DD212265A1 - Verfahren zur massenkultivierung phototropher organismen unter nutzung von sonnenlicht - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Massenkultivierung phototropher Organismen (Algen, Cyanobakterien, Photosynthesebakterien, mehrzellige Organismen bzw. Teile davon) zum Zwecke der Gewinnung von Biomasse und deren Nutzung fuer biochemische Leistungen, z.B. die Erzeugung von Wasserstoff. Ziel der Erfindung ist die Speicherung der fuer das Wachstum dieser Organismen erforderlichen Solarenergie in Form der chemischen Energie der entstehenden Biomasse oder Stoffwechselprodukte, wobei die Absorption des Sonnenlichtes durch grossflaechige Reaktoranlagen, fuer deren Beherrschung gegenwaertig noch nicht alle Voraussetzungen existieren und die das Verfahren darueber hinaus oekonomisch erheblich belasten, vermieden werden soll. Erfindungsgemaess wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass das Sonnenlicht nach "Sammlung" und Fokussierung in das Innere von kompakten Reaktoren mit Hilfe von Lichtleitkabeln uebertragen wird, wo es Wachstum und biochemische Leistungen der phototrophen Organismen ermoeglicht.
Description
Verfahren zur Massenkultivierung phototropher Organismen unter Nutzung von Sonnenlicht
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Sonnenlicht in Fermentoren» in denen es das Wachstum photosynthetischer Biomasse und unter bestimmten Bedingungen die Photolyse von Wasser unter Bildung von Wasserstoff mit Hilfe dieser Biomasse ermöglicht. Die Biomasse kann aus Algen, Cyanobakterien , Photosynthesebakterien bzw» Mischkulturen zwischen diesen oder mit anderen Mikroorganismen oder aus anderen phototrophen Organismen, bzw· Teile davon» bestehen.
Die Mehrzahl der bisher bekannten Verfahren zur Kultivierung phototropher Organismen geht von der Verwendung von Kunstlicht als Energiequelle für deren Wachstum aus. In der Patentliteratur wurde bisher lediglich in der DD-PS 152 807 eine teilweise Nutzung von Sonnenlicht beschrieben« Die Verwendung von Kunstlicht argibt prinzipiell einen energetischen Wirkungsgrad von < 1* Die Kosten für die so entstehende Biomasse werden auf etwa das Zehnfache der bei Verwendung von Sonnenlicht gebildeten Biomasse geschätzt.
In jedem Fall, in dem Photosynthese mit Hilfe von Solarenergie beschrieben wird» erfolgt die Kultivierung der Organismen auf einer der geringen Intensität des Sonnenlichtes entsprechenden großen Fläche, Der Bau von großflächigen Anlagen ist jedoch mit einem hohen Investitionsaufwand verbunden· Daneben fehlen technologische Kenntnisse für die Beherrschung ausgedehnter, flächenhaftar Anlagensysteme zur Stoffwandlung* Die bisher beschriebene maximal erreichte Effizienz der Solarenergieumwandlung in die chemische Energie von Algen, die auf großer Fläche in dünner Schicht wuchsen* betrug 4*3 % (Goldman, Ό. C, Water Research 13 (1979) 119), Demgegenüber berichteten Pirt et al« (S, 0, Pirt et al« CJ, Chem. Techn, Biotechnol, 30 {1980} 25) über eine Effizienz von 18 %t wobei sie in einem kompakten Fermentor* allerdings mit Kunstlicht und erhöhtem CO2-Angeboti arbeiteten«
Ziel
der
Erfindung
Es ist, das Ziel der vorliegenden Erfindung, die den bisher beschriebenen Verfahren zur Kultivierung suspendierbarer phototropher Organismen unter Verwendung von Sonnenlicht innewohnenden o. g« Nachteile zu überwinden und eine Kultivierung in kompakten Fermentoren zu ermöglichen, Solche Fermentoren konnten bisher nur mit Hilfe künstlicher Belichtung betrieben werden,
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nutzung von Solarenergie mit den Vorteilen» die der Betrieb eines kompakten Fermentors nach den für.mikrobielle Verfahren üblichen biotechnologischen Gesetzmäßigkeiten aufweist, zu kombinieren,
Wesen der Erfindung
Die Massenproduktion von phototrophen Mikroorganismen in großflächigen,, nicht abgedeckten "Reaktionsgefäßen" bringt eine Reihe technologischer Nachteile mit sich. Die Kulturen
sind der Gefahr einer starken Verunreinigung ausgesetzt. Sowohl Kontrolle als auch Regulation der Reaktionsbedingungen, z. B« pH-Wert, Nährstoffkonzentration, Begasung, sind schwer möglich. Die von Böhm und Böhm in der DD-PS 152 vorgeschlagene Korabination von Sonnen- und Kunstlicht verringert nicht nur den energetischen Wirkungsgrad der Biomasseproduktion im Vergleich zur ausschließlichen Nutzung von Solarenergie♦ Die Verwendung von durchsichtigen Schläuchen als Reaktionsgefäße, in denen die Organisroensuspension der Sonne ausgesetzt wird* verbietet auch eine Biomasse- -produktion in großem Maßstab, Das Wesen der vorliegenden Erfindung beruht in der ausschließlichen Nutzung von Sonnenlicht al3 Energiequelle für das Wachstum der phototrophen Organismen, das in kompakten Fermentoren erfolgt.
Erfindungsgeraäß wird das Sonnenlicht nach "Sammlung" und Fokussierung mit Linsen oder Spiegeln in das Innere der Fermentoren mit Hilfe von Lichtleitkabeln übertragen« Solche Lichtleitkabel bestehen aus Glas- oder Kunststofffasern und müssen den photosynthetisch aktiven Teil des Sonnenlichtes (Wellenlänge 400 bis 700 nm) leiten,
In einem temperierbaren, zylindrischen, völlig vom Licht abgeschirmten 250-ml-GefäS wurden 150 ml einer Suspension von Scenedesmus quadricauda bei 250C kultiviert» Dazu wurden Zellen aus einem Schrägagarröhrchen überimpft. Als Nährflüssigkeit diente ein anorganisches Medium nach Kühl und Lorenzen ("Methods in Cell Physiology" I, Ed. D, Prsscott, Academic Press New York 1954, 159-87)β Die Flüssigkeit wurde mit 6 1 Luft (5 % CO2) pro Stunde begast und gemischt.
Die Übertragung des Sonnenlichtes in das Innere des Fermentors erfolgte mit einem 50 cm langen Lichtleitkabel,
Mit Hilfe einer Linse mit einer Oberfläche von 225 cm wurde das Licht auf den Anfang des Lichtleitkabels gebündelt* Die Stellung der Linse wurde täglich zwischen 7 und 17 Uhr in 30minütigem Abstand manuell dem sich ständig ändernden Sonnenstand angepaßt« Eine zu starke Erwärmung des Beginns des Lichtleitkabels wurde durch Kühlung mit einem kalten Luftstrahl vermieden. Das Wachstum der Algenkultur wurde spektralphotometrisch bei 680 nra t durch gravimetrische Bioraassebestimmung und mikroskopisch verfolgt.
Claims (2)
1« Verfahren zur Massenkultivierung phototropher Organismen unter Nutzung von Sonnenlicht, dadurch gekennzeichnet» daß das erforderliche Licht nach Sammlung und Fokussierung in das Innere von kompakten Fermentoren mit Hilfe von Lichtleitkabeln übertragen wird*
2, Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den phototrophen Organismen um Algen, Cyanobakterien,. Photosynthesebakterien* um Mischkulturen IC zwischen diesen oder mit anderen Mikroorganismen oder um andere phototrophe Systeme handelt»
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24574182A DD212265A1 (de) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | Verfahren zur massenkultivierung phototropher organismen unter nutzung von sonnenlicht |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DD212265A1 true DD212265A1 (de) | 1984-08-08 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| DD (1) | DD212265A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2224365A (en) * | 1988-10-27 | 1990-05-02 | Kei Mori | Solar collector, light guide and radiator for cultivating marine life |
-
1982
- 1982-12-09 DD DD24574182A patent/DD212265A1/de not_active IP Right Cessation
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