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Fotobiorreactores: el régimen de la luz, la transferencia de masa, y el incremento de escala

Abstracto

Diseño e incremento de escala de fotobiorreactores tubulares son discutidos por la cultura al aire libre de las microalgas. Cultura la productividad es siempre controlada por la disponibilidad de luz, especialmente en lo que aumenta la escala de operación. Así, la luz análisis de losregímenes se destaca con detalles de una metodología para el cálculo de la iluminación de la cultura interna niveles de los sistemas al aire libre. Suministro de dióxido de carbono se analiza como otra característica importante de cultivo de algas. Por último, posibles enfoques incremento de escala se describen como nuevos conceptos prometedores basados ​​en los fundamentos de los inevitables ciclos deluz-oscuridad de la cultura.

Palabras clave: régimen de la Luz, la transferencia de masa; microalgas; fotobioreactores; incremento de escala

1. Introducción

Aunque "fotobiorreactor" el término se ha aplica para abrir los estanques de algas y los canales, es reserva para los dispositivos que permiten monoseptic
cultura que está completamente aislada de un potencial contaminar el medioambiente. Esta última definición
convención se ha seguido aquí. La disposición
configuraciones de fotobiorreactores son numerosas
(Lee, 1986; Tredici y Materassi, 1992;
Borowitzka, 1996; Pulz y Scheinbenbogen,
1998), pero la mayoría se pueden clasificar en uno de los dos
tipos: o bien dispositivos tubulares o pantallas planas. Estos
pueden clasificarse de acuerdo a la orientación
de los tuboso los paneles, el mecanismo para la circulación
la cultura, el método utilizado para proporcionar
la luz, el tipo de sistema de intercambio de gas, el arreglo
de las unidades de crecimiento individual y la
materiales de construcción empleados. El desarrollo
estado de la tecnología de fotobiorreactores
ha sido revisado de manera detallada anteriormente
(Lee, 1986; Borowitzka, 1996; Pulz yScheinbenbogen,
1998), aquí el enfoque es en tubular
fotobiorreactores (Fig. 1) que se encuentran entre los
más prometedores sistemas de cultivo para posibles
producción a gran escala de microalgas de origen highvalue
los productos. Algunos de los productos potenciales son listados
en la Tabla 1.
Diseño y metodologías de incremento de escala de fotobiorreactores
están poco desarrollados.Independientemente de su
la configuración del reactor específico empleado, varios
cuestiones esenciales es preciso abordar (Weissman et
al, 1988):. (i) efectivo y eficiente la prestación de
la luz, (ii) el suministro de dióxido de carbono y reducir al mínimo
las pérdidas, (iii) la eliminación de la fotosíntesis genera
oxígeno que puede inhibir el metabolismo o
dañar la cultura si se acumulan;y (iv) capacidad de ampliación sensible del fotobiorreactor
la tecnología.
Productividad de la biomasa de un fotobiorreactor depende
en estrecha alineación de la cultura del medio ambiente
a las necesidades de la cepa de algas seleccionadas.
Algunos factores ambientales, por ejemplo, temperatura y
el aporte de nutrientes minerales, son relativamente fáciles de controlar,
pero otros, comoel suministro de la energía solar
radiación son más difíciles de regular. Productividad
está determinada por la tasa de crecimiento que, por
fijo de dinámica de fluidos y la temperatura, es una función
del perfil de la luz dentro del reactor y la
régimen de la luz para que las células están sujetas. En
densos cultivos de las microalgas, la penetración de la luz se ve impedida
por laabsorción de la sombra y la luz (Rabe
y Benoit, 1962; Frohlich et al, 1983;. Erickson
y Lee, 1986). Estos efectos afectan a la radiación
perfil dentro de la cultura. En consecuencia, dentro de un
fotobiorreactor existen zonas de diferentes niveles de
iluminación. Estas zonas pueden tener diferentes volúmenes.
¿Por cuánto tiempo las células residen en zonas de diferentes
la iluminación es una...
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