Solare Biokonversion: Einsatz von Mikroalgen zur Konversion nutzbarer Stoffströme aus einer Bioferm-Kompostierungsanlage
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin
Wiss. und Technik Verl.
1999
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| Edition: | 1. Aufl. |
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| Physical Description: | 146 S. Ill., graph. Darst. |
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|---|---|
| adam_text | Titel: Solare Biokonversion
Autor: Richert, Olaf
Jahr: 1999
Inhaltsverzeichnis
Seite
Einleitung..................................................................................... 1
Biotechnologie mit Mikroalgen - Rückblick und Perspektiven........... 1
Innovative Technologien mit Algen................................................. 7
Schwermetalleliminierung..................................................... 8
Reinigung von belasteten Industrieabwässern....................... 8
Energieproduktion................................................................ 9
Nutzung von Kohlendioxid-Emissionen..................................10
Abwasserreinigung...............................................................11
Das Konzept der Solaren Biokonversion.........................................11
Potentielle Anwendungsgebiete.....................................................13
Lebensmittelindustrie........................................................... 13
Landwirtschaft..................................................................... 13
Kompostierungsanlagen-Biokonversionspotential für Mikroalgen?.. 15
Bioferm-Kompostierung........................................................ 15
Gesetzliche Rahmenbedingungen eröffnen neue Einsatz-
potentiale für innovative Mikroalgen-Biotechnologien.....................17
Problematik...................................................................................17
Zielsetzungen der vorliegenden Arbeit...........................................19
Material und Methoden.................................................................20
Organismen...................................................................................20
Nährmedien.................................................................................. 22
Stammkultivation...........................................................................23
Vorkultivation................................................................................24
Optimierungskuftivation.................................................................25
Bioreaktoren.................................................................................25
Säulenreaktor 301.................................................................25
Laborreaktor (PBR 151).........................................................26
Anlagenaufbau........................................................... 26
pH-Messung...............................................................27
pH-Regulierung.......................................................... 27
Sauerstoff-Messung....................................................27
Sauerstoff-Regulierung...............................................28
Temperatur-Messung..................................................28
Messung der Globalstrahlung......................................28
Inhaltsverzeichnis
Messung der Biomassedichte......................................29
Biomassedichte-Regulierung.......................................30
Leitstelle.................................................................... 30
Biomasseseparierung..................................................31
Rl-Fließbild.................................................................31
Cone Tube Reaktor (CTR 60 I)............................................. 32
Prinzip....................................................................... 32
Sauerstoff-Messung....................................................32
pH-Messung............................................................... 32
Biomassedichte-Regulierung.......................................33
Temperaturerfassung/regulierung............................... 33
Messung der Globalstrahlung..................................... 34
Mehrkettenmeßmodul................................................. 34
Leitstelle.....................................................................34
Prozeßwasserzu/abführung.........................................35
Umwälzung.................................................................35
Reservoir....................................................................35
Rl-Fließbild.................................................................37
Analysen.......................................................................................38
Bestimmung der Trockenbiomasse.......................................38
Phosphor-Bestimmungen......................................................38
Bestimmung des Orthophosphat-Gehaltes....................38
Bestimmung des Gesamtphosphor-Gehaltes................39
Stickstoff-Bestimmungen......................................................40
Gesamtstickstoff-Bestimmung..................................... 40
Ammonium- u. Nitrat-Stickstoff....................................42
Ammoniak-Bestimmung in der Abluft............................43
Kohlenstoff-Bestimmung...................................................... 44
Bestimmung des Kohlendioxid-Gehaltes der Abluft................46
Meßstellenverzeichnis-Kompostwerk/Ganderkesee........................47
Obersichtsdarstellung zur Abluftstromführung.......................48
Ergebnisse...................................................................................50
Teil I
Erfassung konvertierbarer Abluft- und Abwasserströme
aus dem Kompostwerk Ganderkesee............................................. 51
Kohlendioxid-Emissionen.....................................................51
Ammoniak-Entstehung wahrend der aeroben Vorrotte............52
Ammonium-Anreicherung im Kondensat................................53
Ablufttemperaturen.............................................................. 55
Lichtangebot am Standort Ganderkesee...............................56
Analyse des Sickerwassers aus der Kompostierung..............59
Gesamt-Bilanzierung der für die Mikroalgenkultivation
relevanten Abluft- u. Prozeßwasserinhaltsstoffe....................59
IOHflt»v.n..;h«.------------------------------------------------------------------------------------___________ Sol.re Biokonv.r.icn
Teil II
Grunddatenerfassung zur Biomasseproduktion mittels
ausgewählter Grünalgen und Cyanobakterien............................... 63
Bewertung von verfahrensspezifischen Eigenschaften.......... 64
Biomasseentwicklung und Stickstoff-Eliminierung aus
Kompostierungsprozeßwässern mittels Spirulina max........... 65
Kombinierte Verfahren zur effektiven Stickstoff- und
Phosphor-Eliminierung aus Prozeßwasser............................68
Elimination von Ammonium...................................................70
Nutzung des im Abluftstrom enthaltenen Kohlendioxids.........72
Bestimmung des theoretischen CO2-Nutzungspotentials........72
Nutzung des ammoniumreichen Kondensates........................74
Teil III
Einfluß von Temperatur und Licht auf die Biokonversion im
Cone Tube Reaktor........................................................................77
Biomasseverluste während der nächtlichen
Kultivationsphase.................................................................78
Einfluß der Kultivationstemperatur auf die tägliche Brutto-
und Nettobiomasseproduktion von Spirulina max. im
Cone Tube Reaktor..............................................................79
Abhängigkeit der spezifischen Wachstumsraten brutto
und /in«no von der Temperatur...............................................81
Einsatz von Kunstficht während der Nacht.............................82
Berechnung der Photokonversionsausbeute unter
Berücksichtigung der Brutto- und Netto-Biomasse-
produktion............................................................................84
Berechnung des Photokonversionspotentials........................85
Bestimmung der Kompensationspunkte für Biomasse
und Sauerstoff in Abhängigkeit vom nächtlichen
Sauerstoff-Regime................................................................87
Verfahrenstechnologische Aspekte
Wandbewuchs und prozeßinterne Reinigung.........................90
Einsatz von Schwammgummikugeln......................................93
Diskussion...................................................................................95
Potential biokonvertierbarer, ungenutzter Stoffströme
einer Bioferm-Kompostierungsanlage............................................. 95
Abluftstrom...........................................................................S6
Prozeßwasserströme............................................................ 97
Stoffstrombilanzierung einer 100 m3 Mikroaigen-Biowascher-
Modellanlage................................................................................. 97
Biokonversionsleistung................................................................. 101
Kohlendioxid-Bilanz...................................................................... 101
Energiebilanzen einer 100m3 Biowäscher-Anlage.......................... 102
Inhaltsverzeichnis_______________________________________________________________________ Solare Rinkonversion
Elektrische und thermische Energiebilanz.............................102
Energiebedarf zur Aufbereitung eines 1m3 Prozeß-
wasser/Abluftgemisches mittels Spirulina max...................... 103
Verfahrenstechnische Voraussetzungen.........................................105
Produktionsintegrierter Einsatz des CT-Biowäschers.............107
Einbindung von anaerob Technologie................................... 107
Einfluß von Umweltfakoren auf den Biokonversionsprozeß............. 109
Nächtlicher Biomasseverlust durch Respirations-
vorgänge..............................................................................110
Sauerstoff-Gehalt des Mediums und Respirations-
verluste................................................................................112
Photokonversionsausbeute...................................................115
Fremdkontaminationen/Monoalgalität....................................116
Wirtschaftlichkeitsabschätzung......................................................119
Gesamtbewertung..........................................................................121
Ausblick........................................................................................124
Zusammenfassung.......................................................................126
Danksagung.................................................................................127
Literaturverzeichnis.....................................................................128
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