/or liquid-tight there and/or are connected to these. Here, too, the side walls are again preferably rectangular and/or plate-shaped.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Bodenwand des Reaktorbehälters bogenförmig gekrümmt ausgebildet, wobei sich der Scheitelpunkt der Krümmung an dem in Hochachsenrichtung tiefsten Punkt des Reaktorbehälters befindet. Die sich gegenüberliegenden, vorzugsweise rechteckförmig und/oder plattenförmig ausgebildeten, Seitenwände erstrecken sich in Hochachsenrichtung
gesehen wenigstens bis zum Scheitelpunkt der Bodenwand nach unten bilden eine Bodenaufstandsfläche aus. Auch hier verweisen wir bezüglich der weiteren Ausgestaltung und der sich dadurch ergebenden Vorteile auf die zuvor gemachten Ausführungen zum Photobioreaktor. According to a particularly preferred embodiment, the bottom wall of the reactor vessel is curved in an arc shape, with the apex of the curve being located at the lowest point of the reactor vessel in the direction of the vertical axis. The opposing side walls, which are preferably rectangular and/or plate-shaped, extend in the direction of the vertical axis Viewed at least down to the apex of the bottom wall, they form a ground contact area. Here, too, we refer to the statements made above on the photobioreactor with regard to the further design and the resulting advantages.
Letzteres gilt auch für die weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung des Reaktorbehälters als insgesamt lichtdurchlässig, vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Glas- oder Kunststoffmatenal. The latter also applies to the other particularly preferred embodiment of the reactor vessel as being translucent overall, preferably made of a translucent glass or plastic material.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass am Reaktorbehälter wenigstens eine Zuführdüse, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Querrichtung beabstandeten Zuführdüsen, vorgesehen ist, mittels der ein Medium, insbesondere CO2 oder ein CO2-haltiges Medium von außerhalb des Reaktorbehälters in den Reaktorbehälter einbringbar ist. Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens eine Zuführdüse, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Querrichtung beabstandeten Zuführdüsen, im bodenwandnahen Bereich des Reaktorbehälters angeordnet ist, und zwar bevorzugt im Bereich der hinteren Reaktorkammer an der Bodenwand und/oder an der Rückwand, angeordnet ist. Auch hierzu verweisen wir bezüglich der weiteren Ausgestaltungen und/oder der sich damit ergebenden Vorteile auf die zuvor in Verbindung mit dem Photobioreaktor gemachten Ausführungen. Furthermore, it is advantageous that at least one feed nozzle, preferably a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction, is provided on the reactor vessel, by means of which a medium, in particular CO2 or a medium containing CO2, can be introduced into the reactor vessel from outside the reactor vessel. It is preferably provided that the at least one feed nozzle, preferably a plurality of feed nozzles spaced apart in the transverse direction, is arranged in the area of the reactor vessel near the bottom wall, specifically preferably in the area of the rear reactor chamber on the bottom wall and/or on the rear wall. In this regard, too, we refer to the statements made above in connection with the photobioreactor with regard to the further configurations and/or the resulting advantages.
Auch hier gilt wieder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, dass der als solches nach oben offene Reaktorbehälter durch wenigstens eine, vorzugsweise plattenförmige und/oder abnehmbare, Deckenwand, vorzugsweise gasdicht und/oder flüssigkeitsdicht, verschlossen werden kann, um einen geschlossenen Reaktorbehälter, insbesondere in Verbindung mit einem Photobioreaktor aus mehreren Reaktorbehältern, auszubilden. Here, too, according to a preferred embodiment, the reactor vessel, which is open at the top as such, can be closed by at least one, preferably plate-shaped and/or removable, top wall, preferably gas-tight and/or liquid-tight, in order to create a closed reactor vessel, in particular in connection with a photobioreactor consisting of several reactor vessels.
Der Reaktionsbehälter weist zudem bevorzugt einen U-förmigen Grundaufbau mit einer Vorderwand und einer im Wesentlichen gleich hohen Rückwand auf, die beide einen Spaltabstand zur Deckenwand aufweisen und die beide von der sich bis zur Deckenwand erstreckenden und dort angrenzenden Zwischenwand überragt werden. Der Spaltabstand ist dabei durch einen Überström-Wandbereich und/oder durch ein wand- und/oder plattenartiges Überbrückungselement überbrückbar, der bzw. das sich im montierten Zustand bis zur Deckenwand erstreckt und an dieser angrenzt. Weiter ist vorgesehen, dass sich das wand- und/oder plattenartige
Überbrückungselement und/oder der Überström-Wandbereich im montierten Zustand in Querrichtung zwischen den sich ebenfalls bis zur Deckenwand erstreckenden und dort angrenzenden Seitenwänden erstreckt und an diesen angrenzt, so dass bei montierter Deckenwand ein geschlossener Reaktorbehälter ausgebildet ist. Die sich dadurch ergebenden Vorteile wurden ebenfalls zuvor in Verbindung mit dem Photobioreaktor ausführlich gewürdigt. Insofern verweisen wir zur Vermeidung von weiteren Wiederholungen auf die dort gemachten Ausführungen. The reaction vessel also preferably has a U-shaped basic structure with a front wall and a rear wall of essentially the same height, both of which have a gap distance to the top wall and both of which are surmounted by the intermediate wall that extends to the top wall and is adjacent there. The gap distance can be bridged by an overflow wall area and/or by a wall and/or plate-like bridging element which, in the mounted state, extends to the top wall and is adjacent to it. It is further provided that the wall and / or plate-like The bridging element and/or the overflow wall area in the installed state extends in the transverse direction between the side walls which also extend up to the top wall and border there and adjoins them, so that when the top wall is installed a closed reactor vessel is formed. The resulting benefits have also previously been extensively appreciated in connection with the photobioreactor. In this respect, to avoid further repetitions, we refer to the statements made there.
Zudem beansprucht die Erfindung eine Biogasanlage mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Photobioreaktor bzw. einen Reaktor zur Vergasung von Brennstoffen, insbesondere zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen, mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Photobioreaktor. Die sich hierdurch ergebenennden Vorteile wurden bereits zuvor ausführlich gewürdigt. Insofern wird auf die dortigen Ausführungen verwiesen. In addition, the invention claims a biogas plant with at least one photobioreactor according to the invention or a reactor for the gasification of fuels, in particular for the gasification of carbonaceous solid fuels, with at least one photobioreactor according to the invention. The resulting advantages have already been extensively appreciated before. In this respect, reference is made to the statements made there.
Und schließlich wird ein erfindungsgemäßen Verfahren zur Produktion von Mikroorganismen, insbesondere von Mikroalgen, mittels eines Photobioreaktors, insbesondere mittels eines Photobioreaktors wie vorstehend beschrieben, vorgeschlagen, bei dem der Photobioreaktor als geschlossener Reaktor ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von nach oben offenen Reaktorbehältern aufweist, die mit einer ein- oder mehrteiligen, vorzugsweise abnehmbaren, Deckenwand des Photobioreaktors verschlossen sind, vorzugsweise gas- und/oder flüssigkeitsdicht verschlossen sind, und in denen ein Nährstoffmedium aufgenommen ist. And finally, a method according to the invention for the production of microorganisms, in particular microalgae, by means of a photobioreactor, in particular by means of a photobioreactor as described above, is proposed, in which the photobioreactor is designed as a closed reactor which has a plurality of reactor containers which are open at the top are closed with a one-part or multi-part, preferably removable, top wall of the photobioreactor, preferably are closed gas-tight and/or liquid-tight, and in which a nutrient medium is accommodated.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter als Einzelbehälter ausgebildet ist, der im Querschnitt betrachtet eine U-Form mit einer sich in Hochachsenrichtung erstreckenden Vorderwand und einer davon in Längsrichtung beabstandeten und sich ebenfalls in Hochachsenrichtung erstreckenden Rückwand aufweist, die bodenseitig durch eine Bodenwand miteinander verbunden sind. Die dergestalt als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter des Photobioreaktors sind in Längsrichtung des Photobioreaktors (bzw. Durchströmrichtung des Nährstoffmediums) gesehen hintereinander angeordnet, und zwar dergestalt, dass ein in Längsrichtung gesehen vorderer Reaktorbehälter mit einer wenigstens bereichsweise lichtdurchlässigen Rückwand unter Ausbildung eines Spaltes bzw. Spaltabstandes an eine wenigstens bereichsweise lichtdurchlässige Vorderwand eines in Längsrichtung gesehen
hinteren Reaktorbehälters angrenzt, wobei die freien Endbereiche der unter Ausbildung des Spaltes aneinander angrenzenden Vorder- und Rückwände einen gemeinsamen, den Spalt, bezogen auf die Hochachsenrichtung, von oben her verschließenden Überström-Wandbereich aufweisen, der wenigstens eine Behälter- Überströmöffnung zwischen den angrenzenden Reaktorbehältern aufweist. Über diese Behälter-Überströmöffnung kann dann das Nährstoffmedium von einem in Strömungsrichtung gesehen vorderen Reaktorbehälter in einen demgegenüber hinteren Reaktorbehälter überströmen. Die Vorderwand und die Rückwand des Reaktorbehälters bzw. der Reaktorbehälter sind dabei vorzugsweise rechteckförmig und/oder plattenförmig ausgebildet. According to the invention, at least part of the reactor vessel is designed as an individual vessel which, viewed in cross section, has a U-shape with a front wall extending in the direction of the vertical axis and a rear wall which is spaced apart from it in the longitudinal direction and also extends in the direction of the vertical axis and which has a bottom wall on the bottom side are connected to each other. The reactor vessels of the photobioreactor, designed in this way as individual vessels, are arranged one behind the other, viewed in the longitudinal direction of the photobioreactor (or flow direction of the nutrient medium), in such a way that a front reactor vessel, viewed in the longitudinal direction, with a rear wall that is translucent at least in some areas, forming a gap or gap spacing, is attached to a at least partially translucent front wall seen in the longitudinal direction the rear reactor vessel, the free end areas of the front and rear walls adjoining one another to form the gap having a common overflow wall area which closes the gap from above in relation to the direction of the vertical axis and which has at least one vessel overflow opening between the adjacent reactor vessels . The nutrient medium can then flow via this container overflow opening from a reactor container at the front, seen in the direction of flow, into a reactor container at the rear, on the other hand. The front wall and the rear wall of the reactor vessel or the reactor vessel are preferably rectangular and/or plate-shaped.
Der Überström-Wandbereich, der auch als Überström-Wandbereichselement bezeichnet werden kann, erstreckt sich bis zur Deckenwand und grenzt an diese an. Diese Angrenzung erfolgt dabei vorzugsweise so, dass der Überström-Wandbereich gas- und/oder flüssigkeitsdicht an die Deckenwand angrenzt und/oder gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden ist, vorzugsweise lösbar verbunden ist. The overflow wall area, which can also be referred to as an overflow wall area element, extends to the ceiling wall and is adjacent to it. This adjoining preferably takes place in such a way that the overflow wall area adjoins the top wall in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it, preferably detachably connected.
Im Spalt zwischen aneinander angrenzenden Reaktorbehältern (und damit in Hochachsenrichtung gesehen unterhalb des Überström-Wandbereiches) ist wenigstens ein Leuchtelement aufgenommen, mittels dem Licht durch die jeweils zugeordnete wenigstens bereichsweise lichtdurchlässig ausgebildete Vorder- und/oder Rückwand hindurch in einen der beiden angrenzenden Reaktorbehälter oder in beide angrenzenden Reaktorbehälter abstrahlbar ist. At least one light-emitting element is accommodated in the gap between adjacent reactor vessels (and thus below the overflow wall area, viewed in the direction of the vertical axis), by means of which light is transmitted through the respectively assigned front and/or rear wall, which is designed to be at least partially translucent, into one of the two adjacent reactor vessels or into both adjacent reactor vessels can be radiated.
Weiter ist in jedem der als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter eine, vorzugsweise mit der Bodenwand verbundene und/oder rechteckförmige und/oder plattenförmige, Zwischenwand vorgesehen, die sich von der Bodenwand ausgehend in Hochachsenrichtung nach oben zu der Deckenwand erstreckt und an diese angrenzt, vorzugsweise gas- und/oder flüssigkeitsdicht an diese angrenzt und/oder gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden ist (vorzugsweise lösbar verbunden ist), so dass die Zwischenwand den Reaktorbehälter, bezogen auf die Längsrichtung bzw. Durchströmrichtung, in eine vordere Reaktorkammer und in eine hintere Reaktorkammer unterteilt. Furthermore, in each of the reactor vessels designed as individual vessels, an intermediate wall is provided, preferably connected to the base wall and/or rectangular and/or plate-shaped, which extends from the base wall in the direction of the vertical axis upwards to the top wall and adjoins it, preferably gas and/or is adjacent to it in a liquid-tight manner and/or possibly even connected to it (preferably detachably connected), so that the partition wall divides the reactor vessel, in relation to the longitudinal direction or flow direction, into a front reactor chamber and a rear reactor chamber.
Weiter ist in der Zwischenwand, im bodenwandnahen Angrenzungs- und/oder Anbindungsbereich der Zwischenwand an die Bodenwand, wenigstens eine
Zwischenwand-Durchströmöffnung zwischen der vorderen und der hinteren Reaktorkammer vorgesehen. Furthermore, in the intermediate wall, in the adjoining and/or connecting area of the intermediate wall to the floor wall near the floor wall, there is at least one Provided intermediate wall flow opening between the front and the rear reactor chamber.
Mit einem derartigen Aufbau kann ein in der vorderen Reaktorkammer eines vorderen Reaktorbehälters aufgenommenes Nährstoffmedium durch die wenigstens eine Zwischenwand-Durchströmöffnung hindurch in die hintere Reaktorkammer des vorderen Reaktorbehälters strömen und dann weiter von der hinteren Reaktorkammer des vorderen Reaktorbehälters nach oben bzw. durch die wenigstens eine Behälter-Überströmöffnung hindurch in eine vordere Reaktorkammer eines hinteren Reaktorbehälters strömen (vertikal mäanderförmige Strömung), so dass ein in der vorderen Reaktorkammer eines vorderen Reaktorbehälters aufgenommenes Nährstoffmedium durch die wenigstens eine Zwischenwand-Durchströmöffnung hindurch in die hintere Reaktorkammer des vorderen Reaktorbehälters strömt und weiter von der hinteren Reaktorkammer des vorderen Reaktorbehälters durch die wenigstens eine Behälter-Überströmöffnung hindurch in eine vordere Reaktorkammer eines hinteren Reaktorbehälters strömt (vertikale mäanderförmige Strömung). With such a structure, a nutrient medium accommodated in the front reactor chamber of a front reactor vessel can flow through the at least one intermediate wall flow opening into the rear reactor chamber of the front reactor vessel and then further upwards from the rear reactor chamber of the front reactor vessel or through the at least one vessel - Flow through an overflow opening into a front reactor chamber of a rear reactor vessel (vertically meandering flow), so that a nutrient medium received in the front reactor chamber of a front reactor vessel flows through the at least one intermediate wall flow opening into the rear reactor chamber of the front reactor vessel and further from the rear Reactor chamber of the front reactor vessel flows through the at least one vessel overflow opening into a front reactor chamber of a rear reactor vessel (vertical meandering flow).
Die sich dadurch ergebenden Vorteile wurden bereits zuvor in Verbindung mit dem Photobioreaktor ausführlich gewürdigt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die dort gemachten Ausführungen verwiesen wird. The resulting advantages have already been extensively appreciated in connection with the photobioreactor, so that to avoid repetition, reference is made to the statements made there.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert. The invention is explained in more detail below, merely by way of example, with reference to a drawing.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Vorderansicht eines beispielhaften erfindungsgemäßen Photobioreaktors mit einer Sicht auf den vordersten Reaktorbehälter in Richtung des Pfeils Z in der Figur 2a, 1 shows a schematic front view of an exemplary photobioreactor according to the invention with a view of the foremost reactor vessel in the direction of arrow Z in FIG. 2a,
Figur 2a einen schematischen Längsquerschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1 , Figure 2a shows a schematic longitudinal cross section along the line A-A of Figure 1,
Figur 2b eine schematische perspektivische Schnittdarstellung des Photobioreaktors aus der Figur 2b mit zum Teil weggelassenen Merkmalen,
Figur 3a eine schematische beispielhafte Ausgestaltung eines durch ein separates Bauteil gebildeten Überström-Wandbereichs, FIG. 2b shows a schematic perspective sectional view of the photobioreactor from FIG. 2b with some features omitted, FIG. 3a shows a schematic exemplary embodiment of an overflow wall area formed by a separate component,
Figur 3b eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie C-C der Figur 3a, Figure 3b is a schematic sectional view along the line C-C of Figure 3a,
Figur 3c eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Überström-Wandbereiches, FIG. 3c shows a schematic representation of a further alternative embodiment of the overflow wall area,
Figur 4a eine schematische Detaildarstellung eines einen Auslauf ausbildenden Überbrückungselementes, FIG. 4a shows a schematic detailed illustration of a bridging element forming an outlet,
Figur 4b einen Schnitt entlang der Linie D-D der Figur 4a, Figure 4b shows a section along the line D-D of Figure 4a,
Figur 5 schematisch eine Vorderansicht eines einzelnen Reaktorbehälters, FIG. 5 shows a schematic front view of a single reactor vessel,
Figur 6 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der Figur 5, Figure 6 is a sectional view taken along line B-B of Figure 5,
Figur ? eine perspektivische Darstellung des einzelnen Reaktorbehälters der Figuren 5 und 6 mit Seitenwänden, figure ? a perspective view of the individual reactor vessel of Figures 5 and 6 with side walls,
Figur 8a eine vergrößerte Detaildarstellung einer Zwischenwand in der Draufsicht, FIG. 8a shows an enlarged detailed representation of a partition wall in plan view,
Figur 8b eine alternative Ausgestaltung des Zwischenwand- Rahmenbereichs der Figur 8a, FIG. 8b shows an alternative embodiment of the partition frame area of FIG. 8a,
Figur 9a eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung eines Überström-Wandbereichs, der integral mit dem freien Endbereich der Rückwand eines Reaktorbehälters ausgebildet ist, FIG. 9a shows a schematic representation of an alternative embodiment of an overflow wall area which is formed integrally with the free end area of the rear wall of a reactor vessel,
Figur 9b eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung eines Überström-Wandbereichs, der integral mit dem freien Endbereich einer Vorderwand eines Reaktorbehälters ausgebildet ist, FIG. 9b shows a schematic representation of an alternative embodiment of an overflow wall area which is formed integrally with the free end area of a front wall of a reactor vessel,
Figur 10 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausgestaltung eines zweiteilig ausgebildeten Überström-Wandbereichs, dessen Überström-Wandbereichselemente integral mit dem freien Endbereich
der Rückwand und mit dem freien Endbereich der Vorderwand eines Reaktorbehälters ausgebildet ist, FIG. 10 shows a schematic representation of a further alternative embodiment of a two-part overflow wall area, the overflow wall area elements of which are integral with the free end area the rear wall and with the free end area of the front wall of a reactor vessel,
Figur 11 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Biogasanlage mit einem erfindungsgemäßen Photobioreaktor, und FIG. 11 shows a schematic representation of a biogas plant according to the invention with a photobioreactor according to the invention, and
Figur 12 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Reaktors zur Vergasung von Brennstoffen mit einem erfindungsgemäßen Photobioreaktor. FIG. 12 shows a schematic representation of a reactor according to the invention for the gasification of fuels with a photobioreactor according to the invention.
Die Figuren 1 , 2a und 2b zeigen in ihrer Zusammenschau eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Photobioreaktors 1 zur Produktion von Mikroorganismen, insbesondere von Produktion von Mikroalgen. Dieser Photobioreaktor 1 weist, wie dies insbesondere aus den Figuren 2a und 2b ersichtlich ist, eine Mehrzahl von als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehältern 2 auf, in denen ein Nährstoffmedium aufgenommen ist. Figures 1, 2a and 2b show in their synopsis an exemplary embodiment of a photobioreactor 1 according to the invention for the production of microorganisms, in particular the production of microalgae. As can be seen in particular from FIGS. 2a and 2b, this photobioreactor 1 has a plurality of reactor containers 2 designed as individual containers, in which a nutrient medium is accommodated.
Die einzelnen Reaktorbehälter 2 weisen, wie dies insbesondere aus der Zusammenschau der Figur 5, 6, 7 und 8 ersichtlich ist, allesamt vorzugsweise einen im Wesentlichen gleichen und/oder auf die Strömung bezogenen U-förmigen Grundaufbau auf, bei der die Reaktorbehälter 2 jeweils als nach oben offene Behälter ausgebildet sind und eine sich in Hochachsenrichtung z erstreckende Vorderwand 3 sowie eine davon in Längsrichtung x beabstandete und sich ebenfalls in Hochachsenrichtung z erstreckende Rückwand 4 aufweisen. Die Vorderwand 3 und die Rückwand 3 sind jeweils bodenseitig durch eine Bodenwand 5 miteinander verbunden. The individual reactor vessels 2, as can be seen in particular from the overview of Figures 5, 6, 7 and 8, all preferably have an essentially identical and/or U-shaped basic structure related to the flow, in which the reactor vessels 2 are each containers are open at the top and have a front wall 3 extending in the direction of the vertical axis z and a rear wall 4 spaced apart from it in the longitudinal direction x and also extending in the direction of the vertical axis z. The front wall 3 and the rear wall 3 are each connected to one another on the bottom side by a bottom wall 5 .
Sowohl die Vorderwand 3 als auch die Rückwand 4 sind hier beispielhaft plattenförmig und rechteckförmig ausgebildet, während die Bodenwand 5 hierbei beispielhaft bogenförmig gekrümmt ausgebildet ist. Both the front wall 3 and the rear wall 4 are here, for example, plate-shaped and rectangular in shape, while the bottom wall 5 is here, for example, curved in an arc shape.
Die Vorderwand 3 und die Rückwand 4 weisen, was insbesondere aus der Figur 6 ersichtlich ist, eine im Wesentlichen gleiche Höhe auf und werden von einer hier beispielhaft mittig im Reaktorbehälter 2 angeordneten Zwischenwand 6 in Hochachsenrichtung z überragt. Auch diese Zwischenwand 6 ist hier beispielhaft
plattenförmig und rechteckförmig ausgebildet, was insbesondere auch aus der Figur 8a ersichtlich ist, die eine Einzeldarstellung der Zwischenwand 6 zeigt. The front wall 3 and the rear wall 4 have essentially the same height, as can be seen in particular from FIG. This intermediate wall 6 is also an example here plate-shaped and rectangular, which can also be seen in particular from FIG. 8a, which shows an individual representation of the intermediate wall 6.
Die Zwischenwand 6 erstreckt sich im montierten Zustand (siehe zum Beispiel Figur 2a) von der Bodenwand 5 ausgehend in Hochachsenrichtung z nach oben zu einer Deckenwand 7, die hier aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich strichliert eingezeichnet ist und beispielsweise ebenfalls plattenförmig und rechteckförmig ausgebildet ist. Dabei grenzt die Zwischenwand 6 mit ihrem in Hochachsenrichtung oberen freien Endbereich an die Deckenwand 7 an, und zwar vorzugsweise gas- und/oder flüssigkeitsdicht. Gegebenenfalls kann die Zwischenwand 6 auch mit der Deckenwand 7 verbunden sein, und zwar insbesondere lösbar verbunden sein. Die Deckenwand 7 ist hier einteilig dargestellt, kann aber ggf. auch mehrteilig ausgebildet sein. In the installed state (see, for example, FIG. 2a), the intermediate wall 6 extends upwards from the bottom wall 5 in the direction of the vertical axis z to a top wall 7, which is only shown here with dashed lines for reasons of clarity and is also plate-shaped and rectangular, for example. In this case, the intermediate wall 6 adjoins the top wall 7 with its upper free end area in the direction of the vertical axis, preferably in a gas-tight and/or liquid-tight manner. If necessary, the intermediate wall 6 can also be connected to the top wall 7, in particular it can be detachably connected. The top wall 7 is shown here in one piece, but it can also be made in several parts if necessary.
Wie dies insbesondere aus den Figuren 2a, 2b und 6 ersichtlich ist, unterteilt die Zwischenwand 6 den Reaktorbehälter, bezogen auf die Längsrichtung x in eine vordere Reaktorkammer 8 und in eine hintere Reaktorkammer 9. As can be seen in particular from Figures 2a, 2b and 6, the partition 6 divides the reactor vessel, in relation to the longitudinal direction x, into a front reactor chamber 8 and a rear reactor chamber 9.
In der Zwischenwand 6 sind, was insbesondere aus der Figur 8a ersichtlich ist, im bodenwandnahen Angrenzungs- und/oder Anbindungsbereich der Zwischenwand an der Bodenwand 5, mehrere Zwischenwand-Durchströmöffnungen 10 ausgebildet, die ein Überströmen des Nährstoffmediums von der vorderen Reaktorkammer 8 in die hintere Reaktorkammer 9 ermöglichen. In the partition wall 6, as can be seen in particular from FIG Reactor chamber 9 allow.
Die Zwischenwand 6 erstreckt sich ebenso wie die Vorderwand 3 und die Rückwand 4 in Querrichtung y gesehen zwischen zwei in Querrichtung y gegenüberliegenden und hier ebenfalls lediglich beispielhaft rechteckförmig und plattenförmig ausgebildeten Seitenwänden 11 , die sich, was insbesondere aus den Figuren 2a, 2b und 7 ersichtlich ist, jeweils bis zu der Deckenwand 7 erstrecken und an diese angrenzen, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzen bzw. gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden sind. Letzteres gilt selbstverständlich auch für die Angrenzung der Vorderwandß, der Zwischenwand 6 und der Rückwand 4 an den Seitenwänden 11 . The intermediate wall 6, like the front wall 3 and the rear wall 4, extends, viewed in the transverse direction y, between two opposite side walls 11 in the transverse direction y, which are also rectangular and plate-shaped here only by way of example, which can be seen in particular from Figures 2a, 2b and 7 is, in each case extend up to the top wall 7 and adjoin it, in particular adjoin it in a gas-tight and/or liquid-tight manner or are possibly even connected to it. The latter naturally also applies to the adjoining of the front wall 8, the intermediate wall 6 and the rear wall 4 to the side walls 11.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Deckenwand 7 vorzugsweise als abnehmbare Deckenwand ausgebildet ist, so dass dann zwischen der Deckenwand
7 und den an diese angrenzenden Wänden bzw. Wandbereichen entweder keine Verbindung vorgesehen sein darf bzw. eine lösbare Verbindung vorgesehen werden muss. At this point it should be noted that the ceiling wall 7 is preferably designed as a removable ceiling wall, so that then between the ceiling wall 7 and the walls or wall areas adjoining them, either no connection may be provided or a detachable connection must be provided.
Wie dies weiter aus insbesondere den Figuren 2a und 7 ersichtlich ist, befindet sich der Scheitelpunkt der Krümmung der Bodenwand 5 des Reaktorbehälters am in Hochachsenrichtung z gesehen tiefsten Punkt der Reaktorbehälter 2, so dass sich die gegenüberliegenden Seitenwände 11 in Hochachsenrichtung z gesehen wenigstens bis zum Scheitelpunkt dieser Bodenwand 5 nach unten erstrecken und damit eine Bodenaufstandsfläche ausbilden. As can also be seen from Figures 2a and 7 in particular, the apex of the curvature of the bottom wall 5 of the reactor vessel is at the lowest point of the reactor vessel 2 as seen in the direction of the vertical axis z, so that the side walls 11 lying opposite one another as seen in the direction of the vertical axis z at least up to the apex this bottom wall 5 extend downwards and thus form a ground contact area.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Figuren 2a und 7 weist jeder einzelne der Reaktorbehälter 2 zwei separate gegenüberliegende Seitenwände 11 auf. In der Figur 2b ist jedoch eine alternative Variante dargestellt, bei der zwei gegenüberliegende großflächige Seitenwände 11 jeweils die Seitenwände für mehrere bzw. im Falle der Figur 2b für alle Reaktorbehälter 2 ausbilden. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 2a and 7, each individual reactor vessel 2 has two separate, opposite side walls 11. However, an alternative variant is shown in FIG. 2b, in which two opposite large-area side walls 11 each form the side walls for several or, in the case of FIG. 2b, for all reactor vessels 2.
Sowohl die einzelnen Reaktorbehälter 2 als auch die Deckenwand 7 sind bevorzugt insgesamt lichtdurchlässig ausgebildet, zum Beispiel aus einem lichtdurchlässigen Glas- oder Kunststoffmaterial ausgebildet. Both the individual reactor vessels 2 and the top wall 7 are preferably made translucent overall, for example made of a translucent glass or plastic material.
Wie dies weiter aus der Figur 6 in Zusammenschau mit den Figuren 2a und 2b ersichtlich ist, weisen sämtliche Reaktorbehälter 2 einen gleichen U-förmigen Grundaufbau mit einer gleich hohen Vorderwand 3 und Rückwand 4 auf, die beide jeweils einen Spaltabstand zur Deckenwand 7 aufweisen und die beide von der sich bis zur Deckenwand 7 erstreckenden Zwischenwand 6 überragt werden. As can also be seen from Figure 6 in combination with Figures 2a and 2b, all reactor vessels 2 have the same U-shaped basic structure with a front wall 3 and rear wall 4 of the same height, both of which have a gap distance to the top wall 7 and the both are surmounted by the intermediate wall 6 extending up to the ceiling wall 7 .
Um den Spaltabstand zur Deckenwand 7 zu überbrücken, weist der Photobioreaktor 1 im Angrenzungsbereich zweier Reaktorbehälter 2 einen nachstehend noch beschriebenen Überström-Wandbereich 12 auf, der sich in Hochachsenrichtung z gesehen bis zur Deckenwand 7 und in Querrichtung y zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden 11 erstreckt und an diese jeweils angrenzt, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht an diese angrenzt und/oder ggf. sogar mit diesen verbunden ist.
Dieser Überström-Wandbereich 12 ist vorliegend lediglich beispielhaft durch ein separates Bauteil gebildet (siehe Figur 3a), das mit der Vorderwand 3 und der Rückwand 4 zweier aneinander angrenzender Reaktorbehälter 2 fest verbunden ist (siehe Figuren 2a und 2b). Wie dies weiter aus den Figuren 2a und 2b ersichtlich ist, sind die einzelnen Reaktorbehälter 2 in Längsrichtung x dergestalt hintereinander angeordnet, dass ein in Längsrichtung x gesehen vorderer Reaktorbehälter 2 mit einer lichtdurchlässigen Rückwand unter Ausbildung eines Spaltes 13 als Montagefreiraum an eine lichtdurchlässige Vorderwand 3 eines in Längsrichtung x gesehen hinteren Reaktorbehälters 2 angrenzt. Die freien Endbereiche der dem Überström-Wandbereich 12 zugeordneten Vorder- und Rückwände 3, 4 sind im hier gezeigten Beispielfall jeweils an einem unteren Rahmenteilbereich 14 eines randseitig umlaufenden Rahmens 15 des Überström-Wandbereichs 12 angebunden, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angebunden. Dadurch weisen die einander zugeordneten Vorder- und Rückwände 3, 4 der aneinander angrenzenden Reaktorbehälter 2 jeweils einen gemeinsamen Überström-Wandbereich 12 auf, der den Spalt 13, bezogen auf die Hochachsenrichtung z, von oben her verschließt und hier lediglich beispielhaft mehrere Behälter-Überströmöffnungen 16 aufweist. In order to bridge the gap distance to the top wall 7, the photobioreactor 1 has an overflow wall area 12, described below, in the area adjacent to two reactor vessels 2, which extends as far as the top wall 7 viewed in the vertical axis direction z and between the opposite side walls 11 in the transverse direction y and on this in each case adjoins, in particular adjoins it in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it. This overflow wall area 12 is formed in the present example by a separate component (see FIG. 3a) which is firmly connected to the front wall 3 and the rear wall 4 of two adjacent reactor vessels 2 (see FIGS. 2a and 2b). As can also be seen from Figures 2a and 2b, the individual reactor vessels 2 are arranged one behind the other in the longitudinal direction x in such a way that a front reactor vessel 2, seen in the longitudinal direction x, with a translucent rear wall, forming a gap 13 as a mounting space, is attached to a translucent front wall 3 of a seen in the longitudinal direction x rear reactor vessel 2 is adjacent. In the example shown here, the free end areas of the front and rear walls 3, 4 assigned to the overflow wall area 12 are each connected to a lower partial frame area 14 of a frame 15 running around the edge of the overflow wall area 12, in particular in a gas-tight and/or liquid-tight manner. As a result, the mutually assigned front and rear walls 3, 4 of the adjacent reactor vessels 2 each have a common overflow wall area 12, which closes the gap 13 from above in relation to the vertical axis direction z, and here, by way of example, several vessel overflow openings 16 having.
Wie dies insbesondere aus der Figur 3a ersichtlich ist, bildet der in Hochachsenrichtung z untere Rahmenteilbereich 14 den Anbindungsbereich für die freien Endbereiche der Vorderwände 3 und Rückwände 4 der zugeordneten Reaktorbehälter 2 aus, während ein in Hochachsenrichtung z oberer Rahmenteilbereich 17 an die Deckenwand 7 angrenzt, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzt und/oder gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden ist, vorzugsweise lösbar verbunden ist. As can be seen in particular from Figure 3a, the lower frame section 14 in the vertical axis direction z forms the connection area for the free end sections of the front walls 3 and rear walls 4 of the associated reactor vessel 2, while an upper frame section 17 in the vertical axis direction z is adjacent to the top wall 7. in particular gas-tight and/or liquid-tight and/or possibly even connected to it, preferably detachably connected.
Die mehreren in Querrichtung nebeneinanderliegende Behälter-Überströmöffnungen 16 werden hier durch mehrere in Hochachsenrichtung z zwischen dem oberen Rahmenteilbereich 17 und dem unteren Rahmenteilbereich 14 verlaufende Verbindungsstege 18 ausgebildet, die vorzugsweise gleichzeitig Strömungsleitelemente ausbilden. The several transversely adjacent container overflow openings 16 are formed here by several connecting webs 18 running in the vertical axis direction z between the upper frame portion 17 and the lower frame portion 14, which preferably simultaneously form flow guide elements.
Alternativ dazu könnte jedoch auch lediglich eine einzige Behälter-Überströmöffnung 16 ohne Strömungsleitelemente bzw. Verbindungsstege 18 vorgesehen sein (nicht dargestellt) oder aber auch eine Behälter-Überströmöffnung 16 vorgesehen sein, in
die ein oder mehrere Strömungsleitelemente 18a einragen, wie dies lediglich beispielhaft in der Figur 3c dargestellt ist. As an alternative to this, however, only a single container overflow opening 16 without flow guide elements or connecting webs 18 could be provided (not shown), or else a container overflow opening 16 could be provided, in which protrude into one or more flow guide elements 18a, as is shown merely by way of example in FIG. 3c.
Wie dies insbesondere aus der Zusammenschau der Figuren 2a und 2b ersichtlich ist, ergibt sich durch diese Anordnung des Überström-Wandbereichs 12 zwischen den einander zugeordneten Vorder- und Rückwänden 3, 4 aneinander angrenzender Reaktorbehälter 2 jeweils ein, bezogen auf die Hochachsenrichtung z, oberer Überströmbereich, durch den ein Nährstoffmedium aus einer hinterenAs can be seen in particular from the combination of Figures 2a and 2b, this arrangement of the overflow wall area 12 between the associated front and rear walls 3, 4 of adjacent reactor vessels 2 results in an upper overflow area, relative to the vertical axis direction z , through which a nutrient medium from a posterior
Reaktorkammer 9 eines vorderen Reaktorbehälters 2 in eine vordereReactor chamber 9 of a front reactor vessel 2 in a front
Reaktorkammer 8 eines hinteren Reaktorbehälters 2 einströmen bzw. überströmen kann. Reactor chamber 8 of a rear reactor vessel 2 can flow in or overflow.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann der Überström-Wandbereich 12 aber auch integral mit dem freien Endbereich der Rückwand 4 des Reaktorbehälters 2 ausgebildet sein. Dies ist schematisch in der Figur 9a gezeigt. Hier wird dann ein freier Endbereich einer Vorderwand 3 eines unmittelbar angrenzenden Reaktorbehälters 2 zur Ausbildung des gemeinsamen Überstrom-Wandbereiches 12 ebenfalls an dem Überström-Wandbereich 12 angebunden (siehe Pfeil 42). According to an alternative embodiment, however, the overflow wall area 12 can also be formed integrally with the free end area of the rear wall 4 of the reactor vessel 2 . This is shown schematically in FIG. 9a. A free end area of a front wall 3 of an immediately adjacent reactor vessel 2 is then also connected to the overflow wall area 12 to form the common overflow wall area 12 (see arrow 42).
Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann der Überström-Wandbereich 12 aber auch integral mit dem freien Endbereich der Vorderwand 3 des Reaktorbehälters 2 ausgebildet sein. Dies ist schematisch in der Figur 9b gezeigt. Hier wird dann ein freier Endbereich einer Rückwand 3 eines unmittelbar angrenzenden Reaktorbehälters 2 zur Ausbildung des gemeinsamen Überstrom- Wandbereiches 12 ebenfalls an dem Überström-Wandbereich 12 angebunden (siehe Pfeil 42). According to a further alternative configuration, however, the overflow wall area 12 can also be formed integrally with the free end area of the front wall 3 of the reactor vessel 2 . This is shown schematically in FIG. 9b. A free end area of a rear wall 3 of an immediately adjacent reactor vessel 2 is then also connected to the overflow wall area 12 to form the common overflow wall area 12 (see arrow 42).
Ersichtlich ergeben sich auch bei einer Ausgestaltung gemäß der Figuren 9a und 9b wiederum Gleichteile, da die Reaktorbehälter 2 lediglich um 180° gedreht werden müssen, um jeweils einen an einer Vorderwand 3 oder an einer Rückwand 4 angeordneten Überström-Wandbereich 12 auszubilden. 9a and 9b also result in the same parts since the reactor vessels 2 only have to be rotated through 180° in order to form an overflow wall area 12 arranged on a front wall 3 or on a rear wall 4.
Letzteres gilt auch für die in der Figur 10 gezeigte weitere alternative Ausgestaltung, bei der der Überström-Wandbereich 12 mehrteilig ausgebildet ist und ein erstes vorderwandseitiges Überström-Wandbereichelement 12a integral mit dem freien Endbereich der Vorderwand 3 und ein zweites rückwandseitiges Überström-
Wandbereichelement 12b mit dem freien Endbereich der Rückwand 4 des Reaktorbehälters 2 ausgebildet ist. Das vorderwandseitige Überström- Wandbereichelement 12a und das rückwandseitige Überström-Wandbereichelement 12b zweier aneinander angrenzender Reaktorbehälter 2 werden dann zur Ausbildung des gemeinsamen Überstrom-Wandbereiches 12 miteinander verbunden, was in der Darstellung der Figur 10 durch den Pfeil 44 angezeigt wird. Eine solche Lösung wäre grundsätzlich auch mit Überström-Wandbereichelementen 12a, 12b möglich, die als separate Bauteile ausgebildet sind und mit den freien Endbereichen der zugeordneten Wände erst im Rahmen einer Vormontage verbunden werden müssen. The latter also applies to the further alternative embodiment shown in FIG. 10, in which the overflow wall area 12 is designed in several parts and a first overflow wall area element 12a on the front wall side is integral with the free end area of the front wall 3 and a second overflow wall area on the rear wall side. Wall area element 12b is formed with the free end area of the rear wall 4 of the reactor vessel 2. The overflow wall area element 12a on the front wall and the overflow wall area element 12b on the rear wall of two adjacent reactor vessels 2 are then connected to one another to form the common overflow wall area 12, which is indicated by the arrow 44 in the illustration in FIG. Such a solution would in principle also be possible with overflow wall area elements 12a, 12b, which are designed as separate components and only have to be connected to the free end areas of the assigned walls during pre-assembly.
Einen ähnlichen Aufbau wie der Überström-Wandbereich 12 zeigt auch die Zwischenwand 6 in Verbindung mit ihren Zwischenwand-Durchströmöffnungen 10, die bereits zuvor kurz angesprochen worden sind. The partition wall 6 in connection with its partition through-flow openings 10, which have already been briefly discussed above, also shows a similar structure to the overflow wall region 12.
Wie dies insbesondere aus der Figur 8a ersichtlich ist, weist die Zwischenwand 6 im bodenwandnahen Wandbereich einen randseitig umlaufenden Rahmenbereich 19 auf, deren in Hochachsenrichtung 7 unterer Rahmenteilbereich 20 an die Bodenwand 6 angrenzt, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzt und/oder mit dieser gegebenenfalls sogar verbunden ist, vorzugsweise lösbar verbunden ist. As can be seen in particular from Figure 8a, the intermediate wall 6 has a circumferential frame area 19 in the wall area near the bottom wall, the frame area 20, which is lower in the direction of the vertical axis 7, adjoins the bottom wall 6, in particular adjoins it in a gas-tight and/or liquid-tight manner and/or with it is optionally even connected, preferably detachably connected.
Die Zwischenwand 6 weist auch hier beispielhaft mehrere in Querrichtung y nebeneinanderliegende Zwischenwand-Durchströmöffnungen 10 auf, die durch mehrere zwischen gegenüberliegenden Rahmenteilen verlaufende Verbindungsstege 21 ausgebildet werden, die vorzugsweise gleichzeitig Strömungsleitelemente ausbilden. The partition 6 also has here, for example, a plurality of partition wall flow openings 10 lying next to one another in the transverse direction y, which are formed by a plurality of connecting webs 21 running between opposite frame parts, which preferably simultaneously form flow guide elements.
Damit kann das Nährstoffmedium auch von der vorderen Reaktorkammer 8 in die hintere Reaktorkammer 9 einströmen, so dass sich ein insgesamt vertikal mäanderförmiger Strömungsverlauf des Nährstoffmediums im Photobioreaktor 1 ergibt. The nutrient medium can thus also flow from the front reactor chamber 8 into the rear reactor chamber 9 , so that the nutrient medium flows in the photobioreactor 1 in a meandering, vertical pattern overall.
Alternativ dazu könnte jedoch auch lediglich eine einzige Zwischenwand- Durchströmöffnung 10 ohne Strömungsleitelemente bzw. Verbindungsstege 21 vorgesehen sein (nicht dargestellt) oder aber auch eine Zwischenwand-As an alternative to this, however, only a single intermediate wall flow opening 10 without flow guide elements or connecting webs 21 could be provided (not shown), or else an intermediate wall
Durchströmöffnung 10 vorgesehen sein, in die ein oder mehrere
Strömungsleitelemente 21a einragen, wie dies lediglich beispielhaft in der Figur 8b dargestellt ist. Flow-through opening 10 may be provided in one or more Flow guide elements 21a protrude, as is only shown as an example in Figure 8b.
Wie dies weiter insbesondere aus den Figuren 2a und 2b ersichtlich ist, weist die Vorderwand 3 des in Längsrichtung x oder Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälters 2 ein erstes wand- und/oder plattenartiges Überbrückungselement 22 auf, das sich vom freien Endbereich der Vorderwand 3 ausgehend bis zur Deckenwand erstreckt und an diese angrenzt, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzt und/oder gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden ist. As can also be seen in particular from Figures 2a and 2b, the front wall 3 of the foremost reactor vessel 2 in the longitudinal direction x or flow direction has a first wall- and/or plate-like bridging element 22, which extends from the free end area of the front wall 3 to the top wall extends and adjoins it, in particular adjoins it in a gas- and/or liquid-tight manner and/or is possibly even connected to it.
Das gleiche gilt in analoger Weise für die Rückwand 4 des in Längsrichtung x oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälters 2, der ein zweites wand- und/oder plattenartiges Überbrückungselement 23 aufweist, das sich ebenfalls bis zur Deckenwand 7 erstreckt und an diese angrenzt, insbesondere gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzt und/oder gegebenenfalls sogar mit dieser verbunden ist. The same applies in an analogous manner to the rear wall 4 of the rearmost reactor vessel 2 in the longitudinal direction x or flow direction, which has a second wall-like and/or plate-like bridging element 23, which also extends to the top wall 7 and borders on it, in particular gas and / or liquid-tight adjacent and / or possibly even connected to this.
Mit einem derartigen Aufbau eines Photobioreaktors 1 , bei dem neben Überström- Wandbereichen 12 im Angrenzungsbereich zweier Reaktorbehälter 2 an den gegenüberliegenden freien Endseiten des Photobioreaktors 1 Überbrückungselemente 22, 23 verwendet werden, ist sichergestellt, dass jeweils Reaktorbehälter mit einem gleichen Grundaufbau verwendet werden können, und zwar unabhängig von der jeweiligen Position der Reaktorbehälter im Photobioreaktor. With such a structure of a photobioreactor 1, in which bridging elements 22, 23 are used in addition to overflow wall areas 12 in the adjoining region of two reactor vessels 2 on the opposite free end sides of the photobioreactor 1, it is ensured that reactor vessels with the same basic structure can be used in each case, and independent of the respective position of the reactor vessel in the photobioreactor.
Das erste und zweite Überbrückungselement 22 bzw. 23 sind dabei bevorzugt separate Bauteile, die mit dem jeweiligen Wandbereich des Reaktorbehälters 2 verbunden werden müssen. Dies ist aber keine zwingende Maßnahme. Grundsätzlich wäre es nämlich auch möglich, die Vorderwand des vordersten Reaktorbehälters 2 ebenso wie Rückwand des hintersten Reaktorbehälters 2 bereits von vorneherein mit einer solchen Höhe auszubilden, dass sich die Vorderwand 3 des vordersten Reaktorbehälters 2 ebenso wie die Rückwand 4 des hintersten Reaktorbehälters 2 in Hochachsenrichtung z nach oben bis zur Deckenwand 7 erstreckt und dort angrenzt. The first and second bridging elements 22 and 23 are preferably separate components that have to be connected to the respective wall area of the reactor vessel 2 . However, this is not a mandatory measure. In principle, it would also be possible to form the front wall of the foremost reactor vessel 2 as well as the rear wall of the rearmost reactor vessel 2 with such a height from the outset that the front wall 3 of the foremost reactor vessel 2 as well as the rear wall 4 of the rearmost reactor vessel 2 extend in the direction of the vertical axis, e.g extends up to the ceiling wall 7 and is adjacent there.
Wie dies weiter insbesondere aus der Zusammenschau der Figuren 4a und 4b ersichtlich ist, kann das zweite Überbrückungselement 23 im Wesentlichen analog zu dem Überström-Wandbereich 12 der Figuren 3a und 3b ausgebildet sein, um
beispielsweise einen Auslass 24 mit wenigstens einer Auslassöffnung 25, vorzugsweise mehreren Auslassöffnungen 25 auszubilden. Auch hier sind die mehreren Auslassöffnungen 25 wiederum durch das Vorsehen von Verbindungsstegen 26 zwischen gegenüberliegenden Rahmenteilbereichen ausgebildet. Zudem erstreckt sich vom Mündungsbereich des Auslasses 24 ein stutzenartiger Überlaufanschluss 27 nach außen, so dass ein definierter Überlauf geschaffen wird, zum Beispiel zu einem sich daran anschließenden weiteren Photobioreaktor von im Wesentlichen identischer bzw. gleicher Bauart oder aber auch als Auslauf zu einem hier beispielhaft dargestellten Endlosbandfilter 28. Dieser Endlosbandfilter 28 wird nachfolgend noch näher beschrieben. As can also be seen in particular from the combination of FIGS. 4a and 4b, the second bridging element 23 can be designed essentially analogously to the overflow wall region 12 of FIGS. 3a and 3b in order to for example an outlet 24 with at least one outlet opening 25, preferably several outlet openings 25 form. Here, too, the plurality of outlet openings 25 are again formed by the provision of connecting webs 26 between opposite partial frame areas. In addition, a socket-like overflow connection 27 extends outwards from the mouth area of the outlet 24, so that a defined overflow is created, for example to a subsequent further photobioreactor of essentially identical or the same design or as an outlet to one shown here as an example Endless band filter 28. This endless band filter 28 will be described in more detail below.
Dadurch, dass sich die Zwischenwand 6 und der Überström-Wandbereich 12 sowie gegebenenfalls auch die Überbrückungselemente 22, 23 jeweils bis zur Deckenwand 7 erstrecken und an diese angrenzen, und zwar bevorzugt in einer Kontakt- und Anlageverbindung ohne Spaltabstand angrenzen, bevorzugt gas- und/oder flüssigkeitsdicht angrenzen, ergibt sich ein insgesamt stabiler Aufbau, da sich die einzelnen Wände bzw. Wandbereiche dann bis zu der Deckenwand 7 erstrecken und sich dort abstützen können, zum Beispiel auch in einer nutförmigen Vertiefung aufgenommen sein können, zum Beispiel auch lösbar ver stet sein können. Letzteres erlaubt neben einer besonders vorteilhaften Abdichtung auch eine funktionssichere Anordnung der Deckenwand 7 bzw. der einzelnen Wände und Wandbereiche in der jeweils gewünschten Position. Für die Zwischenwand 6 gilt dies zusätzlich in analoger Weise auch noch für deren Anbindung an der Bodenwand 5. Due to the fact that the intermediate wall 6 and the overflow wall area 12 and possibly also the bridging elements 22, 23 each extend up to the top wall 7 and adjoin it, preferably adjoining in a contact and abutment connection without a gap distance, preferably gas and/or or adjoin liquid-tight, there is an overall stable structure, since the individual walls or wall areas then extend to the top wall 7 and can be supported there, for example, can also be accommodated in a groove-shaped depression, for example, also be detachably ver steady be able. In addition to a particularly advantageous seal, the latter also allows a functionally reliable arrangement of the top wall 7 or the individual walls and wall areas in the desired position. For the intermediate wall 6, this also applies in an analogous manner to its connection to the bottom wall 5.
Wie dies insbesondere aus der Figur 2a in Verbindung mit der Figur 2b ersichtlich ist, sind im Spalt 13 zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern 2 jeweils mehrere Leuchtelemente 29 angeordnet, und zwar hier beispielhaft dergestalt, dass mehrere, sich in Quemchtung y erstreckende Leuchtelementreihen 29a, 29b, 29c und 29d vorgesehen sind, die in Hochachsenrichtung z voneinander beabstandet sind, und zwar, wie hier beispielhaft dargestellt, bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet sind. As can be seen in particular from FIG. 2a in conjunction with FIG , 29c and 29d are provided, which are spaced apart from one another in the vertical axis direction z, specifically, as shown here by way of example, are preferably uniformly spaced apart from one another.
Die einzelnen Leuchtelementreihen 29a, 29b, 29c und 29d können dabei zum Beispiel Leuchtelemente 29 in Form von LED-Lichtleisten sein, um nur ein Beispiel zu nennen, deren LEDs als Leuchtkörper sowohl Licht durch die Vorderwand 3 als auch durch die Rückwand 4 zweier aneinander angrenzender Reaktorbehälter in die
jeweiligen Reaktorkammern der Reaktorbehälter 2 abstrahlen können. Dies ist lediglich beispielhaft in Verbindung mit den in der Bildebene der Figur 2a linken beiden Reaktorbehältern 2 dargestellt. The individual rows of lighting elements 29a, 29b, 29c and 29d can, for example, be lighting elements 29 in the form of LED light strips, to name just one example, the LEDs of which, as luminous bodies, emit light both through the front wall 3 and through the rear wall 4 of two adjacent reactor vessel in the respective reactor chambers of the reactor vessel 2 can radiate. This is only shown as an example in connection with the two reactor vessels 2 on the left in the image plane of FIG. 2a.
Alternativ können die Leuchtelemente 29, beispielsweise als LED-Lichtleisten, aber auch so im Spalt 13 angeordnet werden bzw. ausgebildet sein, dass Licht, wie in Verbindung mit den in der Bildebene der Figur 2a rechten beiden Reaktorbehältern 2 dargestellt, abwechselnd lediglich in einen der beiden zugeordneten Reaktorbehälter 2 abgestrahlt wird. Im gezeigten, nicht abschließend zu verstehenden Beispielfall der rechten Bildseite der Figur 2a strahlen die in Hochachsenrichtung z übereinander angeordneten Leuchtelemente 29 hier zudem lediglich beispielhaft wechselweise (von oben nach unten gesehen) durch die Rückwand 4 des vorderen Reaktorbehälters 2, dann durch die Vorderwand 3 des hintersten Reaktorbehälters 2, dann wieder durch die Rückwand 4 des vorderen Reaktorbehälters 2 und schließlich wiederum durch die Vorderwand 3 des hintersten Reaktorbehälters 2. Es versteht sich, dass selbstverständlich auch andere Anordnungen und Durchleuchtungen jederzeit möglich sind. Alternatively, the lighting elements 29, for example as LED light strips, can also be arranged or designed in the gap 13 such that light, as shown in connection with the two reactor vessels 2 on the right in the image plane of Figure 2a, alternately enters only one of the two associated reactor vessels 2 is radiated. In the example shown on the right-hand side of Figure 2a, which is not to be understood as being exhaustive, the light-emitting elements 29 arranged one above the other in the vertical axis direction z radiate here only by way of example alternately (seen from top to bottom) through the rear wall 4 of the front reactor vessel 2, then through the front wall 3 of the rearmost reactor vessel 2, then again through the rear wall 4 of the front reactor vessel 2 and finally again through the front wall 3 of the rearmost reactor vessel 2. Of course, other arrangements and x-rays are also possible at any time.
Diese beiden in der Figur 2a lediglich exemplarisch dargestellten Beleuchtungssituationen anhand der Leuchtelemente 29 bzw. anhand der Leuchtelementreihen 29a bis 29d sollen aufzeigen, dass es besonders vorteilhaft ist, in den jeweiligen Reaktorkammern 8, 9 unterschiedlich hell beleuchtete Bereiche 30, 31 auszubilden, wobei diese unterschiedlich hell beleuchteten Bereiche 30, 31 bevorzugt in Strömungsrichtung der vertikalen Mäanderströmung hintereinander liegende Bereiche sind. Im vorliegenden Beispielfall sind somit die Bereiche 30 heller beleuchtet als die Bereiche 31 , wodurch sich ein bestimmter Hell-Dunkel-Effekt ergibt, der sich vorteilhaft auf das Wachstum der Mikroorganismen, insbesondere auf das Wachstum von Phytoplankton wie Mikroalgen auswirkt. These two lighting situations, shown only as examples in FIG brightly lit areas 30, 31 are preferably areas lying one behind the other in the direction of flow of the vertical meandering flow. In the present example, the areas 30 are thus illuminated more brightly than the areas 31, resulting in a certain light/dark effect which has an advantageous effect on the growth of the microorganisms, in particular on the growth of phytoplankton such as microalgae.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt das Überströmen durch die Zwischenwand 6 zwischen den einzelnen Reaktorkammern 8, 9 bzw. das Überströmen durch den Überström-Wandbereich 12 zwischen den einzelnen Reaktorbehältern 2 dann in vorteilhafter Weise durch auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmte Überströmöffnungen 10, 16, die geometrisch so gestaltet werden können, dass sich im jeweiligen Überstrombereich eine gezielte Beeinflussung der Strömungsverhältnisse der vertikal mäandernden Strömung erzielen lässt, zum
Beispiel dergestalt, dass dort gezielte leichte Turbulenzen bzw. Verwirbelungen bewirkt werden, die zum Beispiel einer Absetzbewegung von erzeugten Mikroorganismen entgegenwirkt, ohne den Strömungsverlauf als solches zu beeinträchtigen. In the solution according to the invention, the overflow through the intermediate wall 6 between the individual reactor chambers 8, 9 or the overflow through the overflow wall area 12 between the individual reactor vessels 2 then advantageously takes place through overflow openings 10, 16, which are tailored to the respective application and which are geometrically can be designed in such a way that a targeted influencing of the flow conditions of the vertically meandering flow can be achieved in the respective overflow area, for For example, in such a way that targeted slight turbulence or turbulence is caused there, which counteracts, for example, a settling movement of microorganisms produced, without impairing the course of the flow as such.
Wie dies aus den Figuren 2a und 2b ersichtlich ist, kann im Spalt 13 zwischen den jeweils aneinander angrenzenden Reaktorbehältern, bevorzugt im Bereich oberhalb des Übergangsbereichs von der Vorder- und/oder Rückwand 3, 4 zur Bodenwand 5 ein Versteifungselement 32 vorgesehen sein, beispielsweise ein den Spalt 13 nach unten verschließendes Versteifungselement 32. Dieses Versteifungselement 32 kann sich über eine vorgegebene Länge in Querrichtung y erstrecken, zum Beispiel auch vollständig zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden 11 erstrecken. As can be seen from Figures 2a and 2b, a stiffening element 32, for example a stiffening element 32 closing the gap 13 downwards. This stiffening element 32 can extend over a predetermined length in the transverse direction y, for example also extend completely between the opposite side walls 11.
Wie dies aus der Zusammenschau der Figuren 1 , 2a und 2b zudem weiter ersichtlich ist, sind im bodenwandnahen Bereich der Reaktorbehälter 2, hier jeweils im Bereich der hinteren Reaktorkammer 9 an der Bodenwand 5, jeweils eine Mehrzahl von in Querrichtung beabstandeten Zuführdüsen 33 vorgesehen, mittels denen ein Medium, insbesondere CO2 oder ein CO2-haltiges Medium, von außerhalb des Reaktorbehälters 2 in dem Reaktorbehälter einbringbar ist. As can also be seen from the synopsis of Figures 1, 2a and 2b, in the area of the reactor vessel 2 near the bottom wall, here in the area of the rear reactor chamber 9 on the bottom wall 5, a plurality of feed nozzles 33 spaced apart in the transverse direction are provided by means of which a medium, in particular CO2 or a medium containing CO2, can be introduced from outside the reactor vessel 2 into the reactor vessel.
Die Zuführdüsen sind mit ihrer Mündungsöffnung bevorzugt in Strömungsrichtung ausgerichtet (vergleiche insbesondere Figur 2a), so dass beim Eindüsen des Mediums eine Unterstützung der Strömung des Nährstoffmediums in Strömungsrichtung erfolgt. Zudem können mittels einer derartigen Eindüsung auch gegebenenfalls Ablagerungen in der hinteren Reaktorkammer, insbesondere im Bodenwandbereich zuverlässig vermieden werden. The feed nozzles are preferably aligned with their orifice in the direction of flow (compare in particular FIG. 2a), so that when the medium is injected, the flow of the nutrient medium is supported in the direction of flow. In addition, any deposits in the rear reactor chamber, in particular in the bottom wall area, can also be reliably avoided by means of such an injection.
Wie dies insbesondere aus der Zusammenschau der Figuren 1 und 2a ersichtlich ist, kann das erste Überbrückungselement 22 unterschiedlich ausgebildet sein, zum Beispiel als geschlossenes Wandelement 22a (links von der Trennlinie T) oder analog zum Überström-Wandbereich 12 mit Überströmöffnungen 22b versehen sein (rechts von der Trennlinie T). Dies hängt beispielsweise davon ab, wie der Photobioreaktor 1 konkret verwendet bzw. eingesetzt wird. Wird der Photobioreaktor 1 als einzelner Reaktor bzw. als erster Reaktor einer Reaktorkaskade verwendet, dann kann das erste Überbrückungselement 22 als geschlossenes Wandelement 22a ausgebildet sein und erfolgt dann ein Zulauf bzw. eine Zuführung des
Nährstoffmediums über den in der Figur 2a lediglich schematisch eingezeichneten Einlass 34. As can be seen in particular from the combination of Figures 1 and 2a, the first bridging element 22 can be designed differently, for example as a closed wall element 22a (to the left of the dividing line T) or can be provided with overflow openings 22b analogous to the overflow wall area 12 (right from the dividing line T). This depends, for example, on how the photobioreactor 1 is specifically used or used. If the photobioreactor 1 is used as an individual reactor or as the first reactor in a reactor cascade, the first bridging element 22 can be designed as a closed wall element 22a and the nutrient medium via the inlet 34, which is shown only schematically in Figure 2a.
Dagegen kann für den Fall, dass der Photobioreaktor 1 Bestandteil einer Reaktorkaskade ist und hier nicht den ersten Photobioreaktor ausbildet, vorgesehen sein, dass das erste Überbrückungselement 22 mit den Überströmöffnungen 22b versehen ist, die dann strömungstechnisch mit dem Auslass 24 eines vorgehenden Photobioreaktors 1 gekoppelt sind, und zwar bevorzugt über den Überlaufanschluss 27, an den das erste Überbrückungselement 22 angekoppelt ist (hier nicht im Detail dargestellt). On the other hand, if the photobioreactor 1 is part of a reactor cascade and does not form the first photobioreactor here, it can be provided that the first bridging element 22 is provided with the overflow openings 22b, which are then fluidically coupled to the outlet 24 of a preceding photobioreactor 1 , preferably via the overflow connection 27 to which the first bridging element 22 is coupled (not shown in detail here).
In Verbindung mit der Figur 2a und 2b ist das erste Überbrückungselement 22 hier beispielhaft als geschlossenes Wandelement 22a ausgebildet. In connection with FIGS. 2a and 2b, the first bridging element 22 is designed here as a closed wall element 22a, for example.
Wie dies weiter aus der Figur 2a ersichtlich ist, ist der Einlass 34 ferner mit einer Zuführleitung 34a koppelbar, mittels der dem Photobioreaktor 1 zu gegebenen Zeiten frisches Nährstoffmedium 34a zugeführt werden kann. As can also be seen from FIG. 2a, the inlet 34 can also be coupled to a feed line 34a, by means of which fresh nutrient medium 34a can be fed to the photobioreactor 1 at given times.
Der Einlass 34 ist des Weiteren mit einer hier als Rückführleitung 34b ausgebildeten Nährstoffmediums-Leitung verbunden, die hier beispielhaft vom letzten Reaktorbehälter 2 abgeht und mittels der über den Einlass 34 das Nährstoffmedium im Kreislauf geführt ist. Dazu kann in die Rückführleitung 34b grundsätzlich eine Pumpe als Fördereinrichtung geschaltet werden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Fördereinrichtung bei der erfindungsgemäßen Lösung durch eine Lufthebeanordnung 35 gebildet, bei der in die zum Einlass 34 geführte Rückführleitung 34b ein bestimmtes Arbeitsmedium, vorzugsweise Luft, höchst bevorzugt mit CO2 angereicherte und/oder gefilterte Luft, eingebracht wird, das das Nährstoffmedium in Richtung Einlass 34 fördert. The inlet 34 is also connected to a nutrient medium line designed here as a return line 34b, which here, for example, branches off from the last reactor vessel 2 and by means of which the nutrient medium is circulated via the inlet 34 . For this purpose, in principle, a pump can be switched into the return line 34b as a conveying device. However, the conveying device in the solution according to the invention is particularly preferably formed by an air lifting arrangement 35, in which a specific working medium, preferably air, most preferably air enriched with CO2 and/or filtered air, is introduced into the return line 34b leading to the inlet 34, which contains the nutrient medium promotes towards inlet 34.
Wie weiter dargestellt, wird bei dieser Kreislaufführung des Nährstoffmediums ein Teil des Nährstoffmediums bevorzugt aus dem in Längsrichtung x bzw. Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälter 2 abgezogen und dann wieder dem in Längsrichtung x b zw. Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälter 2 zugeführt. Davon kann jedoch gegebenenfalls auch abgewichen werden, zum Beispiel dergestalt, dass mehrere Rückführleitungen vorgesehen sind, die von mehreren Reaktorbehältern abzweigen und zum Einlass geführt sind. Ebenso kann alternativ
oder zusätzlich auch ein Einlass in Verbindung mit anderen bzw. weiteren Reaktorbehältern vorgesehen sein. As further shown, with this circulation of the nutrient medium, a portion of the nutrient medium is preferably drawn off from the rearmost reactor vessel 2 in the longitudinal direction x or through-flow direction and then fed back to the frontmost reactor vessel 2 in the longitudinal direction xb or through-flow direction. However, it is also possible to deviate from this, for example in such a way that a number of return lines are provided which branch off from a number of reactor vessels and are routed to the inlet. Likewise, alternatively or additionally an inlet in connection with other or further reactor vessels can be provided.
Die Lufthebeanordnung 35 dient hier somit gleichzeitig als Umwälzeinrichtung für das flüssige Nährstoffmedium im Photobioreaktor 1 , das heißt als Umwälzeinrichtung, um das Nährstoffmedium in der gewünschten Weise vertikal mäandernd durch den Photobioreaktor 1 zu führen. Wie bereits zuvor des Öfteren ausgeführt, ist eine derartige Lufthebeanordnung 35 besonders produktschonend. Die Erfindung ist jedoch grundsätzlich mit jeglicher Art von Umwälzeinrichtungen ausführbar. The air lifting arrangement 35 serves here simultaneously as a circulating device for the liquid nutrient medium in the photobioreactor 1, ie as a circulating device in order to guide the nutrient medium through the photobioreactor 1 in a vertically meandering manner in the desired manner. As already explained before, such an air lifting arrangement 35 is particularly gentle on the product. In principle, however, the invention can be implemented with any type of circulating device.
Dem Photobioreaktor 1 ist in der schematischen, prinzipiellen Ausführung gemäß der Figur 2a der Endlosbandfilter 28 nachgeschaltet, bei dem ein endloses Filtertuch 36 im Kreislauf zwischen einem filternden Abschnitt 37 und einem Abschnitt 38, in dem das gefilterte Produkt 39 vom Filtertuch 36 entfernt wird, geführt ist. Dies ist in der Figur 2a lediglich äußerst schematisch dargestellt. In the schematic, basic embodiment according to Figure 2a, the photobioreactor 1 is followed by the endless belt filter 28, in which an endless filter cloth 36 is circulated between a filtering section 37 and a section 38 in which the filtered product 39 is removed from the filter cloth 36 is. This is only shown extremely schematically in FIG. 2a.
Wie der Figur 2a zudem weiter entnommen werden kann, kann das abgefilterte Nährstoffmedium 40 gegebenenfalls über eine weitere Rückführleitung 34c wieder in den Kreislauf des Nährstoffmediums zurückgeführt werden. As can also be seen from FIG. 2a, the filtered nutrient medium 40 can optionally be fed back into the circuit of the nutrient medium via a further return line 34c.
Aus der Figur 2a ist zudem weiter ersichtlich, dass die Zuführdüsen 33 ebenfalls mit einer Zuführleitung 33a gekoppelt sein können, über die zum Beispiel mit CO2 angereichertes Medium, zum Beispiel mit CO2 angereicherte Luft zugeführt werden kann. FIG. 2a also shows that the feed nozzles 33 can also be coupled to a feed line 33a, via which, for example, a medium enriched with CO2, for example air enriched with CO2, can be fed.
Es versteht sich, dass in den jeweiligen medienführenden Leitungen selbstverständlich in üblicher Weise Ventile, Rückflussverhinderer und andere Sperrelemente bzw. Steuerelemente angeordnet sein können, mit denen eine Steuerung bzw. Regelung des Medienflusses erfolgt. It goes without saying that valves, backflow preventers and other blocking elements or control elements can of course be arranged in the usual way in the respective media-carrying lines, with which the media flow is controlled or regulated.
Weiter kann an der Bodenwand 5 jedes der Reaktorbehälter ein Heiz- und/oder Kühlelement 41 angeordnet sein, mittels dem das in dem jeweiligen Reaktorbehälter 2 aufgenommene Nährstoffmedium entsprechend temperiert werden kann. Dies ist lediglich beispielhaft und schematisch in der Figur 6 dargestellt.
Und schließlich kann die Deckenwand 7 mit einer oder mehrerenFurthermore, a heating and/or cooling element 41 can be arranged on the bottom wall 5 of each of the reactor vessels, by means of which the nutrient medium contained in the respective reactor vessel 2 can be appropriately tempered. This is only shown as an example and schematically in FIG. And finally, the ceiling wall 7 with one or more
Belüftungseinrichtungen 45 versehen sein, die zum Beispiel durchVentilation devices 45 may be provided, for example by
Belüftungsventilatoren gebildet sind. Dies ist in der Figur 2a lediglich äußerst schematisch und beispielhaft dargestellt. Mittels dieser Belüftungseinrichtungen 45 kann ein sich zwischen der Deckenwand 7 und dem Nährstoffmedium ansammelndes Gas, insbesondere sauerstoffhaltiges Gas, aus dem Inneren des Photobioreaktors 1 , insbesondere aus den Reaktorbehältern 2, abgezogen werden. Grundsätzlich kann dabei jedem Reaktorbehälter 2 eine deckenwandseitige Belüftungseinrichtung 45 zugeordnet sein. Ventilation fans are formed. This is only shown extremely schematically and by way of example in FIG. 2a. By means of these ventilation devices 45 , a gas, in particular oxygen-containing gas, accumulating between the top wall 7 and the nutrient medium can be drawn off from the interior of the photobioreactor 1 , in particular from the reactor containers 2 . In principle, each reactor vessel 2 can be assigned an aeration device 45 on the top wall side.
Die Figur 11 zeigt schematisch eine beispielhafte Darstellung einer Biogasanlage 46 mit einem erfindungsgemäßen Photobioreaktor 1 , der, wie vorstehend beschrieben, eine Mehrzahl von Reaktorbehältern 2 aufweist. Die Biogasanlage 46 ist hier nur äußerst schematisch dargestellt und weist u.a. einen Fermenter 47, in dem das eigentliche Biogas produziert wird, und ein Endlager 48 auf, in dem sich ein Gärrest 49 befindet. FIG. 11 schematically shows an exemplary representation of a biogas plant 46 with a photobioreactor 1 according to the invention, which, as described above, has a plurality of reactor containers 2 . The biogas plant 46 is only shown very schematically here and has, among other things, a fermenter 47, in which the actual biogas is produced, and a repository 48, in which fermentation residues 49 are located.
Wie in der Figur 11 dargestellt, wird das Biogas 50 aus dem Fermenter 47 der Biogasanlage 46 abgezogen und einer Gegenstrom-Absorberkolonne 51 zugeführt, in der das in dem Gas vorhandene CO2 von einem im Kreislauf geführten Lösungsmittel 52 absorbiert wird. Weiter ist eine Stripkolonne 53 vorgesehen, in der das CO2 vom Lösungsmittel abgetrennt wird. Konkret wird das mit CO2 beladene Lösungsmittel 54 in den Kopf der Stripkolonne 53 geführt ist und rieselt dort nach unten. Weiter ist eine Dampfzuführvorrichtung 55 vorgesehen, mittels der Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, in die Stripkolonne 53 einbringbar ist, wodurch das CO2 bzw., je nach Reinigungsgrad, ein CO2-haltiges Gas 56 freigesetzt und, vorzugsweise am Kolonnenkopf, ausgetragen wird. As shown in FIG. 11, the biogas 50 is withdrawn from the fermenter 47 of the biogas plant 46 and fed to a countercurrent absorber column 51 in which the CO 2 present in the gas is absorbed by a solvent 52 circulated. A stripping column 53 is also provided, in which the CO2 is separated from the solvent. Specifically, the solvent 54 loaded with CO2 is fed into the top of the stripping column 53 and trickles down there. A steam supply device 55 is also provided, by means of which steam, preferably steam, can be introduced into the stripping column 53, whereby the CO2 or, depending on the degree of purification, a CO2-containing gas 56 is released and discharged, preferably at the top of the column.
Das CO2-freie Lösungsmittel 57 wird dann mittels einer Abzugseinrichtung 58 aus der Stripkolonne 53 abgezogen und wieder in die Gegenstrom-Absorberkolonne 51 rückgeführt. The CO2-free solvent 57 is then withdrawn from the stripping column 53 by means of a withdrawal device 58 and returned to the countercurrent absorber column 51 again.
Weiter ist hier beispielhaft eine Mehrzahl von jedem einzelnen Reaktorbehälter 2 zugeordneten Pulsiervorrichtungen 59 vorgesehen, mittels der das CO2 bzw. das CO2-haltige Gas 56 stoßweise bzw. pulsierend in den jeweiligen Reaktorbehälter 2, grundsätzlich an jeder beliebigen Stelle, vorzugsweise jedoch bodenseitig,
eingebracht werden kann, um einzelne Gasblasen mit einer definierten Größe, zum Beispiel von 3 pm bis 1 ,0 cm, zu erzeugen. Furthermore, a plurality of pulsation devices 59 assigned to each individual reactor vessel 2 is provided here by way of example, by means of which the CO2 or the CO2-containing gas 56 is injected in pulses or pulsations into the respective reactor vessel 2, basically at any desired point, but preferably at the bottom. can be introduced in order to produce individual gas bubbles with a defined size, for example from 3 μm to 1.0 cm.
Weiter ist eine Zudosiervorrichtung 60 vorgesehen, mittels der einem oder mehreren Reaktorbehältern 2 Gärrest 49 als Dünger für das Nährstoffmedium und/oder zur Einstellung eines gewünschten pH-Wertes im Nährstoffmedium zugeführt werden kann. Die Zuführung erfolgt vorzugsweise gesteuert mit einer hier lediglich beispielhaft dargestellten Steuereinrichtung 61 , zum Beispiel in Abhängigkeit von einem vorgegebenen pH-Wert im Nährstoffmedium. Die Steuereinrichtung 61 kann zudem, wie hier lediglich schematisch dargestellt, dazu verwendet werden, die CO2- Zufuhr mittels der Pulsiervorrichtungen 59 zu steuern. A dosing device 60 is also provided, by means of which fermentation residue 49 can be fed to one or more reactor containers 2 as fertilizer for the nutrient medium and/or to set a desired pH value in the nutrient medium. The supply is preferably controlled with a control device 61 shown here only as an example, for example as a function of a predetermined pH value in the nutrient medium. The control device 61 can also be used, as only shown schematically here, to control the CO 2 supply by means of the pulsation devices 59 .
In der Figur 12 ist schließlich ein der Figur 11 entsprechender Aufbau gezeigt, allerdings mit dem Unterschied, dass hier anstelle einer Biogasanlage 46 ein Reaktor 62 zur Vergasung von Brennstoffen, zum Beispiel von Kohle oder Biomasse (zum Beispiel von Holz als Biomasse), eingestzt wird und dementsprechend keine Beschickung des Photobioreaktors 1 mit einem Gärrest erfolgt. Anstelle des CO2- haltigen Biogases wird hier der Gegenstrom-Absorberkolonne 51 CO2-haltiges Synthesegas zugeführt. Finally, FIG. 12 shows a structure corresponding to FIG. 11, but with the difference that instead of a biogas plant 46, a reactor 62 for gasifying fuels, for example coal or biomass (for example wood as biomass), is used here and accordingly the photobioreactor 1 is not charged with a fermentation residue. Instead of the biogas containing CO2, synthesis gas containing CO2 is fed here to the countercurrent absorber column 51 .
Es versteht sich, dass dem Photobioreaktor 1 selbstverständlich auch CO2-haltiges Biogas aus einer Biogasanlage und CO2-haltiges Synthesegas aus einem Reaktor zur Vergasung von Brennstoffen zugeführt werden können, auch wenn dies nicht mehr explizit gezeigt ist. Beide CO2-haltigen Gasströme können unterschiedlichen oder gemeinsamen Gaswäschern, wie vorstehend beschrieben, zugeführt werden.
It goes without saying that the photobioreactor 1 can of course also be supplied with CO2-containing biogas from a biogas plant and CO2-containing synthesis gas from a reactor for gasifying fuels, even if this is no longer explicitly shown. Both CO2-containing gas streams can be fed to different or common gas scrubbers, as described above.
Bezuqszeichenliste Reference character list
1 Photobioreaktor 1 photobioreactor
2 Reaktorbehälter 2 reactor vessels
3 Vorderwand 3 front wall
4 Rückwand 4 back panel
5 Bodenwand 5 bottom wall
6 Zwischenwand 6 partition
7 Deckenwand 7 ceiling wall
8 vordere Reaktorkammer 8 forward reactor chamber
9 hintere Reaktorkammer 9 rear reactor chamber
10 Zwischenwand-Durchströmöffnungen 10 partition wall flow openings
11 Seitenwände 11 side walls
12 Überström-Wandbereich 12 overflow wall area
12a erstes Überström-Wandbereichelement12a first overflow wall area element
12b zweites Überström-Wandbereichelement12b second overflow wall area element
13 Spalt 13 column
14 unterer Rahmenteilbereich 14 lower frame section
15 Rahmen 15 frames
16 Behälter-Überströmöffnungen 16 container overflow openings
17 oberer Rahmenteilbereich 17 upper frame section
18 Verbindungsstege 18 connecting bars
18a Strömungsleitelement 18a flow guide element
19 Rahmenbereich 19 frame area
20 unterer Rahmenteilbereich 20 lower frame section
21 Verbindungsstege 21 connecting bars
21a Strömungsleitelement 21a flow guide element
22 erstes Überbrückungselement 22 first bridging element
22a geschlossenes Wandelement 22a closed wall element
22b Überströmöffnungen 22b overflow openings
23 zweites Überbrückungselement 23 second bridging element
24 Auslass 24 outlet
25 Auslassöffnungen
26 Verbindungssteg 25 exhaust ports 26 connecting bridge
27 Überlaufanschluss 27 overflow connection
28 Endlosbandfilter 28 endless band filters
29 Leuchtelemente 29 light elements
29a Leuchtelementreihe 29a row of luminous elements
29b Leuchtelementreihe 29b row of luminous elements
29c Leuchtelementreihe 29c row of luminous elements
29d Leuchtelementreihe 29d row of luminous elements
30 hellerer beleuchteter Bereich30 brighter illuminated area
31 dunklerer beleuchteter Bereich31 darker illuminated area
32 Versteifungselement 32 stiffening element
33 Zuführdüsen 33 feed nozzles
33a Zuführleitung 33a feed line
34 Einlass 34 inlet
34a Zuführleitung 34a feed line
34b Rückführleitung 34b return line
34c Rückführleitung 34c return line
35 Lufthebeanordnung 35 air lift assembly
36 Filtertuch 36 filter cloth
37 filternder Abschnitt 37 filtering section
38 Abschnitt 38 section
39 gefiltertes Produkt 39 filtered product
40 abgefiltertes Nährstoffmedium40 filtered nutrient medium
41 Heiz- und/oder Kühlelement41 heating and/or cooling element
42 Pfeil 42 arrow
43 Pfeil 43 arrow
44 Pfeil 44 arrow
45 Belüftungseinrichtung 45 ventilation device
46 Biogasanlage 46 biogas plant
47 Fermenter 47 fermenters
48 Endlager 48 repositories
49 Gärrest 49 Digestate
50 Biogas 50 biogas
51 Gegenstrom-Absorberkolonne51 countercurrent absorber column
52 Lösungsmittel 52 solvents
53 Stripkolonne
54 C02-beladenes Lösungsmittel53 stripping column 54 C02 laden solvent
55 Dampf 55 steam
56 CO2 bzw. C02-haltiges Gas56 CO2 or gas containing C02
57 C02-freies Lösungsmittel 58 Abzugseinrichtung 57 C02-free solvent 58 exhaust device
59 Pulsiervorrichtung 59 pulsation device
60 Zudosiervorrichtung 60 dosing device
61 Steuereinrichtung 61 control device
62 Reaktor 63 Synthesegas
62 reactor 63 synthesis gas
Claims
Patentansprüche Photobioreaktor (1 ), insbesondere zur Produktion von Mikroorganismen, wobei der Photobioreaktor (1 ) als geschlossener Reaktor ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von nach oben offenen Reaktorbehältern (2) aufweist, die mit einer ein- oder mehrteiligen, vorzugsweise abnehmbaren, Deckenwand (7) des Photobioreaktors (1 ) verschlossen sind und in denen ein Nährstoffmedium aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter (2) als Einzelbehälter ausgebildet ist, der im Querschnitt betrachtet eine LI-Form mit einer sich in Hochachsenrichtung erstreckenden Vorderwand (3) und einer davon in Längsrichtung beabstandeten und sich ebenfalls in Hochachsenrichtung erstreckenden Rückwand (4) aufweist, die bodenseitig durch eine Bodenwand (5) miteinander verbunden sind, dass die dergestalt als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter (2) des Photobioreaktors (1 ) in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, dergestalt, dass ein in Längsrichtung gesehen vorderer Reaktorbehälter (2) mit einer wenigstens bereichsweise lichtdurchlässigen Rückwand (4) unter Ausbildung eines Spaltes (13) an eine wenigstens bereichsweise lichtdurchlässige Vorderwand (3) eines in Längsrichtung gesehen hinteren Reaktorbehälters (2) angrenzt, wobei die freien Endbereiche der unter Ausbildung des Spaltes (13) aneinander angrenzenden Vorder- und Rückwände (3, 4) einen gemeinsamen, den Spalt (13), bezogen auf die Hochachsenrichtung, von oben her verschließenden Überström-Wandbereich (12) aufweisen, der wenigstens eine Behälter-Überströmöffnung (16) zwischen den angrenzenden Reaktorbehältern (2) aufweist, dass sich der Überström-Wandbereich (12) bis zu der wenigstens einen Deckenwand (7) erstreckt und an diese angrenzt, dass im Spalt (13) zwischen aneinander angrenzenden Reaktorbehältern (2) wenigstens ein Leuchtelement (29) aufgenommen ist, mittels dem Licht durch die jeweils zugeordnete wenigstens bereichsweise lichtdurchlässig ausgebildete Vorder- und/oder Rückwand (3, 4) hindurch in einen der beiden
49 angrenzenden Reaktorbehälter (2) oder in beide angrenzenden Reaktorbehälter (2) abstrahlbar ist, dass in jedem der als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter (2) eine Zwischenwand (6) vorgesehen ist, die sich von der Bodenwand (5) ausgehend in Hochachsenrichtung nach oben zu der Deckenwand (7) erstreckt und an diese angrenzt, so dass die Zwischenwand (6) den Reaktorbehälter (2), bezogen auf die Längsrichtung, in eine vordere Reaktorkammer (8) und in eine hintere Reaktorkammer (9) unterteilt, dass in der Zwischenwand (6), im bodenwandnahen Angrenzungs- und/oder Anbindungsbereich der Zwischenwand (6) an die Bodenwand (5), wenigstens eine Zwischenwand-Durchströmöffnung (10) zwischen der vorderen und der hinteren Reaktorkammer (8, 9) vorgesehen ist, dass wenigstens einer oder wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter (2) wenigstens eine Zuführeinrichtung (33) aufweist, mittels der ein CO2-haltiges Medium (54) von außerhalb des Reaktorbehälters (2) in wenigstens einen Reaktorbehälter (2) einbringbar ist, und dass das CO2-haltige Medium (54) ein CO2-haltiges Gas oder ein aus einem CO2-haltigen Gas gewonnenes CO2 ist. Claims Photobioreactor (1), in particular for the production of microorganisms, the photobioreactor (1) being designed as a closed reactor which has a plurality of reactor containers (2) which are open at the top and which have a one-part or multi-part, preferably removable, top wall ( 7) of the photobioreactor (1) are closed and in which a nutrient medium can be accommodated, characterized in that at least part of the reactor container (2) is designed as an individual container which, viewed in cross section, has an LI shape with a front wall ( 3) and a rear wall (4) spaced apart from it in the longitudinal direction and also extending in the direction of the vertical axis, which are connected to one another on the bottom side by a bottom wall (5), so that the reactor containers (2) of the photobioreactor (1), which are designed as individual containers, are arranged one behind the other in the longitudinal direction are arranged such that in the longitudinal direction g viewed from the front reactor vessel (2) with a rear wall (4) that is translucent at least in some areas, forming a gap (13) adjoins an at least partially translucent front wall (3) of a rear reactor vessel (2) viewed in the longitudinal direction, the free end areas of the under formation The front and rear walls (3, 4) adjoining one another of the gap (13) have a common overflow wall region (12) which closes the gap (13) from above in relation to the direction of the vertical axis and which has at least one container overflow opening (16 ) between the adjoining reactor vessels (2), that the overflow wall area (12) extends to the at least one top wall (7) and adjoins it, that in the gap (13) between adjoining reactor vessels (2) at least one light-emitting element (29) is received, by means of which light passes through the respectively assigned front and / or rear wall (3, 4) through into one of the two 49 adjoining reactor vessel (2) or into both adjoining reactor vessels (2), that in each of the reactor vessels (2) designed as individual vessels an intermediate wall (6) is provided which, starting from the bottom wall (5), extends upwards in the direction of the vertical axis of the top wall (7) and adjoins it, so that the intermediate wall (6) divides the reactor vessel (2), in relation to the longitudinal direction, into a front reactor chamber (8) and a rear reactor chamber (9) that in the intermediate wall (6), in the area near the bottom wall where the partition wall (6) adjoins and/or is connected to the bottom wall (5), at least one partition wall flow opening (10) is provided between the front and rear reactor chambers (8, 9), that at least one or at least some of the reactor vessels (2) have at least one feed device (33) by means of which a CO2-containing medium (54) is fed from outside the reactor vessel (2) into at least one reactor vessel (2) can be introduced, and that the CO2-containing medium (54) is a CO2-containing gas or CO2 obtained from a CO2-containing gas.
2. Photobioreaktor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Photobioreaktor (1 ) Bestandteil eines Reaktors (62) zur Vergasung von Brennstoffen, insbesondere zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen, ist und/oder dass das CO2-haltige Gas ein CO2-haltiges Synthesegas (63) aus einem Reaktor (62) zur Vergasung von Brennstoffen, insbesondere zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen, ist. 2. Photobioreactor according to claim 1, characterized in that the photobioreactor (1) is part of a reactor (62) for the gasification of fuels, in particular for the gasification of solid fuels containing carbon, and/or that the CO2-containing gas is a CO2-containing synthesis gas ( 63) consists of a reactor (62) for the gasification of fuels, in particular for the gasification of solid fuels containing carbon.
3. Photobioreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Photobioreaktor (1 ) Bestandteil einer Biogasanlage (46) ist und/oder dass das CO2-haltige Gas ein CO2-haltiges Biogas aus einer Biogasanlage (46) ist. 3. Photobioreactor according to claim 1 or 2, characterized in that the photobioreactor (1) is part of a biogas plant (46) and/or that the CO2-containing gas is a CO2-containing biogas from a biogas plant (46).
4. Photobioreaktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gaswäscher vorgesehen ist, mittels dem das CO2-haltige Gas durch eine Gaswäsche, vorzugsweise durch chemische Absorption, aus dem Gas (Biogas oder Synthesegas) herauslösbar ist. 4. Photobioreactor according to claim 2 or 3, characterized in that a gas scrubber is provided, by means of which the CO2-containing gas can be extracted from the gas (biogas or synthesis gas) by gas scrubbing, preferably by chemical absorption.
5. Photobioreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
50 dass der Gaswäscher eine Absorberkolonne, vorzugsweise eine Gegenstrom- Absorberkolonne (51 ), aufweist, in der das in dem Gas vorhandene CO2 von einem Lösungsmittel (52) absorbiert wird, und dass der Gaswäscher weiter eine Stripkolonne (52) aufweist, in der das CO2 vom Lösungsmittel (52) abtrennbar ist. Photobioreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mit CO2 beladene Lösungsmittel (54) in den Kopf der Stripkolonne (52) geführt ist und dort nach unten rieselt, und dass eine Dampfzuführvorrichtung (55) vorgesehen ist, mittels der Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, in die Stripkolonne (52) einbringbar ist, wodurch das CO2 freigesetzt und, vorzugsweise am Kolonnenkopf, ausgetragen wird, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass das CO2-freie Lösungsmittel (57) mittels einer Abzugseinrichtung (58), vorzugsweise einer Pumpe, aus der Stripkolonne (52) abziehbar und wieder in die Absorberkolonne (51 ) rückführbar ist. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pulsiervorrichtung vorgesehen ist, mittels der das CO2 und/oder das CO2-haltige Gas stoßweise bzw. pulsierend in den wenigstens einen Reaktorbehälter (2) einbringbar ist, vorzugsweise dergestalt, dass einzelne Gasblasen mit einer Größe von unter 3 cm, bevorzugt von 3 pm bis 1 ,0 cm, höchst bevorzugt von 20 pm bis 1 ,0 cm, in den wenigstens einen Reaktorbehälter (2) einbringbar sind. Photobioreaktor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zudosiervorrichtung (60), vorzugsweise eine Pumpe, vorgesehen ist, mittels der wenigstens einem Reaktorbehälter (2) Gärrest (49) aus der Biogasanlage (46), insbesondere aus einem Nachfermenter und/oder einem Endlager (48) der Biogasanlage, zudosierbar ist, vorzugsweise gesteuert mit einer Steuereinrichtung (61 ) und/oder in Abhängigkeit von einem vorgegebenen pH-Wert im Nährstoffmedium. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
51 dass sich die, vorzugsweise bogenförmig gekrümmt ausgebildete, Bodenwand (5), die Zwischenwand (6), die Vorderwand (3), die Rückwand (4) und der Überström-Wandbereich (12) des Reaktorbehälters (2) zwischen zwei in Querrichtung gegenüberliegenden Seitenwänden (11 ) erstrecken und an diese angrenzen, und dass sich die Seitenwände (11) jeweils bis zur Deckenwand (7) erstrecken und an diese angrenzen. Photobioreaktor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwand (5) des Reaktorbehälters (2) bogenförmig gekrümmt ausgebildet ist, wobei sich der Scheitelpunkt der Krümmung an dem in Hochachsenrichtung gesehen tiefsten Punkt des Reaktorbehälters (2) befindet, und dass sich die gegenüberliegenden Seitenwände (11) in Hochachsenrichtung gesehen wenigstens bis zum Scheitelpunkt der Bodenwand (5) nach unten erstrecken und eine Bodenaufstandfläche ausbilden. Photobioreaktor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder einzelne Reaktorbehälter (2) zwei separate gegenüberliegende Seitenwände (11) aufweist. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) und/oder die Deckenwand (7) insgesamt lichtdurchlässig ausgebildet ist bzw. sind, vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Glas- oder Kunststoffmatenal ausgebildet ist bzw. sind. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (3) und/oder die Rückwand (4) und/oder die Zwischenwand (6) und/oder der Überström-Wandbereich (12) und/oder die Seitenwände (11 ) rechteckförmig und/oder plattenförmig ausgebildet ist bzw. sind. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ein- oder mehrteilig ausgebildete Überström- Wandbereich (12) integral mit dem freien Endbereich der Vorderwand (3)
und/oder mit dem freien Endbereich der Rückwand (4) des Reaktorbehälters (2) ausgebildet ist. Photobioreaktor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Überström-Wandbereich (12) integral mit dem freien Endbereich der Vorderwand (3) oder mit dem freien Endbereich der Rückwand (4) des Reaktorbehälters (2) ausgebildet ist und ein freier Endbereich einer Rückwand (4) bzw. Vorderwand (3) eines unmittelbar angrenzenden Reaktorbehälters (2) zur Ausbildung des gemeinsamen Überstrom- Wandbereiches (12) ebenfalls an dem Überström-Wandbereich (12) angebunden ist, oder dass der Überström-Wandbereich (12) mehrteilig ausgebildet ist und ein erstes vorderwandseitiges Überström-Wandbereichelement (12a) integral mit dem freien Endbereich der Vorderwand (3) und ein zweites rückwandseitiges Überström-Wandbereichelement (12b) mit dem freien Endbereich der Rückwand (4) des Reaktorbehälters (2) ausgebildet ist, wobei ein vorderwandseitiges Überström-Wandbereichelement (12a) und ein rückwandseitiges Überström-Wandbereichelement (12b) zur Ausbildung des gemeinsamen Überstrom-Wandbereiches (12) miteinander verbindbar sind. Photobioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der ein- oder mehrteilig ausgebildete Überström- Wandbereich (12) durch ein separates Bauteil gebildet ist, das mit der Vorderwand (3) und/oder der Rückwand (4) der zwei aneinander angrenzenden Reaktorbehälter (2), insbesondere mit deren freien Endbereichen, verbindbar ist. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überström-Wandbereich einen randseitig umlaufenden Rahmen (15) mit einer vom Rahmen (15) umgebenen Behälter- Überströmöffnung (16) aufweist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass ein in Hochachsenrichtung unterer Rahmenteilbereich (14) einen Anbindungsbereich für den freien Endbereich der Vorderwand (3) und/oder der Rückwand (4) der jeweils zugeordneten Reaktorbehälter (2) ausbildet und/oder dass ein in
Hochachsenrichtung oberer Rahmenteilbereich (17) an die Deckenwand (7) angrenzt. 5. Photobioreactor according to claim 4, characterized in that 50 that the gas scrubber has an absorber column, preferably a countercurrent absorber column (51), in which the CO2 present in the gas is absorbed by a solvent (52), and that the gas scrubber further has a stripping column (52) in which the CO2 can be separated from the solvent (52). Photobioreactor according to Claim 5, characterized in that the solvent (54) laden with CO2 is fed into the top of the stripping column (52) and trickles down there, and that a steam supply device (55) is provided, by means of which steam, preferably steam, can be introduced into the stripping column (52), whereby the CO2 is released and, preferably at the top of the column, discharged, it being preferably provided that the CO2-free solvent (57) is removed from the stripping column by means of a withdrawal device (58), preferably a pump (52) can be removed and returned to the absorber column (51). Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that a pulsation device is provided, by means of which the CO2 and/or the CO2-containing gas can be introduced into the at least one reactor vessel (2) in pulses or pulsations, preferably in such a way that individual gas bubbles with a size of less than 3 cm, preferably from 3 μm to 1.0 cm, most preferably from 20 μm to 1.0 cm, can be introduced into the at least one reactor vessel (2). Photobioreactor according to one of claims 3 to 7, characterized in that a metering device (60), preferably a pump, is provided, by means of which at least one reactor container (2) digestate (49) from the biogas plant (46), in particular from a post-fermenter and / or a repository (48) of the biogas plant, is metered, preferably controlled with a control device (61) and / or depending on a predetermined pH value in the nutrient medium. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that 51 that the bottom wall (5), the intermediate wall (6), the front wall (3), the rear wall (4) and the overflow wall area (12) of the reactor vessel (2), preferably curved in an arc shape, are located between two opposite ones in the transverse direction Extending side walls (11) and adjoining them, and that the side walls (11) each extend up to the top wall (7) and adjoin them. Photobioreactor according to Claim 9, characterized in that the bottom wall (5) of the reactor vessel (2) is curved in an arc shape, the apex of the curvature being at the lowest point of the reactor vessel (2) seen in the direction of the vertical axis, and in that the opposite side walls (11) as seen in the direction of the vertical axis, extend downwards at least as far as the apex of the bottom wall (5) and form a ground contact area. Photobioreactor according to Claim 9 or 10, characterized in that each individual reactor vessel (2) has two separate opposite side walls (11). Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the reactor vessel (2) and/or the top wall (7) is or are made translucent overall, preferably made of a translucent glass or plastic material. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the front wall (3) and / or the rear wall (4) and / or the intermediate wall (6) and / or the overflow wall area (12) and / or the side walls (11) is or are rectangular and/or plate-shaped. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the one-part or multi-part overflow wall area (12) is integral with the free end area of the front wall (3) and/or is formed with the free end area of the rear wall (4) of the reactor vessel (2). Photobioreactor according to Claim 14, characterized in that the overflow wall area (12) is formed integrally with the free end area of the front wall (3) or with the free end area of the rear wall (4) of the reactor vessel (2) and a free end area of a rear wall ( 4) or front wall (3) of an immediately adjacent reactor vessel (2) is also connected to the overflow wall area (12) to form the common overflow wall area (12), or that the overflow wall area (12) is designed in multiple parts and a first front wall-side overflow wall area element (12a) is formed integrally with the free end area of the front wall (3) and a second rear wall-side overflow wall area element (12b) is formed with the free end area of the rear wall (4) of the reactor vessel (2), with a front wall-side overflow - Wall area element (12a) and an overflow wall area element (12b) on the rear wall to form the common overflow wall area (1st 2) can be connected to each other. Photobioreactor according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the one-piece or multi-piece overflow wall area (12) is formed by a separate component which is joined to the front wall (3) and/or the rear wall (4) of the two adjacent reactor vessel (2), in particular with their free end areas, can be connected. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow wall area has a peripheral frame (15) with a container overflow opening (16) surrounded by the frame (15), it being preferably provided that a frame part area ( 14) forms a connection area for the free end area of the front wall (3) and/or the rear wall (4) of the respectively assigned reactor vessel (2) and/or that an in Vertical axis direction of the upper frame section (17) adjoins the top wall (7).
18. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überström-Wandbereich (12) wenigstens ein in die Behälter-Überströmöffnung (16) einragendes Strömungsleitelement und/oder mehrere, vorzugsweise in Querrichtung nebeneinander liegende, Behälter- Überströmöffnungen (16) aufweist. 18. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow wall region (12) has at least one flow guide element projecting into the container overflow opening (16) and/or several container overflow openings (16) preferably lying next to one another in the transverse direction .
19. Photobioreaktor nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung mehrerer Behälter-Überströmöffnungen (16) wenigstens ein zwischen Rahmenteilen verlaufender, vorzugsweise wenigstens ein in Hochachsenrichtung und zwischen in Hochachsenrichtung gegenüberliegenden Rahmenteilen verlaufender, Verbindungssteg (18), insbesondere als Strömungsleitelement, vorgesehen ist. 19. Photobioreactor according to claim 17 and 18, characterized in that for the formation of several container overflow openings (16) at least one connecting web (18) running between frame parts, preferably at least one running in the vertical axis direction and between opposite frame parts in the vertical axis direction, in particular as a flow guide element, is provided.
20. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Leuchtelement (29) so im Spalt zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern (2) angeordnet ist, dass in der wenigstens einen von dem wenigstens einen Leuchtelement (29) beleuchteten Reaktorkammer (8, 9) der angrenzenden Reaktorbehälter (2) unterschiedlich hell beleuchtete Bereiche (30, 31 ) ausbildbar sind, vorzugsweise unterschiedlich hell beleuchtete und in Strömungsrichtung hintereinander liegende Bereiche (30, 31 ) ausbildbar sind. 20. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one light-emitting element (29) is arranged in the gap between the adjacent reactor containers (2) such that in the at least one of the at least one light-emitting element (29) illuminated reactor chamber ( 8, 9) of the adjoining reactor vessels (2) differently brightly illuminated areas (30, 31) can be formed, preferably differently brightly illuminated areas (30, 31) lying one behind the other in the direction of flow can be formed.
21. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Spalt (13) zwischen den aneinander angrenzenden Reaktorbehältern (2) mehrere Leuchtelemente (29) in Hochachsenrichtung und/oder in Querrichtung voneinander beabstandet aufgenommen sind, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass mehrere, sich in Querrichtung erstreckende Leuchtelementreihen (29a, 29b, 29c, 29d) vorgesehen sind, die in Hochachsenrichtung voneinander beabstandet sind, höchst bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet sind. 21. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that in the gap (13) between the adjoining reactor vessels (2) a plurality of light-emitting elements (29) are accommodated spaced apart from one another in the vertical axis direction and/or in the transverse direction, it being preferably provided that a plurality , Luminous element rows (29a, 29b, 29c, 29d) extending in the transverse direction are provided, which are spaced apart from one another in the direction of the vertical axis, most preferably evenly spaced apart from one another.
22. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (6) im bodenwandnahen
54 22. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate wall (6) near the bottom wall 54
Wandbereich einen randseitig umlaufenden Rahmenbereich (19) mit einer vom Rahmenbereich (19) umgebenen Zwischenwand-Durchströmöffnung (10) aufweist, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass ein in Hochachsenrichtung unterer Rahmenteilbereich (20) an die Bodenwand (5) angrenzt. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (6) wenigstens ein in die Zwischenwand-Durchströmöffnung einragendes Strömungsleitelement und/oder mehrere, vorzugsweise in Querrichtung nebeneinander liegende, Zwischenwand-Durchströmöffnungen (10) aufweist. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer oder wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter (2) wenigstens eine Zuführdüse (33) als Zuführeinrichtung, vorzugsweise eine Mehrzahl von in Querrichtung beabstandeten Zuführdüsen (33) als Zuführeinrichtung, aufweist. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am in Längsrichtung oder Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälter, vorzugsweise in der Deckenwand (7) und/oder in der Vorderwand (3) und/oder in der Seitenwand (11 ) des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälters, ein Einlass (34) für das Nährstoffmedium vorgesehen ist, vorzugweise ein Einlass (34), mit dem das Nährstoffmedium der vorderen Reaktorkammer (8) des vordersten Reaktorbehälters zuführbar ist. Photobioreaktor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass mit einer Fördereinrichtung, vorzugsweise mit einer gleichzeitig als Umwälzeinrichtung für das Nährstoffmedium im Photobioreaktor fungierenden Fördereinrichtung, gekoppelt ist, mittels der ein Teil des Nährstoffmediums, bevorzugt ein aus einem hinteren Bereich des Photobioreaktors (1 ) abgezogener Teil des Nährstoffmediums, höchst bevorzugt aus dem in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälter abgezogener Teil des Nährstoffmediums, dem vordersten Reaktorbehälter zuführbar ist.
55 Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälter, vorzugsweise in der Deckenwand (7) und/oder in der Rückwand (4) und/oder in der Seitenwand (11 ) des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälters, ein Auslass (24) für das Nährstoffmedium vorgesehen ist, vorzugweise ein Auslass (24), mit dem das Nährstoffmedium aus der hinteren Reaktorkammer (9) des hintersten Reaktorbehälters ausbringbar ist. Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Reaktorbehälter (2) einen gleichen U-förmigen Grundaufbau mit einer Vorderwand (3) und einer im Wesentlichen gleich hohen Rückwand (4) aufweisen, die beide einen Spaltabstand zur Deckenwand (7) aufweisen und die beide von der sich bis zur Deckenwand (7) erstreckenden und dort angrenzenden Zwischenwand (6) überragt werden, dass der Spaltabstand zur Deckenwand (7) im Angrenzungsbereich zweier Reaktorbehälter (2) durch den Überström-Wandbereich (12) überbrückt ist, der sich bis zur Deckenwand (7) erstreckt und dort angrenzt, dass die Vorderwand (3) des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung vordersten Reaktorbehälters ein erstes wand- und/oder plattenartiges Überbrückungselement (22) aufweist, das sich bis zur Deckenwand (7) erstreckt und dort angrenzt, dass die Rückwand (4) des in Längsrichtung oder Durchströmrichtung hintersten Reaktorbehälters ein zweites wand- und/oder plattenartiges Überbrückungselement (23) aufweist, das sich bis zur Deckenwand (7) erstreckt und dort angrenzt, und dass sich das erste und zweite wand- und/oder plattenartige Überbrückungselement (22, 23) ebenso wie sämtliche vorhandenen Vorderwände (3), Zwischenwände (5) und Rückwände (4) sowie der wenigstens eine Überström-Wandbereich (12) in Querrichtung zwischen den sich ebenfalls bis zur Deckenwand (7) erstreckenden Seitenwänden (11 ) erstreckt und dort angrenzt, so dass bei montierter Deckenwand (7) ein geschlossener Reaktor ausgebildet ist.
56 Biogasanlage mit wenigstens einem Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Reaktor zur Vergasung von Brennstoffen, insbesondere zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen, mit wenigstens einem Photobioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Reaktorbehälter (2) für einen Photobioreaktor (1 ), insbesondere für einen Photobioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorbehälter (2) als nach oben offener Behälter ausgebildet ist, der im Querschnitt betrachtet eine LI-Form mit einer sich in Hochachsenrichtung erstreckenden, vorzugsweise rechteckförmigen und/oder plattenförmigen, Vorderwand (3) und einer davon in Längsrichtung beabstandeten und sich ebenfalls in Hochachsenrichtung erstreckenden, vorzugsweise rechteckförmigen und/oder plattenförmigen, Rückwand (4) aufweist, die bodenseitig durch eine Bodenwand (5) miteinander verbunden sind, dass in dem Reaktorbehälter (2) eine, vorzugsweise mit der Bodenwand (5) verbundene und/oder rechteckförmige und/oder plattenförmige, Zwischenwand (6) vorgesehen ist, die sich von der Bodenwand (5) ausgehend in Hochachsenrichtung nach oben erstreckt, so dass die Zwischenwand (6) den Reaktorbehälter (2), bezogen auf die Längsrichtung, in eine vordere Reaktorkammer (8) und in eine hintere Reaktorkammer (9) unterteilt, und dass in der Zwischenwand (6), im bodenwandnahen Angrenzungs- und/oder Anbindungsbereich der Zwischenwand (6) an die Bodenwand (5), wenigstens eine Zwischenwand-Durchströmöffnung (10) zwischen der vorderen und der hinteren Reaktorkammer (8, 9) vorgesehen ist, dass der Reaktorbehälter (2) wenigstens eine Zuführeinrichtung, insbesondere wenigstens eine Zuführdüse (33), aufweist, mittels der ein CO2-haltiges Medium von außerhalb des Reaktorbehälters (2) einbringbar ist, und dass das CO2-haltige Medium ein CO2-haltiges Gas oder aus einem CO2- haltigen Gas gewonnenes CO2 ist.
57 Verfahren zur Produktion von Mikroorganismen, insbesondere zur Produktion von Mikroalgen, mittels eines Photobioreaktors, insbesondere mittels eines Photobioreaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei der Photobioreaktor (1) als geschlossener Reaktor ausgebildet ist, der eine Mehrzahl von nach oben offenen Reaktorbehältern (2) aufweist, die mit einer ein- oder mehrteiligen, vorzugsweise abnehmbaren, Deckenwand (7) des Photobioreaktors (1 ) verschlossen sind und in denen ein Nährstoffmedium aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter (2) als Einzelbehälter ausgebildet ist, der im Querschnitt betrachtet eine LI-Form mit einer sich in Hochachsenrichtung erstreckenden Vorderwand (3) und einer davon in Längsrichtung beabstandeten und sich ebenfalls in Hochachsenrichtung erstreckenden Rückwand (4) aufweist, die bodenseitig durch eine Bodenwand (5) miteinander verbunden sind, dass die dergestalt als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter (2) des Photobioreaktors (1 ) in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, dergestalt, dass ein in Längsrichtung gesehen vorderer Reaktorbehälter (2) mit einer wenigstens bereichsweise lichtdurchlässigen Rückwand (4) unter Ausbildung eines Spaltes (13) an eine wenigstens bereichsweise lichtdurchlässige Vorderwand (3) eines in Längsrichtung gesehen hinteren Reaktorbehälters (2) angrenzt, wobei die freien Endbereiche der unter Ausbildung des Spaltes (13) aneinander angrenzenden, vorzugsweise rechteckförmigen und/oder plattenförmigen, Vorder- und Rückwände (3, 4) einen gemeinsamen, den Spalt (13), bezogen auf die Hochachsenrichtung, von oben her verschließenden Überström-Wandbereich (12) aufweisen, der wenigstens eine Behälter-Überströmöffnung (16) zwischen den angrenzenden Reaktorbehältern (2) aufweist, dass sich der Überström-Wandbereich (12) bis zu der Deckenwand (7) erstreckt und an diese angrenzt, insbesondere gas- und flüssigkeitsdicht an diese angrenzt und/oder mit dieser verbunden ist, dass im Spalt (13) zwischen aneinander angrenzenden Reaktorbehältern (2) wenigstens ein Leuchtelement (29) aufgenommen ist, mittels dem Licht durch die jeweils zugeordnete wenigstens bereichsweise lichtdurchlässig ausgebildete Vorder- und/oder Rückwand (3, 4) hindurch in einen der beiden
58 angrenzenden Reaktorbehälter (2) oder in beide angrenzenden Reaktorbehälter (2) abstrahlbar ist, dass in jedem der als Einzelbehälter ausgebildeten Reaktorbehälter (2) eine, vorzugsweise mit der Bodenwand (5) verbundene und/oder rechteckförmige und/oder plattenförmigen, Zwischenwand (6) vorgesehen ist, die sich von der Bodenwand (5) ausgehend in Hochachsenrichtung nach oben zu der Deckenwand (7) erstreckt und an diese angrenzt, vorzugsweise gas- und flüssigkeitsdicht an diese angrenzt und/oder mit dieser verbunden ist, so dass die Zwischenwand (6) den Reaktorbehälter (2), bezogen auf die Längsrichtung, in eine vordere Reaktorkammer (8) und in eine hintere Reaktorkammer (9) unterteilt, dass in der Zwischenwand (6), im bodenwandnahen Angrenzungs- und/oder Anbindungsbereich der Zwischenwand (6) an die Bodenwand (5), wenigstens eine Zwischenwand-Durchströmöffnung (10) zwischen der vorderen und der hinteren Reaktorkammer (8, 9) vorgesehen ist, so dass ein in der vorderen Reaktorkammer (8) eines vorderen Reaktorbehälters (2) aufgenommenes Nährstoffmedium durch die wenigstens eine Zwischenwand- Durchströmöffnung (10) hindurch in die hintere Reaktorkammer (9) des vorderen Reaktorbehälters (2) strömt und weiter von der hinteren Reaktorkammer (9) des vorderen Reaktorbehälters (2) durch die wenigstens eine Behälter-Überströmöffnung (16) hindurch in eine vordere Reaktorkammer (8) eines hinteren Reaktorbehälters (2) strömt, dass wenigstens einer oder wenigstens ein Teil der Reaktorbehälter (2) wenigstens eine Zuführeinrichtung, insbesondere wenigstens eine Zuführdüse (33), aufweist, mittels der ein CO2-haltiges Medium von außerhalb des Reaktorbehälters (2) in wenigstens einen Reaktorbehälter (2) einbringbar ist, und dass das CO2-haltige Medium ein CO2-haltiges Gas oder aus einem CO2- haltigen Gas gewonnenes CO2 ist.
Wall area has a peripheral frame area (19) with an intermediate wall through-flow opening (10) surrounded by the frame area (19), it being preferably provided that a lower partial frame area (20) in the direction of the vertical axis adjoins the bottom wall (5). Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that the partition (6) has at least one flow guide element protruding into the partition through-flow opening and/or several partition through-flow openings (10) preferably lying next to one another in the transverse direction. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one or at least a part of the reactor vessel (2) has at least one feed nozzle (33) as feed device, preferably a plurality of feed nozzles (33) spaced apart in the transverse direction as feed device. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that on the frontmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction, preferably in the top wall (7) and/or in the front wall (3) and/or in the side wall (11) of the frontmost one in the longitudinal direction or flow direction Reactor vessel, an inlet (34) is provided for the nutrient medium, preferably an inlet (34) with which the nutrient medium of the front reactor chamber (8) of the foremost reactor vessel can be fed. Photobioreactor according to Claim 25, characterized in that the inlet is coupled to a conveying device, preferably to a conveying device which also acts as a circulating device for the nutrient medium in the photobioreactor, by means of which part of the nutrient medium, preferably a part from a rear area of the photobioreactor (1) part of the nutrient medium drawn off, most preferably from the part of the nutrient medium drawn off from the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or through-flow direction, can be fed to the foremost reactor vessel. 55 Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that on the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or direction of flow, preferably in the top wall (7) and/or in the rear wall (4) and/or in the side wall (11) of the reactor vessel in the longitudinal direction or direction of flow rearmost reactor vessel, an outlet (24) is provided for the nutrient medium, preferably an outlet (24) with which the nutrient medium can be discharged from the rear reactor chamber (9) of the rearmost reactor vessel. Photobioreactor according to one of the preceding claims, characterized in that all reactor containers (2) have the same U-shaped basic structure with a front wall (3) and a rear wall (4) of essentially the same height, both of which have a gap distance to the top wall (7). and both of which are surmounted by the intermediate wall (6) that extends to the top wall (7) and adjoins there, that the gap distance to the top wall (7) in the adjoining area of two reactor vessels (2) is bridged by the overflow wall area (12), which extends up to the ceiling wall (7) and borders there, that the front wall (3) of the foremost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction has a first wall-like and/or plate-like bridging element (22) which extends up to the ceiling wall (7) and there adjoins that the rear wall (4) of the rearmost reactor vessel in the longitudinal direction or flow direction has a second wall-like and/or plate-like overhang has a bridging element (23) which extends to the top wall (7) and borders there, and that the first and second wall-like and/or plate-like bridging element (22, 23) as well as all existing front walls (3), intermediate walls (5 ) and rear walls (4) as well as the at least one overflow wall area (12) in the transverse direction between the side walls (11) which also extend to the top wall (7) and adjoins there, so that when the top wall (7) is mounted, a closed reactor is formed is. 56 biogas plant with at least one photobioreactor according to one of the preceding claims. Reactor for the gasification of fuels, in particular for the gasification of solid fuels containing carbon, with at least one photobioreactor according to one of the preceding claims. Reactor vessel (2) for a photobioreactor (1), in particular for a photobioreactor according to one of Claims 1 to 28, characterized in that the reactor vessel (2) is designed as a vessel which is open at the top and which, viewed in cross section, has an LI shape with a preferably rectangular and/or plate-shaped front wall (3) extending in the direction of the vertical axis and a rear wall (4) which is spaced apart from it in the longitudinal direction and also extends in the direction of the vertical axis and is preferably rectangular and/or plate-shaped and which is connected to the bottom by a bottom wall (5) are connected to one another, that in the reactor vessel (2) there is an intermediate wall (6), preferably connected to the bottom wall (5) and/or rectangular and/or plate-shaped, which extends upwards from the bottom wall (5) in the direction of the vertical axis extends, so that the intermediate wall (6) the reactor vessel (2), based on the longitudinal direction, in a front reactor terkammer (8) and into a rear reactor chamber (9), and that in the partition wall (6), in the area near the base wall adjoining and/or connecting the partition wall (6) to the base wall (5), at least one partition wall flow opening (10 ) between the front and the rear reactor chamber (8, 9) is provided that the reactor vessel (2) has at least one feed device, in particular at least one feed nozzle (33), by means of which a medium containing CO2 from outside the reactor vessel (2) can be introduced, and that the CO2-containing medium is a CO2-containing gas or CO2 obtained from a CO2-containing gas. 57 Method for the production of microorganisms, in particular for the production of microalgae, by means of a photobioreactor, in particular by means of a photobioreactor according to one of claims 1 to 28, wherein the photobioreactor (1) is designed as a closed reactor which has a plurality of reactor containers ( 2) which are closed with a one-part or multi-part, preferably removable, top wall (7) of the photobioreactor (1) and in which a nutrient medium can be accommodated, characterized in that at least part of the reactor vessel (2) is designed as an individual vessel , which, viewed in cross section, has an LI shape with a front wall (3) extending in the direction of the vertical axis and a rear wall (4) spaced apart from it in the longitudinal direction and also extending in the direction of the vertical axis, which are connected to one another on the bottom side by a bottom wall (5), that the reactor vessels designed in this way as individual vessels (2) of the photobioreactor (1) are arranged one behind the other in the longitudinal direction in such a way that a front reactor vessel (2), seen in the longitudinal direction, with a rear wall (4) that is translucent at least in regions, forming a gap (13), is attached to a front wall (3 ) of a rear reactor vessel (2) viewed in the longitudinal direction, wherein the free end regions of the preferably rectangular and/or plate-shaped front and rear walls (3, 4) which adjoin one another to form the gap (13) have a common, the gap (13 ), relative to the direction of the vertical axis, have an overflow wall area (12) that closes from above and has at least one container overflow opening (16) between the adjacent reactor vessels (2), so that the overflow wall area (12) extends to the top wall (7) extends and adjoins it, in particular adjoins it in a gas-tight and liquid-tight manner and/or is connected to it and that in the gap (13) between adjacent reactor vessels (2) at least one light-emitting element (29) is accommodated, by means of which light passes through the respectively assigned front and/or rear wall (3, 4), which is designed to be translucent at least in some areas, into one of both 58 adjoining reactor vessel (2) or into both adjoining reactor vessels (2), that in each of the reactor vessels (2) designed as individual vessels there is an intermediate wall (6 ) is provided, which extends from the bottom wall (5) upwards in the direction of the vertical axis to the top wall (7) and adjoins it, preferably adjoins it in a gas-tight and liquid-tight manner and/or is connected to it, so that the intermediate wall ( 6) subdivides the reactor vessel (2), in relation to the longitudinal direction, into a front reactor chamber (8) and a rear reactor chamber (9) that in the partition wall (6), in the adjacent and/or connection area of the partition wall (6 ) on the bottom wall (5), at least one intermediate wall through-flow opening (10) is provided between the front and the rear reactor chamber (8, 9), so that in the front reactor chamber (8 ) of a front reactor vessel (2) flows through the at least one intermediate wall flow opening (10) into the rear reactor chamber (9) of the front reactor vessel (2) and further from the rear reactor chamber (9) of the front reactor vessel (2). the at least one container overflow opening (16) flows through into a front reactor chamber (8) of a rear reactor container (2), so that at least one or at least a part of the reactor container (2) has at least one feed device, in particular at least one feed nozzle (33). , by means of which a medium containing CO2 can be introduced from outside the reactor vessel (2) into at least one reactor vessel (2), and that the medium containing CO2 is a gas containing CO2 or CO2 obtained from a gas containing CO2.
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