Микроводоросли в промышленном масштабе
Многие продукты, включая пищевые добавки, косметику и биодизель, производятся из веществ, получаемых из микроводорослей. Полностью автоматизированная опытная установка, управляемая Институтом Фраунгофера в Лойне, способна производить микроводоросли в пилотном масштабе. Концентрация водорослей в её реакторах в пять раз выше, чем в обычных закрытых реакторах. Исследователи, разработавшие установку, представят её на выставке ACHEMA 2015 во Франкфурте-на-Майне с 15 по 19 июня (Зал 9.2, Стенд D64).
Полностью автоматизированное производство в строго контролируемых условиях
Пилотная установка в Центре химико-биотехнологических процессов Фраунгофера CBP в Лойне была создана для промышленного производства микроводорослей. Её построили Subitec GmbH совместно с исследователями из Института инженерной интерфейсной биотехнологии и биотехнологии Фраунгофера IGB и Fraunhofer CBP.
Установка позволяет производить микроводоросли в определённых, строго контролируемых условиях. Концентрация водорослей в ней до пяти раз выше, чем в других типах закрытых реакторов и открытых прудах, что значительно увеличивает урожайность.
Ключевой фактор — свет. Для обеспечения доступа света ко всем водорослям исследователи выбрали плоскопанельные реакторы. Это вертикально установленные панели толщиной 3 или 5 сантиметров. Смесь воздуха и CO2 подаётся в питательную среду с водорослями через перфорированную трубку у основания. Это обеспечивает водоросли углекислым газом и перемешивает суспензию, периодически поднимая каждую водоросль к освещённой поверхности реактора. Свет — солнечный, реакторы установлены на открытом воздухе или в теплице.
От лаборатории к промышленному масштабу
Перед культивированием конкретного штамма водорослей в реакторе исследователи Fraunhofer IGB в лаборатории определяют оптимальные условия для его роста. Затем их коллеги в Fraunhofer CBP воспроизводят эти условия на полномасштабной пилотной установке. Это сложная задача, так как установка состоит из нескольких взаимосвязанных реакторов. Водоросли необходимо одновременно ввести во все реакторы и добиться их синхронного роста для одновременного сбора урожая. Масштабирование начинается с малых реакторов объёмом 6 литров, затем 30 и, наконец, 180 литров.
Установка в Лойне теперь производит достаточно биомассы для проведения экспериментов в пилотном масштабе и позволяет операторам получить практический опыт работы с установкой такого размера. Всего пилотная установка включает 65 реакторов общей ёмкостью 3,6 м³ в теплице и 45 реакторов общей ёмкостью 8,1 м³ на открытом воздухе.
Собранные водоросли передаются в экстракционную установку для выделения жирорастворимых веществ, таких как омега-3 жирные кислоты. Биомасса также поставляется партнёрам для дальнейшей переработки. Например, органические фермеры используют водоросли для защиты урожая от грибковых инфекций или вредителей. Запах водорослей в удобрении отпугивает насекомых, таких как капустная муха. Важная цель проекта — найти как можно больше применений для микроводорослей, поскольку их производство всё ещё относительно дорого. На выставке ACHEMA будет представлен модуль реактора объёмом 180 литров.