WO2010000486A2 - Bioreaktor in flachbauweise - Google Patents

Bioreaktor in flachbauweise Download PDF

Info

Publication number
WO2010000486A2
WO2010000486A2 PCT/EP2009/004827 EP2009004827W WO2010000486A2 WO 2010000486 A2 WO2010000486 A2 WO 2010000486A2 EP 2009004827 W EP2009004827 W EP 2009004827W WO 2010000486 A2 WO2010000486 A2 WO 2010000486A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
bioreactor
growth
distribution
septum
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/004827
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2010000486A3 (de
Inventor
Bernd KALTENHÄUSER
Original Assignee
Kaltenhaeuser Bernd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaltenhaeuser Bernd filed Critical Kaltenhaeuser Bernd
Priority to DE112009001499T priority Critical patent/DE112009001499A5/de
Publication of WO2010000486A2 publication Critical patent/WO2010000486A2/de
Publication of WO2010000486A3 publication Critical patent/WO2010000486A3/de

Links

Classifications

    • 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
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • 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
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/04—Flat or tray type, drawers
    • 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
    • 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
    • C12M23/38—Caps; Covers; Plugs; Pouring means

Definitions

  • the invention relates to a bioreactor in which algae and other microorganisms can be cultured, and a method for its operation and a method for its production. Due to the geometry of the bioreactor, at least one substantially cuboid growth chamber is formed, in which the preferably liquid culture medium can preferably be mixed with gas.
  • bioreactors biological metabolisms are carried out with enzymes or microorganisms, such as algae, bacteria, fungi or yeasts.
  • the parameters temperature and light input as well as the pH value and the nutrient concentration of the solution are optimized for the ideal growth conditions or the reaction processes.
  • the nutrient liquid must usually be well mixed and mixed with a gas or gas mixture. These two processes can be combined by gas entry into the liquid with each other.
  • the reaction surface is increased and the heat dissipated.
  • the design of a bioreactor depends on its field of application and must therefore take into account the specific requirements of the biological system used.
  • Airlift photobioreactors are particularly suitable for cultivating pho- totropic microorganisms at high cell density.
  • the airlift photobioreactor often has a tower-shaped reactor vessel, in which by introducing a gas or gas mixture within a structurally determined loop, a liquid circulation is generated.
  • a fumigated and a non-gassed zone which are connected on the ground and head side with each other.
  • a pumping action is achieved, which leads in a liquid flow through the two zones.
  • Airlift bioreactors are vertically oriented to provide a high volume to volume ratio To achieve footprint. Such an airlift photobioreactor is described for example in DE 199 16 597.
  • photobioreactors Since it is necessary for the cultivation of phototrophic microorganisms to have a high intensity of light, in particular also into the depth of the reactor, photobioreactors preferably have a high surface to volume ratio. This leads to a high material usage, which is relatively complicated and cost-intensive due to the materials used such as glass.
  • the bioreactor according to the invention comprises a first and a second part, with a in the bioreactor integrated chamber system of at least one growth chamber for culturing microorganisms and at least one, adjacent to the at least one growth chamber arranged distribution chamber which is connected to the at least one growth chamber via at least one opening, in particular with these microorganisms, cultivation medium and / or preferably to supply at least one gas, wherein for the formation of the at least one opening, the expansion (height) of at least one arranged between the at least one distribution chamber and the at least one growth chamber first septum st in places smaller than the clear extension (height) of the at least one growth chamber.
  • the respective dimensions correspond to a height dimension during operation of the bioreactor.
  • a preferred embodiment of the bioreactor comprises a first and a second part, with at least one feed and at least one discharge chamber for a culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas, wherein the at least one feed chamber with the at least one discharge chamber over at least one,
  • the expansion (height) of at least one of the at least one distribution chamber bounding and toward the growth chamber oriented first septa (Lekssepten) at least in places less than the clear dimension (height ) is the at least one growth chamber and wherein the distribution chamber limiting first septa (Lekssepten) are attached to the second part.
  • An advantage of the bioreactor according to the invention is that an extremely flat compared to existing bioreactors construction can be achieved because the bioreactor according to the invention is to be arranged substantially horizontally. This minimizes the energy required to introduce the gas into the culture medium and allows the reactor plates to be laid in a simple and fast manner.
  • the bioreactor according to the invention is self-supporting due to its geometry and does not have to be suspended or fastened to complex and / or expensive scaffolds or supporting structures. Preferably by the water and gas pressure, it remains stable in shape.
  • the basic bodies in the form of the first and second parts, including the septum or septa, can be produced inexpensively in a mass production process such as injection molding, extrusion blow molding or deep drawing and can subsequently or simultaneously be glued together, welded to ultrasound or radio frequency or otherwise be connected to each other.
  • the septa may also be hollow inside.
  • the bioreactor according to the invention is preferably translucent, but may also be partially or impermeable to light as needed.
  • the bioreactor can be made of a material or with a material, such. PTFE, which prevents adhesion of microorganisms to the bioreactor.
  • the cultured microorganisms can preferably be processed into biofuel, feed, food supplements and products for the pharmaceutical, chemical or cosmetic industry.
  • the bioreactor can also be used for purification.
  • the microorganisms can be supplied with nutrients.
  • the inner shape of the bioreactor is essentially determined by septa. Depending on the embodiment, these can be referred to as longitudinal and transverse septa. These can advantageously contribute to the mechanical stability of the bioreactor. Their arrangement results in essentially cuboid or trough-shaped growth chambers. In these, the microorganisms are cultivated.
  • a particularly preferred embodiment of the bioreactor consists of a growth chamber and a distribution chamber arranged adjacent thereto, which can supply the growth chamber with a preferably liquid culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas.
  • the distribution chamber is separated from the growth chamber by at least a first septum.
  • This first septum is arranged on the second part of the bioreactor and its extent (height) is at least in places smaller than the clear extent (height) of the growth chamber. This results in between the respective distribution chamber and the respective growth chamber at least one oriented to the first part opening (opening gaps or holes), through which the preferably liquid culture medium, the microorganism men and / or preferably at least one gas in the growth chamber (s) can get.
  • a liquid and / or gas permeable material may also be arranged in and / or at the at least one opening, such as e.g. a porous ceramic.
  • the common lines for culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas can also be separated and / or attached to the periphery of the bioreactor (in operation above and / or below and / or laterally on the bioreactor) or inside the bioreactor become.
  • these are supply, distribution, additional and / or discharge chambers which can supply other chambers in the bioreactor with cultivation medium, microorganisms and / or gas and / or can discharge them from the bioreactor.
  • both culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas in one dimension can pass from the distribution chamber through the at least one opening into the wax chamber and then rise substantially vertically (direction z, FIG. 4).
  • cultivation medium, microorganisms and / or preferably at least one gas are mixed with one another.
  • culture medium and / or microorganisms can be set in cylindrical rotation, whereby each organism is only on the surface for a short time in order to absorb light (flashing light effect). In this case, it is possible to optimize the growth chambers substantially cylindrical or with a different geometry (FIG. 3).
  • microorganisms and gas are discharged from the bioreactor.
  • connections for culture medium, microorganisms and / or at least one gas are preferably attached directly to the distribution and the growth chamber and thus integrated into the bioreactor. If further chambers, such as inlet and / or outlet chambers, are integrated into the bioreactor, the connections for culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas are preferably attached arranged this. In this case, the connections may be provided with a device to be connected to hoses, lines or other bioreactors.
  • the cylindrical rotation in the at least one growth chamber may be generated by the culture medium itself when it is pressed and / or sucked from the distribution chamber into the growth chamber.
  • a growth chamber is preferably followed by a further distribution chamber which can supply a further growth chamber with cultivation medium, microorganisms and / or preferably at least one gas.
  • the growth chamber and the serial distribution chamber are separated by at least one second septum.
  • This at least one second septum is arranged on the first part of the bioreactor and its extent (height) is at least in places smaller than the clear extent (height) of the growth chamber. This results in between the respective growth chamber and the respective distribution chamber at least one oriented to the second part opening (opening gaps or holes) through which culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas can get into the distribution chamber.
  • cultivation medium, microorganisms and / or at least one gas in one dimension can pass from the distribution chamber through the at least one opening into the growth chamber and then rise substantially vertically (direction z, FIG. 8).
  • cultivation medium, microorganisms and / or at least one gas are mixed with each other.
  • culture medium and / or microorganisms are set in cylindrical rotation, through which each organism is only on the surface for a short time in order to absorb light (flashing light effect).
  • microorganisms and / or at least one gas preferably in the same dimension (direction x, FIG. 8), through the at least one opening in the series-following distribution chamber.
  • From the serial last growth chamber culture medium microorganisms and / or preferably at least one gas are discharged from the bioreactor.
  • these are preferably connected to one another by at least one supply line and / or at least one discharge chamber.
  • each distribution chamber supplies two symmetrically arranged growth chambers, but only one can be supplied to optimize the turbulence of the cultivation medium.
  • the distribution chamber is bounded on one side by a Lekssseptum.
  • a fourth septum creates a supply chamber for culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas.
  • At least one further fifth septum for culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas produces a discharge chamber from the bioreactor.
  • the at least one fourth septum completely separates the growth chambers from the supply chamber.
  • the at least one fifth septum completely separates the distribution chambers from the discharge chamber, but forms the second
  • Partially oriented openings (opening gaps or holes) between the growth chambers and the discharge chamber.
  • cultivation medium, microorganisms and / or preferably at least one gas in one dimension can be introduced into the growth chamber (s) and then rise substantially vertically (direction z, FIG. 12). From there they can be discharged via another axis (direction y, FIG. 12).
  • the growth chambers in one plane and to arrange the distribution chambers in another, essentially parallel plane.
  • the distribution chambers can be arranged in one plane and the growth chambers in the same or another, substantially parallel plane, while the at least one supply chamber and / or the at least one discharge chamber arranged in another plane or within the distribution and / or growth chambers are.
  • septa may also be added so that the evacuation chamber is extended to the area between two growth chambers.
  • culture medium, microorganisms, and / or at least one gas after ascending in the z-direction, first pass across the x-direction (substantially horizontally) into the discharge chamber, and are finally discharged into the y-direction (substantially horizontal).
  • the supply chambers may be identical to the distribution chambers.
  • the extent (height) of the first septa (Lekssepten) is at least locally smaller than the clear dimension (height) of the growth chamber, formed between the respective distribution chamber and the respective growth chamber at least one oriented to the first part opening (opening gaps or holes), through which Culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas can get into the growth chambers.
  • the other side of the growth chambers, which does not adjoin the associated distribution chamber, is preferably closed by third septa (longitudinal septa) which, like some transverse septa, are preferably connected at least in places to both the first and the second part of the bioreactor. You can before the Anaminebefesti- gene, preferably joining, the two reactor halves on the first or on the second septa.
  • Part can be arranged, or they can be distributed to the two reactor halves and only by the Anaminebefestigen, preferably joining finished.
  • the gas may bubble in the direction of the second part (direction z, FIG. 12).
  • cultivation medium, microorganisms and / or preferably at least one gas are mixed with one another.
  • a circulation of microorganisms, which cause each organism to remain on the surface for only a short time in order to absorb light flashing light effect.
  • the fifth septa which separate the growth chamber (s) from the discharge chamber are preferably attached to the first part and their extent (height) corresponds only in places to the clear extent (height) of the growth chamber. This results in at least one orifice oriented toward the second part (opening gaps or holes) through which the preferably liquid culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas can pass from the growth chamber into the discharge chamber. These fifth septa also prevent flushing of culture medium and algae into the discharge chamber. The fifth septa completely separate the distribution chamber (s) from the discharge chamber.
  • connections for culture medium, microorganisms and / or at least one gas are preferably attached directly to the feed and discharge chambers and thus integrated into the bioreactor.
  • At least one serially interconnected chamber system and / or at least one chamber system connected in parallel to be interleaved and / or interconnected in parallel and / or in series with one another.
  • septa may have cross struts or stronger locations for stabilization. Likewise, they may be stabilized by their own shape (e.g., thicker at the first and second parts, thinner at the inside).
  • first or second septa which are arranged on the other part of the bioreactor, in order to modify the liquid and the gas flow.
  • connections for culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas and / or the outer walls of the bioreactor can be attached to the first or second part prior to bonding together, preferably joining the two reactor halves, or they can be distributed over the two reactor halves and only by the Aneinandefefigen, preferably Caribbeanugen be completed.
  • the bioreactor can be connected in series and / or in parallel with other reactors in order to form a large-area plant and / or to optimize the pressure conditions in the bioreactor.
  • the concept is preferably designed for large-scale systems.
  • the bioreactor can also be used individually. Large-area plants are preferably used on otherwise unusable surfaces, such as e.g. Deserts, or installed at sea.
  • the width and length of a bioreactor can each be from less than a meter to several kilometers.
  • the height is preferably in the range of a few centimeters, but it can also be from less than 1 mm to over one meter. Due to the low height of the entry of gas in the culture medium is possible with little energy.
  • all length ratios between height, width and length of the biorector are possible, in particular, the aspect ratios wherein the ratio of width to length of the bioreactor is from 1: 100,000 to 100,000: 1 and the ratio of length to height of 1,000,000: 1 to 0.1: 1.
  • the bioreactor consists of two reactor halves or half bodies.
  • one half of the reactor comprises the first part (bottom part) and the other half of the reactor comprises the second part (cover part) together with at least one septum. It can also do more
  • Layers or bodies are used, for example, to produce other feeds or discharges for culture medium, microorganisms and / or at least one gas. Holes or retaining rings may be provided at the edge of the bioreactor for attaching or connecting the bioreactors to the floor.
  • the bioreactor is preferably made of a translucent plastic such as PET, PMMA or PVC, but glass, plexiglass or other materials may also be used.
  • the material of the bioreactor can be soft to avoid tensions, or even firm, to compensate for uneven floors.
  • the bioreactor can also be provided with feet or another base.
  • the bioreactor may comprise light pipe elements to direct light into the interior of the bioreactor, wherein the light pipe elements preferably comprise glass fibers.
  • the at least one gas located in a distribution chamber maintains the water column of the culture medium by positive pressure, preferably in the corresponding growth chamber, at a certain level (in a certain position or height).
  • the supply lines for culture medium, microorganisms and / or at least one gas are preferably integrated into the bioreactor and not separately, e.g. through hoses. If hoses are used, they can have any shape and be rigid or flexible.
  • the first part is preferably a bottom part and the second part is preferably a cover part.
  • the second part is thus preferably arranged above the first part.
  • the chamber system in the bioreactor which is produced by the septa, represents a flow-guiding device for the cultivation medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas.
  • an additional protruding collar may be attached, at which the two parts can be more easily connected to each other or connected in any other way.
  • Figure 1 shows a bottom part, chambers and septa of a bioreactor according to a first preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a bioreactor shown unfolded according to FIG. 1;
  • Figure 3 shows schematically a part of a section through the bioreactor according to Figure 1 along the axis xl - xl in Figure 1;
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the flow direction of the cultivation medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas in a bioreactor according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a bottom part, chambers and septa of a bioreactor according to a second preferred embodiment in a serial connection of growth and distribution chambers;
  • FIG. 6 shows an unfolded bioreactor according to FIG. 5
  • Figure 7 shows schematically a part of a section through the bioreactor according to Figure 5 along the axis x2 - x2 in Figure 5;
  • FIG. 8 shows a schematic representation of the flow direction of the culture medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas in a bioreactor according to FIG. 5;
  • FIG. 9 shows a bottom part, chambers and septa of a bioreactor according to a third preferred exemplary embodiment with a parallel connection of growth and distribution chambers;
  • FIG. 10 shows an unfolded bioreactor according to FIG. 9
  • Figure 11 shows schematically a part of a section through the bioreactor according to Figure 9 along the axis x3 - x3 in Figure 9;
  • FIG. 12 shows a schematic representation of the flow direction of the culture medium, of the microorganisms and / or of the preferably at least one gas in a bioreactor according to FIG. 9.
  • FIG. 1 shows a first preferred exemplary embodiment of the bioreactor 100 in the assembled state.
  • the second part 50 (see FIGS. 2, 3) has been omitted, so that the at least one first septum 8 and the chambers 4, 5 are visible.
  • the first part 60 constitutes a bottom part during operation, whereas the second part 50 represents a cover part.
  • a distribution chamber 4 is separated from a growth chamber 5 by at least the first septum 8.
  • This first septum 8 has at least in places a smaller extent / height than the clear extent / height of the growth chamber 5.
  • the resulting at least one bottom-side (oriented to the first part 60) opening 10 between the distribution chamber 4 and the growth chamber 5 is also shown .
  • the bioreactor according to the invention is preferably operated in the depicted orientation, ie in a substantially horizontal orientation.
  • the extent A of the first septum 8 shown in Figure 3 may be referred to as height.
  • the extent H of the growth chamber 5 substantially orthogonal to the first part 60
  • clear height the extent of the growth chamber 5
  • Figure 2 shows the embodiment of Figure 1 in disassembled / unfolded state.
  • the bioreactor 100 according to FIG. 1 is formed.
  • the first septum 8 is attached to the cover part 50.
  • the first septum 8 is disposed between the distribution chamber 4 and the growth chamber 5 so as to longitudinally separate the distribution chamber 4 and the growth chamber 5 from each other.
  • FIG. 3 schematically shows a part of a section through the bioreactor 100 along the axis x1-x1 in FIG. 1.
  • the first septum 8 separates the distribution chamber 4 from the growth chamber 5.
  • the first septum 8 is at least in places less than the clear height H of the growth chamber 5.
  • the resulting at least one bottom side (oriented toward the first part 60) opening 10 between the distribution chamber 4 and the growth chambers 5 is also shown.
  • the growth chamber 5 can be supplied with microorganisms, cultivation medium and preferably at least one gas.
  • the first septum 8 is arranged on the cover part 50, the arrangement preferably taking place before the two reactor halves are connected to one another.
  • the first septum 8 is preferably on the cover side (toward the second part 50) stronger than the bottom side (toward the first part 60).
  • FIG. 4 shows a representation of the flow direction of the culture medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas in a bioreactor according to FIG. 1.
  • the culture medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas flow by pressure and / or suction effect by a suitable pressurizing means, preferably a pump, in x-direction (ie substantially horizontally) through the at least one opening 10 between the first septum 8 and the bottom part 60 from the distribution chamber 4 into the growth chamber 5.
  • a suitable pressurizing means preferably a pump
  • Figure 5 shows a second preferred embodiment of the bioreactor 100.
  • identical or substantially identical parts are provided with identical reference numerals, so that can be dispensed with repetitive descriptions. It will be understood that insofar as the descriptions of the first preferred embodiment are to be applied mutatis mutandis to the second preferred embodiment.
  • FIG. 5 shows a bioreactor for serial shading of the growth and distribution chambers 4 in the assembled state.
  • the second part 50 (see FIGS. 6, 7) has been omitted, so that a large number of first and second septa 8, 13 and a large number of chambers 4, 5 are visible.
  • each distribution chamber supplies a growth chamber. It will be appreciated that more or fewer growth and distribution chambers may be provided.
  • an optional discharge chamber 3 is shown, which is connected to the serial last growth chamber 5.
  • the first septa 8 separate the distribution chambers 4 from the associated growth chambers 5, similar to the first preferred embodiment. These first septa 8 have in places a height A, which is less than the clear height H of the growing chambers 5 is (see Figure 7). This results in at least one bottom-side (oriented to the first part 60) opening 10 between the distribution chambers 4 and the associated growth chambers. 5
  • the second septa 13 separate the growth chambers 5 from the serial distribution chambers 4. These second septa 13 have a height B (see FIG. 7) which is at least locally smaller than the clear height H of the growth chambers 5. This results in at least one cover-side (oriented to the second part 50) opening 14 between a respective growth chamber 5 and the distribution chamber 4 following this serially.
  • connections for culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas 1, 12, which are arranged on the series-first distribution chamber 4 or the discharge chamber 3, can be seen. Furthermore, an axis x2 -x2 is shown.
  • Figure 6 shows the embodiment of Figure 5 in disassembled / unfolded state.
  • the bioreactor 100 according to FIG. 5 is formed.
  • the second septa 13 are arranged here on the bottom part 60.
  • the first septa 8 are arranged on the cover part 50. Through the first and second septa 8, 13, the distribution chambers 4 are longitudinally limited.
  • FIG. 7 shows schematically a part of a section through the bioreactor 100 in the case of a serial connection of the growth and distribution chambers 4 along the axis x2-x2.
  • the bottom and lid part 60, 50 are shown connected to each other.
  • the first septa 8 separate the distribution chambers 4 from the associated growth chambers 5.
  • the height of the first septa 8 is at least locally less than the clear height H of the growth chambers 5. This results in openings 10 between the distribution chambers 4 and the associated growth chambers. 5
  • the first septa 8 are attached to the cover part 50, the attachment preferably taking place before the two reactor halves are connected to one another.
  • the first septa 8 are preferably stronger on the lid side than on the bottom side.
  • the second septa 13 separate the growth chambers 5 from the serial distribution chambers 4.
  • the height B of the second septa 13 is at least locally less than the clear height H of the growth chambers 5. This results in cover-side (oriented to the second part 50) openings 14 between the growth chambers 5 and the serial distribution chambers 4.
  • the second septa 13 are arranged on the bottom part 60, wherein preferably the attachment takes place before the two reactor halves are connected to each other.
  • the second septa 13 are preferably stronger on the bottom side than on the lid side.
  • the extent B of the second septum 13 may be referred to as height B.
  • the clear dimension H of the growth chambers 5 may be referred to as the clear height H.
  • FIG. 8 shows a representation of the flow direction of the culture medium, of the microorganisms and / or of preferably at least one gas in a bioreactor in the case of a serial connection of the growth and distribution chambers 4 according to FIG. 5.
  • This flow direction is shown schematically at several growth chambers 5.
  • the culture medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas flow in the x-direction (ie substantially horizontally) through the respective bottom-side opening by pressure and / or suction effect, which are generated by a suitable pressurizing means, preferably a pump 10 from a distribution chamber 4 into the associated growth chamber 5.
  • the gas rises in the z-direction (ie essentially vertically) in the direction of the cover part and puts the cultivation medium and / or the microorganisms in the growth chamber 5 in a roll-shaped rotation. From the growth chamber 5, culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas pass in the x-direction (i.e., substantially horizontally) through the cover-side opening 14 into the serial subsequent distribution chamber 4.
  • FIG. 9 shows a third preferred exemplary embodiment of the bioreactor 100 with a parallel connection of growth and distribution chambers 4 in the assembled state.
  • Identical or identical to the first and / or second preferred embodiment Substantially identical parts are provided with identical reference numerals so that repetitive descriptions can be dispensed with. It will be appreciated that insofar as the descriptions of the first and / or second preferred embodiment are to be applied mutatis mutandis to the third preferred embodiment.
  • the second part 50 (see FIGS. 10, 11) has been omitted, such that a plurality of first, third, fourth and fifth septa 6, 7, 8, 9 and a multiplicity of chambers 2, 3, 4 , 5 are visible.
  • each distribution chamber supplies two growth chambers arranged adjacent thereto. It will be appreciated that more or fewer growth and distribution chambers may be provided.
  • Each two adjacent growth chambers are preferably at least locally separated from one another by a third septum 7 (longitudinal septum).
  • the fourth septa 9 (cross spicers) completely separate the supply chamber 2 from the growth chambers 5. Since the fourth septa 9 provide openings, connections are formed from the supply chamber 2 to the distribution chambers 4 to culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas to initiate the distribution chambers 4. The distribution chambers 4 are separated by the first septa 8 from the adjacent growth chambers (5).
  • the growth chambers 5 are separated from the discharge chamber 3 by the at least one fifth septum 6 (transverse septum).
  • This at least one fifth septum 6 has in places a height which is less than the clear height H of the growth chambers 5. This results in cover-side (oriented to the second part 50) openings 1 1 between the growth chambers 5 and the discharge chamber 3 to removablereiten cultivation medium, microorganisms and / or preferably at least one gas from the growth chambers 5.
  • liquid and gas connections 1, 12, which are attached to the inlet 2 and discharge chamber 3, can be seen.
  • an axis x3 -x3 is shown.
  • FIG. 10 shows the exemplary embodiment according to FIG. 9 in disassembled / unfolded state.
  • the bioreactor 100 By folding and connecting, preferably gluing and / or welding of the two reactor halves, the bioreactor 100 according to FIG. 9 is formed.
  • the fifth and third septa 6, 7 are arranged here on the bottom part 60, the first and fourth septa 8, 9 on the cover part 50 Through the first septa 8, the distribution chambers 4 are delimited longitudinally.
  • Figure 11 shows schematically a part of a section through the bioreactor 100 with a parallel interconnection of the growth and distribution chambers 4 along the axis x3 - x3 in Figure 9.
  • the bottom and lid part 60, 50 are connected to each other.
  • Two first septa 8 delimit a distribution chamber 4.
  • the height A of the first septa 8 is at least locally smaller than the clear height H of the growth chambers 5. This results in bottom-side (oriented for the first part 60) openings 10 between the distribution chamber 4 and the respective growth chambers 5th
  • two growth chambers 5 are preferably separated from one another by at least a third septum 7.
  • This third septum 7 connects the bottom part 60 with the cover part 50 at least in places and thus advantageously stabilizes the bioreactor.
  • the third septa 7 are arranged on the bottom part 60, the arrangement preferably taking place before the two reactor halves are connected to one another.
  • the third septa 7 are preferably on the bottom side stronger than the lid side.
  • the first septa 8 are preferably arranged on the cover part 50, wherein preferably the arrangement takes place before the two reactor halves are connected to each other.
  • the third septa 7 are preferably on the bottom side stronger than the lid side.
  • FIG. 12 shows a representation of the flow direction of the cultivation medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas in a bioreactor 100 with a parallel connection of the growth and distribution chambers 4 according to FIG. 9.
  • This flow direction is shown schematically on a growth chamber 5 .
  • the culture medium, the microorganisms and / or the preferably at least one gas flow through pressure and / or suction, which are generated by a suitable biasing means, preferably a pump, in the x-direction (ie, substantially horizontal) through the feed chamber 2 and are directed from there in y-direction (ie, substantially horizontal) in the distribution chamber 4.
  • a suitable biasing means preferably a pump
  • the culture medium, the microorganisms and / or preferably at least one gas From the Partial chamber 4 flow the culture medium, the microorganisms and / or preferably at least one gas through the bottom opening 10 against the x direction in a growth chamber 5. There, the gas in the z-direction (ie, substantially vertically) along in the direction of the lid part 50 and puts the culture medium in cylindrical rotation. From there, culture medium, microorganisms and / or preferably at least one gas finally pass through the opening 11 in the y-direction (ie essentially horizontally) from the growth chamber into the discharge chamber 3.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor, in dem Algen und andere, vorzugsweise photosynthesetreibende, Mikroorganismen kultiviert werden können, sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Insbesondere wird ein Bioreaktor (100) für die Kultivierung von Mikroorganismen bereitgestellt, umfassend einen ersten (60) und einen zweiten Teil (50), mit einem in den Bioreaktor integrierten Kammersystem aus mindestens einer Wachstumskammer (5) zur Kultivierung von Mikroorganismen und mindestens einer, benachbart zu der mindestens einen Wachstumskammer angeordneten Verteilkammer (4), welche mit der Wachstumskammer über zumindest eine Öffnung (10) verbunden ist. Zur Ausbildung der zumindest einen Öffnung (10) ist die Ausdehnung von zumindest einem zwischen der mindestens einen Verteilkammer (4) und der mindestens einen Wachstumskammer (5) angeordnetem ersten Septum (8) zumindest stellenweise kleiner als die lichte Ausdehnung der mindestens einen Wachstumskammer (5).

Description

Bioreaktor in Flachbauweise
Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor, in dem Algen und andere Mikroorganismen kultiviert werden können, sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Durch die Geometrie des Bioreaktors entsteht mindestens eine im Wesentlichen quaderförmige Wachstumskammer, in der das vorzugsweise flüssige Kultivierungsmedium vorzugsweise mit Gas vermischt werden kann.
In Bioreaktoren werden biologische Stoffumwandlungen mit Enzymen oder Mikroorganismen, wie Algen, Bakterien, Pilzen oder Hefen durchgeführt. Dabei werden die Parameter Temperatur und Lichteintrag sowie der pH- Wert und die Nährstoffkonzentration der Lösung auf die idealen Wachstumsbedingungen bzw. die Reaktionsvorgänge optimiert. Dazu muss die Nährflüssigkeit in der Regel gut durchmischt und mit einem Gas oder Gasgemisch vermischt werden. Diese beiden Prozesse können durch Gaseintrag in die Flüssigkeit mit einander kombiniert werden. Dabei werden die Reaktionsoberfläche vergrößert und die Wärme abgeführt. Die Bauform eines Bioreaktors hängt von seinem Einsatzbereich ab und muss dementsprechend die spezifischen Anforderungen des verwendeten bio- logischen Systems berücksichtigen.
Zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen kommen so genannte Photobioreaktoren zum Einsatz. Dabei gelten Airlift-Photobioreaktoren als besonders geeignet, um pho- totrophe Mikroorganismen bei hoher Zelldichte zu kultivieren. Der Airlift-Photobioreaktor weist häufig einen turmförmigen Reaktorkessel auf, bei dem durch Eintrag eines Gases oder Gasgemisches innerhalb einer konstruktiv festgelegten Schlaufe ein Flüssigkeitsumlauf erzeugt wird. Somit entstehen im Airlift-Reaktor eine begaste und eine unbegaste Zone, die boden- und kopfseitig mit einander verbunden sind. Durch die Druckdifferenz wird eine Pumpenwirkung erzielt, die in einem Flüssigkeitsstrom durch die beiden Zonen führt. Da die Durchmischung des Reaktormediums ausschließlich durch die Gaszufuhr hervorgerufen wird, sind bei dieser Photobioreaktor-Bauform eine gute Durchmischung und ein hoher Gas-Flüssigkeits-Stoffaustausch im Vergleich mit anderen Bauformen möglich. Airlift-Bioreaktoren sind vertikal ausgerichtet, um ein hohes Verhältnis von Volumen zu Grundfläche zu erzielen. Ein solcher Airlift-Photobioreaktor wird beispielsweise in der DE 199 16 597 beschrieben.
Da zur Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen eine Lichteinstrahlung hoher In- tensität, insbesondere auch in die Tiefe des Reaktors, notwendig ist, weisen Photobioreaktoren vorzugsweise ein großes Oberflächen- Volumen- Verhältnis auf. Dies führt zu einem hohen Materialeinsatz, der aufgrund der verwendeten Materialien wie Glas verhältnismäßig kompliziert und kostenintensiv ist.
Des Weiteren werden in der Regel aufwändige und/oder teure Gerüste oder Tragkonstruktionen verwendet, an denen die Reaktoren aufgehängt oder befestigt werden. Durch die Höhe der Reaktoren (oft mehrere Meter) wird die Energie für den Eintrag des Gases in die Flüssigkeit von der Höhe der Wassersäule im Reaktor bestimmt.
In Anbetracht obiger Ausführungen wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass ein Bedarf an einem verbesserten Bioreaktor besteht. Diese Erfindung bezieht sich auf diesen Bedarf des Stands der Technik, sowie auf andere Bedürfnisse, die Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die sich aus vorstehend Genanntem ergebenden Aufgaben können im Wesentlichen gelöst werden durch einen Bioreaktor zur Kultivierung von Mikroorganismen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen gemäß Anspruch 39. Insbeson- dere umfasst der erfindungsgemäße Bioreaktor einen ersten und einen zweiten Teil, mit einem in den Bioreaktor integrierten Kammersystem aus mindestens einer Wachstumskammer zur Kultivierung von Mikroorganismen und mindestens einer, benachbart zu der mindestens einen Wachstumskammer angeordneten Verteilkammer, welche mit der mindestens einen Wachstumskammer über mindestens eine Öffnung verbunden ist, insbeson- dere um diese mit Mikroorganismen, Kultivierungsmedium und/oder vorzugsweise mindestens einem Gas zu versorgen, wobei zur Ausbildung der mindestens einen Öffnung die Ausdehnung (Höhe) von zumindest einem zwischen der mindestens einen Verteilkammer und der mindestens einen Wachstumskammer angeordnetem ersten Septum zumindest stellenweise kleiner ist als die lichte Ausdehnung (Höhe) der mindestens einen Wachstumskammer.
Die jeweiligen Ausdehnungen entsprechen im Betrieb des Bioreaktors einem Höhenmaß.
Eine bevorzugte Ausführungsförm des Bioreaktors umfasst einen ersten und einen zweiten Teil, mit mindestens einer Zuleitungs- und mindestens einer Ableitungskammer für ein Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas, wobei die mindestens eine Zuleitungskammer mit der mindestens einen Ableitungskammer über mindestens jeweils eine, jeweils durch Längs- und Quersepten gebildete Wachstumsund benachbart zur Wachstumskammer gelegene Verteilkammer verbunden sind, wobei die Ausdehnung (Höhe) von zumindest einer der die mindestens eine Verteilkammer begrenzenden und zur Wachstumskammer hin orientierten ersten Septen (Längssepten) zumindest stellenweise geringer als die lichte Ausdehnung (Höhe) der mindestens einen Wachstumskammer ist und wobei die die Verteilkammer begrenzenden ersten Septen (Längssepten) am zweiten Teil angebracht sind.
Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Bioreaktor ist, dass eine im Vergleich zu existierenden Bioreaktoren extrem flache Bauweise erzielbar ist, da der erfindungsgemäße Bioreaktor im Wesentlichen horizontal anzuordnen ist. Dadurch wird die Energie für den Eintrag des Gases in das Kultivierungsmedium minimiert und die Reaktorplatten können auf einfache und schnelle Weise verlegt werden.
Des Weiteren ist der erfindungsgemäße Bioreaktor durch seine Geometrie selbsttragend und muss nicht an aufwändigen und/oder teuren Gerüsten oder Tragkonstruktionen aufgehängt oder befestigt werden. Vorzugsweise durch den Wasser- und Gasdruck bleibt er in seiner Form stabil.
Die Grundkörper in Form des ersten und zweiten Teils samt Septum bzw. Septen lassen sich günstig in einem Massenproduktionsverfahren wie dem Spritzgieß-, dem Extrusi- onsblas- oder dem Tiefziehverfahren herstellen und können anschließend oder gleichzeitig mit einander verklebt, mit Ultraschall oder Hochfrequenz verschweißt oder sonstwie miteinander verbunden werden. Zur Veränderung der Herstellung können die Septen auch innen hohl sein. Der erfindungsgemäße Bioreaktor ist vorzugsweise lichtdurchlässig, kann aber je nach Bedarf auch teil- oder undurchlässig für Licht sein. Außerdem besteht die Möglichkeit, den ersten und/oder den zweiten Teil und/oder mindestens ein Septum zumindest teilweise aus einem wellenlängenschiebenden Material zu fertigen und/oder mit einem solchen zu beschichten und/oder zumindest teilweise mit einer Antireflexbeschichtung zu versehen, um die Photosyntheseaktivität zu erhöhen.
Des Weiteren kann der Bioreaktor aus einem Material gefertigt sein bzw. mit einem Mate- rial, wie z.B. PTFE, beschichtet sein, das ein Haften von Mikroorganismen am Bioreaktor verhindert.
Die kultivierten Mikroorganismen können vorzugsweise zu Biosprit, Futtermittel, Nah- rungsergänzungsmittel und Erzeugnissen für die pharmazeutische, chemische oder kosme- tische Industrie verarbeitet werden. Darüber hinaus kann der Bioreaktor auch zur Klärreinigung eingesetzt werden. Dadurch können die Mikroorganismen mit Nährstoffen versorgt werden.
Die innere Form des Bioreaktors wird im Wesentlich durch Septen bestimmt. Je nach Aus- führungsform können diese als Längs- und Quersepten bezeichnet werden. Diese können vorteilhaft zur mechanischen Stabilität des Bioreaktors beitragen. Durch ihre Anordnung ergeben sich im Wesentlichen quader- bzw. wannenförmige Wachstumskammern. In diesen werden die Mikroorganismen kultiviert.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Bioreaktors besteht aus einer Wachstumskammer und einer benachbart dazu angeordneten Verteilkammer, welche die Wachstumskammer mit einem vorzugsweise flüssigen Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens einem Gas versorgen kann. Die Verteilkammer wird von der Wachstumskammer durch mindestens ein erstes Septum getrennt. Dieses erste Septum ist am zweiten Teil des Bioreaktors angeordnet und dessen Ausdehnung (Höhe) ist zumindest stellenweise kleiner als die lichte Ausdehnung (Höhe) der Wachstumskammer. Dadurch entsteht zwischen der jeweiligen Verteilkammer und der jeweiligen Wachstumskammer mindestens eine zum ersten Teil orientierte Öffnung (Öffnungsspalte oder Löcher), durch welche das vorzugsweise flüssige Kultivierungsmedium, die Mikroorganis- men und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas in die Wachstumskammer(n) gelangen können.
In und/oder an der mindestens einen Öffnung kann auch ein flüssigkeits- und/oder gas- durchlässiges Material angeordnet sein, wie z.B. eine poröse Keramik.
Die gemeinsamen Leitungen für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas können bei Bedarf auch getrennt werden und/oder an der Peripherie des Bioreaktors (im Betrieb oben und/oder unten und/oder seitlich am Bioreak- tor) oder innerhalb des Bioreaktors angebracht werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Zuleitungs-, Verteil-, zusätzliche und/oder Ausleitungskammern, die andere Kammern im Bioreaktor mit Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder Gas versorgen können und/oder diese aus dem Bioreaktor ausleiten können.
Im Betrieb können sowohl Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas in einer Dimension (Richtung x, Figur 4) von der Verteilkammer durch die mindestens eine Öffnung in die Wachsrumskammer gelangen und dann im Wesentlichen vertikal aufsteigen (Richtung z, Figur 4). Dadurch werden Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas mit einander vermischt. Zusätzlich können Kultivierungsmedium und/oder Mikroorganismen in walzenförmige Rotation versetzt werden, wodurch sich jeder Organismus nur für kurze Zeit an der Oberfläche befindet, um Licht auf zu nehmen (Flashing Light Effekt). Dabei besteht die Möglichkeit, die Wachstumskammern im Wesentlichen zylinderförmig oder mit anderer Geometrie zu optimieren (Figur 3).
Von der Wachstumskammer werden Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und Gas aus dem Bioreaktor ausgeleitet.
Die Anschlüsse für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas sind vorzugsweise direkt an der Verteil- und der Wachstumskammer angebracht und somit in den Bioreaktor integriert. Sollten in den Bioreaktor weitere Kammern wie z.B. Zu- und/oder Ausleitungskammern integriert sein, werden die Anschlüsse für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas vorzugsweise an diesen angeordnet. Dabei können die Anschlüsse mit einer Vorrichtung versehen sein, um mit Schläuchen, Leitungen oder weiteren Bioreaktoren verbunden zu werden.
Sollte ein lösliches Gas, bei dem es sich insbesondere um Kohlendioxid handelt, für die Kultivierung erforderlich sein, kann dieses auch außerhalb des Bioreaktors im Kultivierungsmedium gelöst werden. In diesem Fall oder im Fall, dass kein Gas benötigt wird, kann die walzenförmige Rotation in der mindestens einen Wachstumskammer durch das Kultivierungsmedium selbst erzeugt werden, wenn dieses von der Verteilkammer in die Wachstumskammer gedrückt und/oder gesaugt wird.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, mehrere Verteil- und/oder Wachstumskammern in den Bioreaktor zu integrieren und seriell und/oder parallel mit einander zu verschalten.
Im Falle einer seriellen Verschaltung folgt auf eine Wachstumskammer vorzugsweise eine weitere Verteilkammer, die eine weitere Wachstumskammer mit Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens einem Gas versorgen kann.
Dabei werden die Wachstumskammer und die seriell folgende Verteilkammer durch mindestens ein zweites Septum von einander getrennt. Dieses mindestens eine zweite Septum ist am ersten Teil des Bioreaktors angeordnet und dessen Ausdehnung (Höhe) ist zumindest stellenweise kleiner als die lichte Ausdehnung (Höhe) der Wachstumskammer. Dadurch entsteht zwischen der jeweiligen Wachstumskammer und der jeweiligen Verteilkammer zumindest eine zum zweiten Teil orientierte Öffnung (Öffnungsspalte oder Löcher), durch welche Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise min- destens ein Gas in die Verteilkammer gelangen können.
Dabei können Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas in einer Dimension (Richtung x, Figur 8) von der Verteilkammer durch die mindestens eine Öffnung in die Wachstumskammer gelangen und dann im Wesentlichen vertikal aufsteigen (Richtung z, Figur 8). Dadurch werden Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas mit einander vermischt. Zusätzlich werden Kultivierungsmedium und/oder Mikroorganismen in walzenförmige Rotation versetzt, durch die sich jeder Organismus nur für kurze Zeit an der Oberfläche befindet, um Licht auf zu nehmen (Flashing Light Effekt). Von der Wachstumskammer gelangen Kultivierungsmedium, Mikroorga- nismen und/oder mindestens ein Gas vorzugsweise in derselben Dimension (Richtung x, Figur 8) durch die mindestens eine Öffnung in die seriell folgende Verteilkammer. Von der seriell letzten Wachstumskammer werden Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas aus dem Bioreaktor ausgeleitet.
Im Falle einer parallelen Verschaltung mehrerer Verteil- und/oder Wachstumskammern werden diese vorzugsweise jeweils durch mindestens eine Zuleitungs- und/oder mindestens eine Ausleitungskammer miteinander verbunden.
Von der Zuleitungskammer zweigen die Verteilkammern ab. Diese verteilen Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas an die zu ihnen benachbart gelegenen Wachstumskammern, wobei benachbarte Wachstumskammern vorzugsweise durch mindestens ein drittes Septum (Längsseptum) von einander zumindest stellenweise getrennt sind. Vorzugsweise versorgt jede Verteilkammer zwei symmetrisch angeordnete Wachstumskammern, es kann aber auch nur eine versorgt werden, um die Verwirbelung des Kultivierungsmediums zu optimieren. In diesem Fall wird die Verteilkammer auf einer Seite durch ein Längsseptum begrenzt.
Durch mindestens ein viertes Septum (Querseptum) entsteht eine Zuleitungskammer für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas. Durch mindestens ein weiteres fünftes Septum (Querseptum) für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas entsteht eine Ausleitungskammer aus dem Bioreaktor. Das mindestens eine vierte Septum separiert vollständig die Wachstumskammern von der Zuleitungskammer. Das mindestens eine fünfte Septum sepa- riert vollständig die Verteilkammern von der Ableitungskammer, bildet aber zum zweiten
Teil orientierte Öffnungen (Öffnungsspalte oder Löcher) zwischen den Wachstumskammern und der Ableitungskammer.
Dabei können Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas in einer Dimension (Richtung x, Figur 12) in die Wachstumskammer(n) eingeleitet werden und dann im Wesentlichen vertikal aufsteigen (Richtung z, Figur 12). Von dort können sie über eine weitere Achse (Richtung y, Figur 12) ausgeleitet werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Wachstumskammern in einer Ebene anzuordnen und die Verteilkammern in einer anderen, im Wesentlichen parallelen Ebene anzuordnen. Ebenso können die Verteilkammern in einer Ebene angeordnet werden und die Wachstumskammern in derselben oder einer anderen, im Wesentlichen parallel angeordneten Ebene, während die mindestens eine Zuleitungskammer und/oder die mindestens eine Ausleitungskammer in einer anderen Ebene oder innerhalb der Verteil- und/oder Wachstumskammern angeordnet sind.
Es können auch weitere Septen hinzugefügt werden, so dass die Ausleitungskammer auf den Bereich zwischen zwei Wachstumskammern ausgedehnt wird. In diesem Fall gelangen Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas nach dem Aufsteigen in z-Richtung zuerst über die x-Richtung (im Wesentlichen horizontal) in die Ausleitungskammer und werden dann schließlich in y-Richrung (im Wesentlichen horizontal) ausgeleitet. Ebenso können die Zuleitungskammern mit den Verteilkammern identisch sein.
Da die Ausdehnung (Höhe) der ersten Septen (Längssepten) zumindest stellenweise kleiner als die lichte Ausdehnung (Höhe) der Wachstumskammer ist, entsteht zwischen der jeweiligen Verteilkammer und der jeweiligen Wachstumskammer mindestens eine zum ersten Teil orientierte Öffnung (Öffnungsspalte oder Löcher), durch welche Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas in die Wachstumskammern gelangen können.
Die andere Seite der Wachstumskammern, welche nicht an die dazugehörige Verteilkam- mer grenzt, wird vorzugsweise durch dritte Septen (Längssepten) abgeschlossen, die wie manche Quersepten vorzugsweise zumindest stellenweise sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Teil des Bioreaktors verbunden sind. Sie können vor dem Aneinanderbefesti- gen, vorzugsweise Zusammenfügen, der beiden Reaktorhälften am ersten oder am zweiten
Teil angeordnet sein, oder sie können auf die beiden Reaktorhälften verteilt sein und erst durch das Aneinanderbefestigen, vorzugsweise Zusammenfügen fertig gestellt werden.
In den Wachstumskammern kann das Gas in Richtung des zweiten Teils (Richtung z, Figur 12) sprudeln. Dadurch werden Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas mit einander vermischt. Zusätzlich entsteht eine Umwäl- zung der Mikroorganismen, durch die sich jeder Organismus nur für kurze Zeit an der O- berfläche befindet, um Licht auf zu nehmen (Flashing Light Effekt).
Die fünften Septen (Quersepten), welche die Wachstumskammer(n) von der Ausleitungs- kammer trennen, sind vorzugsweise am ersten Teil angebracht und deren Ausdehnung (Höhe) entspricht nur stellenweise der lichten Ausdehnung (Höhe) der Wachstumskammer. Dadurch entsteht zumindest eine zum zweiten Teil orientierte Öffnung (Öffnungsspalte oder Löcher), durch welche das vorzugsweise flüssige Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas von der Wachstumskammer in die Aus- leitungskammer gelangen können. Diese fünften Septen verhindern auch das Ausschwemmen von Kultivierungsmedium und Algen in die Ausleitungskammer. Die fünften Septen separieren vollständig die Verteilkammer(n) von der Ausleitungskammer.
Die Anschlüsse für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas sind vorzugsweise direkt an den Zu- und Ausleitungskammern angebracht und somit in den Bioreaktor integriert.
Es können auch mindestens ein seriell verschaltetes Kammersystem und/oder mindestens ein parallel verschaltetes Kammersystem ineinander verschachtelt und/oder parallel und/oder seriell miteinander verschaltet werden.
In allen oben beschriebenen Konfigurationen können Septen zur Stabilisierung Querstreben oder stärkere Stellen aufweisen. Ebenso können sie durch ihre eigene Form (z.B. an den ersten und zweiten Teilen dicker, nach innen dünner) stabilisiert sein.
Es besteht auch die Möglichkeit, an einem Teil, gegenüber von ersten oder zweiten Septen, welche am anderen Teil des Bioreaktors angeordnet sind, weitere Septen anzuordnen, um den Flüssigkeits- und den Gasverlauf zu modifizieren.
Die Anschlüsse für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas und/oder die Außenwände des Bioreaktors können vor dem Aneinanderbe- festigen, vorzugsweise Zusammenfügen der beiden Reaktorhälften am ersten oder am zweiten Teil angebracht sein, oder sie können auf die beiden Reaktorhälften verteilt sein und erst durch das Aneinanderbefestigen, vorzugsweise Zusammenfugen fertig gestellt werden.
Für die Begasung wird vorzugsweise Luft, mit Kohlendioxid angereicherte Luft oder auch reines Kohlendioxid verwendet. Es kann aber bei Bedarf jedes andere Gas oder Gasgemisch verwendet werden.
Der Bioreaktor kann seriell und/oder parallel mit weiteren Reaktoren verschaltet sein, um eine großflächige Anlage zu bilden und/oder um die Druckverhältnisse im Bioreaktor zu optimieren. Das Konzept ist vorzugsweise auf großflächige Anlagen ausgelegt. Der Bioreaktor kann aber auch einzeln verwendet werden. Großflächige Anlagen werden vorzugsweise auf anderweitig nicht nutzbaren Flächen, wie z.B. Wüsten, oder auf dem Meer installiert.
Die Breite und Länge eines Bioreaktors können jeweils von weniger als einem Meter bis mehrere Kilometer betragen. Die Höhe liegt vorzugsweise im Bereich einiger Zentimeter, sie kann aber auch von unter 1 mm bis über einen Meter betragen. Durch die geringe Höhe ist der Eintrag von Gas in das Kultivierungsmedium unter geringem Energieaufwand möglich. Dabei sind sämtliche Längenverhältnisse zwischen Höhe, Breite und Länge des Bio- reaktors möglich, insbesondere handelt es sich dabei um die Längenverhältnisse wobei das Verhältnis von Breite zu Länge des Bioreaktors von 1 : 100.000 bis 100.000 : 1 beträgt und das Verhältnis von Länge zu Höhe von 1.000.000 : 1 bis 0,1 : 1.
Durch das Gas, welches sich im Betrieb über dem Kultivierungsmedium und unterhalb des zweiten Teils (Deckelteil) befindet, kann im Bioreaktor ein Treibhauseffekt erzielt und/oder verstärkt werden.
Vorzugsweise besteht der Bioreaktor aus zwei Reaktorhälften bzw. Halbkörpern. Vorzugsweise umfasst die eine Reaktorhälfte das erste Teil (Bodenteil) und die andere Reak- torhälfte das zweite Teil (Deckelteil) samt zumindest einem Septum. Es können auch mehr
Lagen bzw. Körper verwendet werden, z.B. um andere Zu- oder Ausleitungen für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas zu erzeugen. Am Rand des Bioreaktors können Löcher oder Halteringe bereitgestellt sein, mit denen die Bioreaktoren am Boden befestigt oder miteinander verbunden werden können.
Der Bioreaktor wird vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff wie PET, PMMA oder PVC gefertigt, es können jedoch auch Glas, Plexiglas oder andere Stoffe verwendet werden.
Das Material des Bioreaktors kann weich sein, um Spannungen zu vermeiden, oder auch fest, um Bodenunebenheiten auszugleichen. Dafür kann der Bioreaktor auch mit Füßen oder einer anderen Unterlage versehen werden.
Darüber hinaus kann der Bioreaktor Lichtleitungselemente aufweisen, um Licht ins Innere des Bioreaktors zu leiten, wobei die Lichtleitungselemente vorzugsweise Glasfasern umfassen.
Vorzugsweise hält im Betrieb das vorzugsweise mindestens eine, in einer Verteilkammer befindliche Gas die Wassersäule des Kultivierungsmediums durch Überdruck vorzugsweise in der entsprechenden Wachstumskammer auf einem bestimmten Niveau (in einer bestimmten Position bzw. auf einer bestimmten Höhe).
Die Zuleitungen für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas sind vorzugsweise in den Bioreaktor integriert und nicht separat, z.B. durch Schläuche. Sollten Schläuche verwendet werden, können diese eine beliebige Form haben und dabei starr oder flexibel sein.
Im Betrieb des Bioreaktors ist das erste Teil vorzugsweise ein Bodenteil und das zweite Teil vorzugsweise ein Deckelteil. Im Betrieb des Bioreaktors ist somit das zweite Teil vorzugsweise über dem ersten Teil angeordnet.
Das Kammersystem im Bioreaktor, welches durch die Septen erzeugt wird, stellt für das Kultivierungsmedium, die Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas eine Strömungsleiteinrichtung dar. An der Außenseite des ersten und/oder des zweiten Teils des Bioreaktors kann ein zusätzlicher vorragender Kragen angebracht sein, an dem die beiden Teile einfacher mit einander verbunden oder auf andere Art und Weise aneinandergekoppelt werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren 1 bis 12 sowie den dazugehörigen Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Figur 1 zeigt ein Bodenteil, Kammern und Septen eines Bioreaktors gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Figur 2 zeigt einen aufgeklappt dargestellten Bioreaktor gemäß Figur 1 ;
Figur 3 zeigt schematisch einen Teil eines Schnitts durch den Bioreaktor gemäß Figur 1 entlang der Achse xl - xl in Figur 1;
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung der Strömungsrichtung des Kultivierungs- mediums, der Mikroorganismen und/oder des vorzugsweise mindestens einen Gases in einem Bioreaktor gemäß Figur 1 ;
Figur 5 zeigt einen Bodenteil, Kammern und Septen eines Bioreaktors gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel bei einer seriellen Verschaltung von Wachs- tums- und Verteilkammern;
Figur 6 zeigt einen aufgeklappt dargestellten Bioreaktor gemäß Figur 5;
Figur 7 zeigt schematisch einen Teil eines Schnitts durch den Bioreaktor gemäß Figur 5 entlang der Achse x2 - x2 in Figur 5;
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung der Strömungsrichtung des Kultivierungsmediums, der Mikroorganismen und/oder des vorzugsweise mindestens einen Gases in einem Bioreaktor gemäß Figur 5; Figur 9 zeigt einen Bodenteil, Kammern und Septen eines Bioreaktors gemäß einem dritten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel bei einer parallelen Verschaltung von Wachstums- und Verteilkammern;
Figur 10 zeigt einen aufgeklappt dargestellten Bioreaktor gemäß Figur 9;
Figur 11 zeigt schematisch einen Teil eines Schnitts durch den Bioreaktor gemäß Figur 9 entlang der Achse x3 - x3 in Figur 9; und
Figur 12 zeigt eine schematische Darstellung der Strömungsrichtung des Kultivierungsmediums, der Mikroorganismen und/oder des vorzugsweise mindestens einen Gases in einem Bioreaktor gemäß Figur 9.
Im Folgenden werden ausgewählte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Fachleuten wird es anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsbeispiele der Erfindung nur zur Illustration bereitgestellt sind und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie definiert durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente.
Figur 1 zeigt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors 100 in zusammengebautem Zustand. Dabei wurde der Übersichtlichkeit halber der zweite Teil 50 (siehe Figuren 2, 3) weggelassen, so dass das mindestens eine erste Septum 8 und die Kammern 4, 5 sichtbar sind. Der erste Teil 60 stellt im Betrieb ein Bodenteil dar, wohingegen der zweite Teil 50 ein Deckelteil darstellt.
Wie in Figur 1 gesehen werden kann, ist eine Verteilkammer 4 von einer Wachstumskammer 5 durch mindestens das erste Septum 8 getrennt. Dieses erste Septum 8 hat zumindest stellenweise eine geringere Ausdehnung/Höhe als die lichte Ausdehnung/Höhe der Wachs- tumskammer 5. Die dadurch entstehende mindestens eine bodenseitige (zum ersten Teil 60 orientierte) Öffnung 10 zwischen der Verteilkammer 4 und der Wachstumskammer 5 ist ebenfalls dargestellt. Der erfindungsgemäße Bioreaktor wird vorzugsweise in der abgebildeten Ausrichtung betrieben, d.h. in im Wesentlichen horizontaler Ausrichtung. Somit kann die in Figur 3 dargestellte Ausdehnung A des ersten Septums 8 (im Wesentlichen orthogonal zum zweiten Teil 50) als Höhe bezeichnet werden. Ähnlich kann die Ausdehnung H der Wachstums- kammer 5 (im Wesentlichen orthogonal zum ersten Teil 60) als lichte Höhe bezeichnet werden.
Ebenfalls sind in Figur 1 Anschlüsse für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas 1, 12, welche an der Verteil- 4 bzw. Wachstumskammer 5 angeordnet sind, zu sehen. Ferner ist eine Achse xl -xl dargestellt.
Figur 2 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in auseinandergebautem/auseinandergeklapptem Zustand. Durch Zusammenklappen und Verbinden, vorzugsweise Verkleben und/oder Verschweißen der beiden Reaktorhälften entsteht der Bioreaktor 100 gemäß Figur 1. Das erste Septum 8 ist am Deckelteil 50 angebracht. Das erste Septum 8 ist zwischen der Verteilkammer 4 und der Wachstumskammer 5 angeordnet, um die Verteilkammer 4 und die Wachstumskammer 5 längsseitig voneinander zu trennen.
Figur 3 zeigt schematisch einen Teil eines Schnitts durch den Bioreaktor 100 entlang der Achse xl - xl in Figur 1. Wie in der Figur 3 besonders deutlich gesehen werden kann, trennt das erste Septum 8 die Verteilkammer 4 von der Wachstumskammer 5. Die Höhe A des ersten Septums 8 ist jedoch zumindest stellenweise geringer als die lichte Höhe H der Wachstumskammer 5. Die dadurch entstehende mindestens eine bodenseitige (zum ersten Teil 60 hin orientierte) Öffnung 10 zwischen der Verteilkammer 4 und der Wachstums- kammern 5 ist ebenfalls dargestellt. Durch diese zum Bodenteil 60 orientiere Öffnung 10 kann die Wachstumskammer 5 mit Mikroorganismen, Kultivierungsmedium und vorzugsweise mindestens einem Gas versorgt werden.
Bei dem Bioreaktor gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Septum 8 am Deckel- teil 50 angeordnet, wobei die Anordnung vorzugsweise erfolgt, bevor die beiden Reaktorhälften mit einander verbunden werden. Das erste Septum 8 ist vorzugsweise deckelseitig (zum zweiten Teil 50 hin) stärker als bodenseitig (zum ersten Teil 60 hin). Figur 4 zeigt eine Darstellung der Strömungsrichtung des Kultivierungsmediums, der Mikroorganismen und/oder des vorzugsweise mindestens einen Gases in einem Bioreaktor gemäß Figur 1. Das Kultivierungsmedium, die Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas strömen durch Druck- und/oder Sogwirkung, welche durch ein geeignetes Beaufschlagungsmittel, vorzugsweise einer Pumpe, erzeugt werden, in x- Richrung (d.h. im Wesentlichen horizontal) durch die mindestens eine Öffnung 10 zwischen dem ersten Septum 8 und dem Bodenteil 60 von der Verteilkammer 4 in die Wachstumskammer 5. Dort steigt das Gas in z-Richtung (d.h. im Wesentlichen vertikal) in Richtung des Deckelteils 50 auf und versetzt das Kultivierungsmedium und/oder die Mikroor- ganismen in der Wachstumskammer 5 in walzenförmige Rotation.
Figur 5 zeigt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors 100. Zum ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel identische oder im Wesentlichen identische Teile sind mit identischen Bezugszeichen versehen, so dass auf wiederholende Beschreibungen verzichtet werden kann. Es ist ersichtlich, dass insoweit die Beschreibungen zum ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel sinngemäß auf das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel anzuwenden sind.
Figur 5 zeigt einen Bioreaktor bei einer seriellen Verschattung der Wachstums- 5 und Ver- teilkammern 4 in zusammengebautem Zustand. Dabei wurde der Übersichtlichkeit halber der zweite Teil 50 (siehe Figuren 6, 7) weggelassen, so dass eine Vielzahl von ersten und zweiten Septen 8, 13 und eine Vielzahl von Kammern 4, 5 sichtbar sind.
Bei dem hier gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier Wachstumskammern 5 mit vier dazugehörigen Verteilkammern 4 dargestellt, d.h. jede Verteilkammer versorgt eine Wachstumskammer. Es ist ersichtlich, dass auch mehr oder weniger Wachstums- und Verteilkammern bereitgestellt werden können.
Darüber hinaus ist eine optionale Ausleitungskammer 3 dargestellt, welche mit der seriell letzten Wachstumskammer 5 verbunden ist.
Die ersten Septen 8 trennen die Verteilkammern 4 von den dazugehörigen Wachstumskammern 5, ähnlich wie beim ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Diese ersten Septen 8 haben stellenweise eine Höhe A, die geringer als die lichte Höhe H der Wachstums- kammern 5 ist (siehe Figur 7). Dadurch entsteht zumindest eine bodenseitige (zum ersten Teil 60 orientierte) Öffnung 10 zwischen den Verteilkammern 4 und den dazugehörigen Wachstumskammern 5.
Die zweiten Septen 13 trennen die Wachstumskammern 5 von den seriell folgenden Verteilkammern 4. Diese zweiten Septen 13 haben eine Höhe B (siehe Figur 7), die zumindest stellenweise geringer als die lichte Höhe H der Wachstumskammern 5 ist. Dadurch entsteht zumindest eine deckelseitige (zum zweiten Teil 50 orientierte) Öffnung 14 zwischen einer jeweiligen Wachstumskammer 5 und der zu dieser seriell folgenden Verteilkammer 4.
Ebenfalls sind Anschlüsse für Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas 1, 12, welche an der seriell ersten Verteilkammer 4 bzw. der Ausleitungskammer 3 angeordnet sind, zu sehen. Ferner ist eine Achse x2 -x2 dargestellt.
Figur 6 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 in auseinandergebautem/auseinandergeklapptem Zustand. Durch Zusammenklappen und Verbinden, vorzugsweise Verkleben und/oder Verschweißen der beiden Reaktorhälften entsteht der Bioreaktor 100 gemäß Figur 5. Die zweiten Septen 13 sind hier am Bodenteil 60 angeordnet. Die ers- ten Septen 8 sind am Deckelteil 50 angeordnet. Durch die ersten und zweiten Septen 8, 13 werden die Verteilkammern 4 längsseitig begrenzt.
Figur 7 zeigt schematisch einen Teil eines Schnitts durch den Bioreaktor 100 bei einer seriellen Verschaltung der Wachstums- 5 und Verteilkammern 4 entlang der Achse x2 - x2. Hierbei sind der Boden- und Deckelteil 60, 50 mit einander verbunden dargestellt. Die ersten Septen 8 trennen die Verteilkammern 4 von den dazugehörigen Wachstumskammern 5. Die Höhe der ersten Septen 8 ist zumindest stellenweise geringer als die lichte Höhe H der Wachstumskammern 5. Dadurch entstehen Öffnungen 10 zwischen den Verteilkammern 4 und den dazugehörigen Wachstumskammern 5.
In Figur 7 sind die ersten Septen 8 am Deckelteil 50 angebracht, wobei die Anbringung vorzugsweise erfolgt, bevor die beiden Reaktorhälften mit einander verbunden werden. Die ersten Septen 8 sind vorzugsweise deckelseitig stärker als bodenseitig. Die zweiten Septen 13 trennen die Wachstumskammern 5 von den seriell folgenden Verteilkammern 4. Die Höhe B der zweiten Septen 13 ist zumindest stellenweise geringer als die lichte Höhe H der Wachstumskammern 5. Dadurch entstehen deckelseitige (zum zweiten Teil 50 orientierte) Öffnungen 14 zwischen den Wachstumskammern 5 und den seriell folgenden Verteilkammern 4.
In der Figur 7 sind die zweiten Septen 13 am Bodenteil 60 angeordnet, wobei vorzugsweise die Anbringung erfolgt, bevor die beiden Reaktorhälften mit einander verbunden werden. Die zweiten Septen 13 sind vorzugsweise bodenseitig stärker als deckelseitig.
Da der erfindungsgemäße Bioreaktor vorzugsweise in der abgebildeten Ausrichtung betrieben wird, d.h. in einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung, kann die Ausdehnung B des zweiten Septums 13 (im Wesentlichen orthogonal zum ersten Teil 60) als Höhe B bezeichnet werden. Ähnlich kann die lichte Ausdehnung H der Wachstumskammern 5 (im Wesentlichen orthogonal zum ersten Teil 60) als lichte Höhe H bezeichnet werden.
Figur 8 zeigt eine Darstellung der Strömungsrichtung des Kultivierungsmediums, der Mikroorganismen und/oder des vorzugsweise mindestens einen Gases in einem Bioreaktor bei einer seriellen Verschaltung der Wachstums- 5 und Verteilkammern 4 gemäß Figur 5. Diese Strömungsrichtung ist schematisch an mehreren Wachstumskammern 5 dargestellt. Das Kultivierungsmediums, die Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas strömen durch Druck- und/oder Sogwirkung, welche durch ein geeignetes Beaufschlagungsmittel, vorzugsweise einer Pumpe, erzeugt werden, in x-Richtung (d.h. im Wesentlichen horizontal) durch die jeweilige bodenseitige Öffnung 10 von einer Verteilkam- mer 4 in die dazugehörige Wachstumskammer 5. Dort steigt das Gas in z-Richtung (d.h. im Wesentlichen vertikal) in Richtung des Deckelteils auf und versetzt das Kultivierungsmedium und/oder die Mikroorganismen in der Wachstumskammer 5 in walzenförmige Rotation. Von der Wachstumskammer 5 gelangen Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas in x-Richtung (d.h. im Wesentlichen horizontal) durch die deckelseitige Öffnung 14 in die seriell folgende Verteilkammer 4.
Figur 9 zeigt ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Bioreaktors 100 bei einer parallelen Verschaltung von Wachstums- 5 und Verteilkammern 4 in zusammengebautem Zustand. Zum ersten und/oder zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel identische oder im Wesentlichen identische Teile sind mit identischen Bezugszeichen versehen, so dass auf wiederholende Beschreibungen verzichtet werden kann. Es ist ersichtlich, dass insoweit die Beschreibungen zum ersten und/oder zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel sinngemäß auf das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel anzuwenden sind.
In Figur 9 wurde der Übersichtlichkeit halber der zweite Teil 50 (siehe Figuren 10, 11) weggelassen, so dass eine Vielzahl von ersten, dritten, vierten und fünften Septen 6, 7, 8, 9 und eine Vielzahl von Kammern 2, 3, 4, 5 sichtbar sind.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind sechs Wachstumskammern 5 mit drei dazugehörigen Verteilkammern 4 dargestellt, d.h. jede Verteilkammer versorgt zwei benachbart dazu angeordnete Wachstumskammern. Es ist ersichtlich, dass auch mehr oder weniger Wachstums- und Verteilkammern bereitgestellt werden können. Jeweils zwei benachbarte Wachstumskammern sind vorzugsweise durch ein drittes Septum 7 (Längssep- tum) zumindest stellenweise voneinander separiert.
Die vierten Septen 9 (Querspepten) separieren vollständig die Zuleitungskammer 2 von den Wachstumskammern 5. Da die vierten Septen 9 Öffnungen bereitstellen, entstehen Verbindungen von der Zuleitungskammer 2 zu den Verteilkammern 4, um Kultivierungs- medium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas in die Verteilkammern 4 einzuleiten. Die Verteilkammern 4 sind durch die ersten Septen 8 von den danebenliegenden Wachstumskammern (5) getrennt.
Die Wachstumskammern 5 sind von der Ausleitungskammer 3 durch das mindestens eine fünfte Septum 6 (Querseptum) getrennt. Dieses mindestens eine fünfte Septum 6 hat stellenweise eine Höhe, die geringer als die lichte Höhe H der Wachstumskammern 5 ist. Dadurch entstehen deckelseitige (zum zweiten Teil 50 orientierte) Öffnungen 1 1 zwischen den Wachstumskammern 5 und der Ausleitungskammer 3, um Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas aus den Wachstumskammern 5 auszuleiten. Ebenfalls sind Flüssigkeits- und Gasanschlüsse 1, 12, welche an der Zu- 2 bzw. Ausleitungskammer 3 angebracht sind, zu sehen. Ferner ist eine Achse x3 -x3 dargestellt. Figur 10 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 in auseinandergebautem/auseinandergeklapptem Zustand. Durch Zusammenklappen und Verbinden, vorzugweise Verkleben und/oder Verschweißen der beiden Reaktorhälften entsteht der Bioreaktor 100 gemäß Figur 9. Die fünften und dritten Septen 6, 7 sind hier am Bodenteil 60 angeord- net, die ersten und vierten Septen 8, 9 am Deckelteil 50. Durch die ersten Septen 8 werden die Verteilkammern 4 längsseitig begrenzt.
Figur 11 zeigt schematisch einen Teil eines Schnitts durch den Bioreaktor 100 bei einer parallelen Verschaltung der Wachstums- 5 und Verteilkammern 4 entlang der Achse x3 - x3 in Figur 9. Hierbei sind der Boden- und Deckelteil 60, 50 mit einander verbunden. Jeweils zwei erste Septen 8 begrenzen eine Verteilkammer 4. Die Höhe A der ersten Septen 8 ist zumindest stellenweise kleiner als die lichte Höhe H der Wachstumskammern 5. Dadurch entstehen bodenseitige (zum ersten Teil 60 orientierte) Öffnungen 10 zwischen der Verteilkammer 4 und den jeweiligen Wachstumskammern 5.
Jeweils zwei Wachstumskammern 5 sind vorzugsweise durch mindestens ein drittes Sep- tum 7 von einander getrennt. Dieses dritte Septum 7 verbindet den Bodenteil 60 mit dem Deckelteil 50 zumindest stellenweise und stabilisiert somit vorteilhaft den Bioreaktor. Wie in Figur 11 zu sehen, sind die dritten Septen 7 am Bodenteil 60 angeordnet, wobei vor- zugsweise die Anordnung erfolgt, bevor die beiden Reaktorhälften mit einander verbunden werden. Die dritten Septen 7 sind vorzugsweise bodenseitig stärker als deckelseitig. Die ersten Septen 8 sind vorzugsweise am Deckelteil 50 angeordnet, wobei vorzugsweise die Anordnung erfolgt, bevor die beiden Reaktorhälften mit einander verbunden werden. Somit sind die dritten Septen 7 vorzugsweise bodenseitig stärker als deckelseitig.
Figur 12 zeigt eine Darstellung der Strömungsrichtung des Kultivierungsmediums, der Mikroorganismen und/oder des vorzugsweise mindestens einen Gases in einem Bioreaktor 100 bei einer parallelen Verschaltung der Wachstums- 5 und Verteilkammern 4 gemäß Figur 9. Diese Strömungsrichtung ist schematisch an einer Wachstumskammer 5 darge- stellt. Das Kultivierungsmedium, die Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas strömen durch Druck- und/oder Sogwirkung, welche durch ein geeignetes Beaufschlagungsmittel, vorzugsweise einer Pumpe, erzeugt werden, in x-Richtung (d.h. im Wesentlichen horizontal) durch die Zuleitungskammer 2 und werden von dort in y- Richtung (d.h. im Wesentlichen horizontal) in die Verteilkammer 4 geleitet. Von der Ver- teilkammer 4 strömen das Kultivierungsmedium, die Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas durch die bodenseitige Öffnung 10 entgegen der x- Richtung in eine Wachstumskammer 5. Dort steigt das Gas in z-Richtung (d.h. im Wesentlichen vertikal) entlang in Richtung des Deckelteils 50 auf und versetzt das Kultivierungs- medium in walzenförmige Rotation. Von dort gelangen Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder das vorzugsweise mindestens eine Gas schließlich durch die Öffnung 11 in y-Richtung (d.h. im Wesentlichen horizontal) von der Wachstumskammer in die Ausleitungskammer 3.
Während lediglich ausgewählte Ausführungsbeispiele ausgewählt worden sind, um die vorliegende Erfindung darzustellen, wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie definiert in den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten. Die Strukturen und Funktionen von einem Ausführungsbeispiel können in ein anderes aufgenommen werden. Somit sind die vorstehenden Beschreibungen der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Illustration bereitgestellt und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie definiert durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Bioreaktor (100) für die Kultivierung von Mikroorganismen, umfassend einen ersten (60) und einen zweiten Teil (50), mit einem in den Bioreaktor integrierten Kammersys- tem aus mindestens einer Wachstumskammer (5) zur Kultivierung von Mikroorganismen und mindestens einer, benachbart zu der mindestens einen Wachstumskammer angeordneten Verteilkammer (4), welche mit der Wachstumskammer über zumindest eine Öffnung (10) verbunden ist, wobei zur Ausbildung der zumindest einen Öffnung (10) die Ausdehnung (A) von zumindest einem zwischen der mindestens einen Verteilkammer (4) und der mindestens einen Wachstumskammer (5) angeordnetem ersten Septum (8) zumindest stellenweise kleiner ist als die lichte Ausdehnung (H) der mindestens einen Wachstumskammer (5).
2. Bioreaktor (100) nach Anspruch 1, wobei der Bioreaktor (100) einstückig bereitge- stellt ist oder zweiteilig in Form des ersten (60) und des zweiten Teils (50) mit zumindest einem ersten Septum (8), welche mit einander verbindbar sind.
3. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine erste Septum (8) am zweiten Teil (50) angeordnet ist und die mindestens eine Öffnung (10) zum ersten Teil (60) orientiert ist.
4. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am ersten Teil (60) ein zusätzliches Septum gegenüber des mindestens einen ersten Septums (8) angeordnet ist, um die Lage der mindestens einen Öffnung (10) in Richtung des zweiten Teils (50) zu verschieben.
5. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in und/oder an der mindestens einen Öffnung (10) ein gas- und/oder flüssigkeitsdurchlässiges Material angeordnet ist.
6. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bioreaktor mindestens eine Zuleitungskammer (2) aufweist, welche mit der mindestens einen Verteilkammer (4) verbunden ist, und/oder mindestens eine Ausleitungskammer (3) aufweist, welche mit der mindestens einen Wachstumskammer (5) verbunden ist, um Kultivie- rungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens ein Gas in die mindestens eine Verteilkammer (4) einzuleiten und/oder aus der mindestens einen Wachstumskammer (5) auszuleiten.
7. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bioreaktor mehrere Verteilkammern (4) und/oder mehrere Wachstumskammern (5) aufweist.
8. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Verteilkammern (4) und/oder mehrere Wachstumskammern (5) parallel und/oder seriell mit einander verschaltet sind.
9. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der seriellen Verschaltung auf eine Verteilkammer (4) eine Wachstumskammer (5) und auf diese wiederum eine Verteilkammer (4) folgt.
10. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteil- (4) und die Wachstumskammern (5) in einer Ebene liegen.
11. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verteil- (4) und die Wachstumskammern (5) im Betriebszustand im Wesentlichen horizontal angeordnet sind.
12. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bioreaktor mindestens eine Zuleitungskammer (2) aufweist, welche mit der ersten Verteilkammer (4) der seriellen Verschaltung verbunden ist und/oder mindestens eine Ausleitungskammer (3) aufweist, welche mit der letzten Wachstumskammer (5) der seriellen Verschaltung verbunden ist.
13. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein zweites Septum (13) bereitgestellt ist, das mit dem zumindest einen ersten Septum (8) eine
Verteilkammer (4) ausbildet und dessen Ausdehnung (B) zumindest stellenweise kleiner ist als die lichte Ausdehnung (H) der mindestens einen Wachstumskammer (5).
14. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils eine Wachstumskammer (5) zur seriell darauf folgenden Verteilkammer (4) durch das mindestens eine zweite Septum (13) getrennt ist.
15. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine zweite Septum (13) und das mindestens eine erste Septum (8) benachbart zueinander angeordnet sind, so dass das Volumen der durch diese Septen begrenzten Verteilkammer (4) kleiner als oder gleich dem Volumen der von dieser Verteilkammer zu versorgenden Wachstumskammer (5) ist.
16. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine zweite Septum (13) am ersten Teil (60) angeordnet ist und mindestens eine zum zweiten Teil (50) orientierte Öffnung (14) zwischen mindestens einer Wachstumskammer (5) der seriell folgenden Verteilkammer (4) bereitstellt.
17. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Verteilkammern (4) parallel miteinander und/oder mehrere Wachstumskammern (5) parallel miteinander und/oder mindestens eine Verteilkammer (4) und mindestens eine Wachstumskammer (5) parallel miteinander verschaltet sind.
18. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Zuleitungskammer (2) mehrere Verteilkammern (4) parallel mit einander verbindet um diese mit Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens einem Gas zu versorgen.
19. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Ausleitungskammer (3) mehrere Wachstumskammern (5) parallel mit einander verbindet um Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder mindestens einem Gas aus den Wachstumskammern auszuleiten.
20. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Wachstumskammer (5) und mindestens eine Verteilkammer (4) zwischen der mindestens einen Zuleitungs- (2) und der mindestens einen Ausleitungskammer (3) angeordnet sind.
21. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils zwei Wachstumskammern (5) unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind und von weiteren jeweils zwei unmittelbar benachbarten Wachstumskammern (5) durch je eine Verteilkammer (4) getrennt sind.
22. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei erste Septen (8) bereitgestellt sind, um eine Verteilkammer (4) auszubilden.
23. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein fünftes Septum (6) bereitgestellt ist, das die mindestens eine Ausleitungskammer (3) gegen die mindestens eine Verteilkammer (4) und gegen die mindestens eine Wachstumskammer (5) begrenzt und zumindest stellenweise den ersten (60) mit dem zweiten Teil (50) so verbindet, dass die mindestens eine Verteilkammer (4) relativ zur Ausleitungskammer (3) geschlossen wird.
24. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das fünfte Septum (6) am ersten Teil (60) angeordnet ist und zumindest stellenweise eine Ausdehnung aufweist, die kleiner ist als die lichte Ausdehnung (H) der mindestens einen Wachstumskammer (5).
25. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch das fünfte Septum (6) mindestens eine zum zweiten Teil (50) orientierte Öffnung (11) zwischen der mindestens einen Wachstumskammer (5) und der mindestens einen Ausleitungskammer (3) bereitgestellt ist.
26. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein viertes Septum (9) bereitgestellt ist, das die mindestens eine Zuleitungskammer (2) gegen die mindestens eine Wachstumskammer (5) und/oder die mindestens eine Verteilkammer (4) begrenzt und zumindest stellenweise den ersten Teil (60) mit dem zweiten Teil (50) so verbindet, dass die mindestens eine Wachstumskammer (5) relativ zur Zuleitungskammer (2) geschlossen wird während die mindestens eine Verteilkammer (4) durch mindestens eine Öffnung mit der mindestens einen Zuleitungskammer (2) verbunden ist.
27. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zuleitungs- (2) und/oder Ausleitungskammern (3) in Form von Schläuchen und/oder Röhren vorliegen.
28. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verteil- kammern (4) in einer Ebene liegen und die Wachstumskammern (5) in einer anderen, im
Wesentlichen parallel angeordneten Ebene liegen.
29. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verteilkammern (4) in einer Ebene angeordnet sind und die Wachstumskammern (5) in der selben oder einer anderen, im Wesentlichen parallel angeordneten Ebene angeordnet sind, während die mindestens eine Zuleitungskammer (2) und/oder die mindestens eine Ausleitungskammer (3) in einer anderen Ebene und/oder innerhalb der Verteil- (4) und/oder Wachs- tumskammern (5) angeordnet sind.
30. Bioreaktor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestes ein seriell verschaltetes Kammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder mindestens ein parallel verschaltetes Kammersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche ineinander verschachtelt und/oder parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind.
31. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der aus einem lichtdurchlässigen Kunststoff wie PET, PMMA oder PVC gefertigt ist.
32. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Septen (6, 7, 8, 9, 13) zumindest stellenweise den ersten (60) und den zweiten Teil (50) zur Stabilisierung des Bioreaktors mit einander verbindet.
33. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die mindestens eine Verteilkammer (4) und die mindestens eine Wachstumskammer (5) so angeordnet sind, dass ein Überdruck eines Gases in der mindestens einen Verteilkammer (4) die Wassersäule des Kultivierungsmediums in der mindestens einen Wachstumskammer (5) auf einem bestimmten Niveau halten kann.
34. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der Lichtleitungselemente aufweist, um Licht ins Innere des Bioreaktors zu leiten, wobei die Lichtleitungselemente vorzugsweise Glasfasern umfassen.
35. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der mit weiteren Bioreaktoren seriell und/oder parallel verschaltet/verbunden werden kann, um modulartig eine Produktionsanlage auszubilden.
36. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem über dem Kultivie- rungsmedium eine Gasschicht anordbar ist, mit der im Bioreaktor ein Treibhauseffekt erzielt und/oder verstärkt werden kann.
37. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder der zweite Teil (60, 50) und/oder mindestens ein Septum zumindest teilweise aus einem wellenlängenschiebenden Material gefertigt und/oder mit einem solchen beschichtet sind und/oder zumindest teilweise mit einer Antireflexbeschichtung versehen sind.
38. Bioreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teil (60) ein Bodenteil ist und der zweite Teil (50) ein Deckelteil.
39. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen, welches insbesondere mit einem Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 38 durchgeführt wird, wobei ein Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas in mindestens eine Verteilkammer (4), von dort durch mindestens eine Öffnung (10) bodenseitig eines mindestens einen ersten Septums (8), das zwischen der mindestens einen Verteilkammer (4) und mindestens einer Wachstumskammer (5) angeordnet ist, in die mindestens eine Wachstumskammer (5) und von dort in Richtung eines Deckelteils (50) gefördert werden.
40. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen nach Anspruch 39, wobei der Überdruck eines Gases in der mindestens einen Verteilkammer (4) ein in der mindestens einen Verteilkammer (4) befindliches Kultivierungsmedium hin zu der mindestens einen Wachstumskammer (5) drückt und sobald das Gas die mindestens eine Öffnung (10) bodenseitig des mindestens einen ersten Septums (8) erreicht, durch die mindestens eine Öffnung (10) in die mindestens eine Wachstumskammer (5) gelangt, in dieser aufsteigt und vorzugsweise das in der mindestens einen Wachstumskammer (5) befindliche Kultivierungsmedium und/oder die Mikroorganismen in walzenförmige Rotation versetzt.
41. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen nach einem der Ansprüche 39 und 40, wobei ein Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindestens ein Gas in eine seriell erste Verteilkammer (4), von dort durch die mindestens eine Öffnung (10) bodenseitig des mindestens einen ersten Septums (8) in eine Wachstumskammer (5), von dort in Richtung eines Deckelteils (50), durch mindestens eine deckelsei- tig eines zweiten Septums (13) befindliche Öffnung (14) in eine nächste Verteilkammer (4), und vorzugsweise von dort analog bis in eine seriell letzte Wachstumskammer (5) gefördert werden.
42. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen nach einem der Ansprüche 39 bis 41, wobei ein Kultivierungsmedium, Mikroorganismen und/oder vorzugsweise mindes- tens ein Gas in eine Zuleitungskammer (2) und von dort in eine seriell erste Verteilkammer (4) gefördert werden und/oder von einer seriell letzten Wachstumskammer (5) in eine Ausleitungskammer (3) gefördert werden.
43. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen nach einem der Ansprüche 39 bis 42, wobei ein Kultivierungsmedium und/oder mindestens ein Gas in eine Zuleitungskammer (2), von dort in eine Verteilkammer (4), von dort durch die mindestens eine Öffnung (10) bodenseitig des ersten Septums (8) in eine Wachstumskammer (5) und von dort in Richtung eines Deckelteils (50), durch mindestens eine deckelseitig eines fünften Septums (6) befindliche Öffnung (11) in eine Ausleitungskammer (8) gefördert werden.
44. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen nach einem der Ansprüche 39 bis 43, wobei die Beförderung des Kultivierungsmediums, der Mikroorganismen und/oder des vorzugsweise mindestens einen Gases durch Druck- und/oder Sogwirkung erfolgt.
45. Verfahren zur Kultivierung von Mikroorganismen nach einem der Ansprüche 39 bis 44, bei dem das Kultivierungsmedium und/oder die Mikroorganismen in der mindestens einen Wachstumskammer (5) durch einströmendes Kultivierungsmedium in walzenförmige Rotation versetzt werden.
46. Verfahren zur Herstellung eines Bioreaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 38, wobei das erste und zweite Teil (50, 60) samt Septum/Septen gleichzeitig in einem Tiefziehverfahren hergestellt und dabei mit einander verschweißt werden.
PCT/EP2009/004827 2008-07-04 2009-07-03 Bioreaktor in flachbauweise WO2010000486A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112009001499T DE112009001499A5 (de) 2008-07-04 2009-07-03 Bioreaktor in Flachbauweise

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008031769.1 2008-07-04
DE102008031769A DE102008031769B4 (de) 2008-07-04 2008-07-04 Bioreaktor in Flachbauweise

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010000486A2 true WO2010000486A2 (de) 2010-01-07
WO2010000486A3 WO2010000486A3 (de) 2010-08-05

Family

ID=41396757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/004827 WO2010000486A2 (de) 2008-07-04 2009-07-03 Bioreaktor in flachbauweise

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102008031769B4 (de)
WO (1) WO2010000486A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10227556B2 (en) 2015-09-04 2019-03-12 Wayne State University Cell culture devices for biomimetic and pathomimetic cell cultures

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2950899B1 (fr) * 2009-10-01 2011-11-25 Centre Nat Rech Scient Photo-bioreacteur couche mince a haute productivite volumique
DE102010021154A1 (de) 2010-05-21 2011-11-24 Karlsruher Institut für Technologie Photobioreaktor

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204045A (en) * 1978-02-15 1980-05-20 Orion-Yhtyma Oy Device for examining microorganisms
DE3232530A1 (de) * 1982-09-01 1984-03-01 Wilfried 8045 Ismaning Schraufstetter Biohochleistungsdurchlaufreaktor
WO1999001537A1 (en) * 1997-07-04 1999-01-14 Ingredient Technology Corporation International A bioreactor for the growth of photosynthetic microorganisms
DE19916597A1 (de) * 1999-04-13 2000-10-19 Fraunhofer Ges Forschung Photobioreaktor mit verbessertem Lichteintrag durch Oberflächenvergrößerung, Wellenlängenschieber oder Lichttransport
US6284531B1 (en) * 2000-01-12 2001-09-04 Hong Zhu Multi-compartment device for cultivating microorganisms
JP2001321158A (ja) * 2000-05-10 2001-11-20 Akihiko Yanagisawa 糸状珪藻類の生産方法
EP1174497A1 (de) * 2000-07-19 2002-01-23 Technodop Ltd. (Société de Droit Irlandais) ZellKulturzimmer und Bioreaktor für tierische extracorporelle Zellenkultur
WO2002031102A1 (de) * 2000-10-06 2002-04-18 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bioreaktor für die kultivierung von mikroorganismen sowie verfahren zur herstellung desselben
WO2003022984A2 (en) * 2001-09-10 2003-03-20 Redal Inc Biofermentor for the treatment of biologically convertible matter
WO2007098150A2 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 The Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Acting On Behalf Of Arizona State University Photobioreactor and uses therefor
WO2008051865A2 (en) * 2006-10-20 2008-05-02 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University System and method for growing photosynthetic cells

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2732663A (en) * 1956-01-31 System for photosynthesis
GB2118572B (en) * 1982-03-27 1986-02-05 Queen Elizabeth College Culture growth and apparatus therefor
FR2564854B1 (fr) * 1984-05-28 1986-11-14 Commissariat Energie Atomique Photobioreacteur.
DE10315750A1 (de) * 2003-04-04 2004-10-21 Stadtwerke Stollberg Anlage zur Herstellung von Mikroalgenkonzentrat

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4204045A (en) * 1978-02-15 1980-05-20 Orion-Yhtyma Oy Device for examining microorganisms
DE3232530A1 (de) * 1982-09-01 1984-03-01 Wilfried 8045 Ismaning Schraufstetter Biohochleistungsdurchlaufreaktor
WO1999001537A1 (en) * 1997-07-04 1999-01-14 Ingredient Technology Corporation International A bioreactor for the growth of photosynthetic microorganisms
DE19916597A1 (de) * 1999-04-13 2000-10-19 Fraunhofer Ges Forschung Photobioreaktor mit verbessertem Lichteintrag durch Oberflächenvergrößerung, Wellenlängenschieber oder Lichttransport
US6284531B1 (en) * 2000-01-12 2001-09-04 Hong Zhu Multi-compartment device for cultivating microorganisms
JP2001321158A (ja) * 2000-05-10 2001-11-20 Akihiko Yanagisawa 糸状珪藻類の生産方法
EP1174497A1 (de) * 2000-07-19 2002-01-23 Technodop Ltd. (Société de Droit Irlandais) ZellKulturzimmer und Bioreaktor für tierische extracorporelle Zellenkultur
WO2002031102A1 (de) * 2000-10-06 2002-04-18 Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bioreaktor für die kultivierung von mikroorganismen sowie verfahren zur herstellung desselben
WO2003022984A2 (en) * 2001-09-10 2003-03-20 Redal Inc Biofermentor for the treatment of biologically convertible matter
WO2007098150A2 (en) * 2006-02-21 2007-08-30 The Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Acting On Behalf Of Arizona State University Photobioreactor and uses therefor
WO2008051865A2 (en) * 2006-10-20 2008-05-02 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University System and method for growing photosynthetic cells

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10227556B2 (en) 2015-09-04 2019-03-12 Wayne State University Cell culture devices for biomimetic and pathomimetic cell cultures

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010000486A3 (de) 2010-08-05
DE102008031769A1 (de) 2010-01-07
DE102008031769B4 (de) 2010-08-05
DE112009001499A5 (de) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1326959B1 (de) Bioreaktor für die kultivierung von mikroorganismen sowie verfahren zur herstellung desselben
DE60110765T2 (de) Verfahren und behälter für hydroponische und aeroponische kultur
DE3818776C2 (de) Verfahren zur Kultivierung von Zellen in einem Fermenter und zur Durchführung des Verfahrens bestimmter Fermenter
EP2542658B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur anaeroben fermentation
EP1428868A1 (de) Vorrichtung zur anaeroben Fermentation von Biomasse
WO2011026964A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung fermentierbarer substanzen
EP1198555B1 (de) Vorrichtung zum züchten und/oder behandeln von zellen
WO2010000486A2 (de) Bioreaktor in flachbauweise
EP2228432B1 (de) Bioreaktor und Verfahren zum Betrieb eines Bioreaktors
EP4229173A1 (de) Photobioreaktor, insbesondere zur produktion von mikroorganismen wie beispielsweise mikroalgen
DE10164458A1 (de) Bioreaktor
EP0968273B1 (de) Anlage zur durchführung von photochemischen und photokatalytischen reaktionen und photoinduzierbaren prozessen
DE102010010420A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Biogasanlage mit einem Fermenter, sowie Biogasanlage selbst
DE3390269C2 (de) Fermenter
DE102016206918A1 (de) Bioreaktor für die Kultivierung von Organismen mit einer verbesserten Gaszuführung
EP2565259B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Biogaserzeugung
DE102017001041A1 (de) Photobioreaktor und Verfahren zur Kultivierung von phototrophen Mikroalgen
DE19747994C1 (de) Bioreaktor mit U-förmigen Reaktorelementen
DE102021106240B4 (de) Vorrichtung zum Kultivieren von Mikroorganismen
DE2900455A1 (de) Verfahren zur zuechtung von mykorrhiza-pilzen und zuchtbehaelter zur durchfuehrung desselben
DE102020113163A1 (de) Fotobioreaktor zur Kultivierung von Mikroorganismen, insbesondere von Algen
DE2843614A1 (de) Anlage zur kultivierung von mikroorganismen
WO2016011468A1 (de) Verfahren für einen photochemischen, wie photokatalytischen und/oder photosynthetischen prozess
DE102014221428B4 (de) Neues Flachplatten-Airlift-Reaktorsystem
DE102014008958A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Biogas in einem Fermenter

Legal Events

Date Code Title Description
122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09772186

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112009001499

Country of ref document: DE

Effective date: 20120105