Construction of an algalbioreactor for space habitats
- Titel
- Construction of an algalbioreactor for space habitats
- Autor/in
- Datierung
- 07.06.2019
- Beschreibung
- In einem kleinmassstäbigen, geschlossenen System wie zum Beispiel in einem Habitat im Weltraum, ist die
Nachhaltigkeit innerhalb des Systems besonders wichtig. Einige Mikroalgen-Arten verfügen über die
Fähigkeit Licht und CO 2 innerhalb des Habitates nutzbar zu machen, um photosynthetisch Sauerstoff zu
generieren. Hier werden das Konzept sowie auch die Konstruktion eines Flachplatten-Bioreaktor (mit einem
Volumen von min. 10 Liter) dokumentiert. Diesen Prototyp kann man für die Forschung im Labormassstab
einsetzen. Die Hauptkomponenten sind der Kultivierungsbehälter und die externe Sensorenkammer. Das
Algenmedium zirkuliert zwischen diesen zwei Hauptkomponenten mit Hilfe einer Membranpumpe. Die
Sensorenkammer besteht aus einem 3d-gedruckten Gehäuse aus PLA und einem Sensoren-Array, welches die
pH-Werte, die Konzentration von gelöstem Sauerstoff im Medium, Temperatur und die optische Dichte
(Fluoreszenz/Chlorophyll-Zellen) misst. Das Gesamtsystem besitzt eine modulare Bauweise und ist teilweise
sterilisierbar. Mit diesem Prototyp ist es möglich, neue Methoden zu entwickeln, die die Wachstumsrate und
Biomassenkonzentration von Mikroalgenzellen verbessern, um einen Carbon-Negativen Prozess zu
erreichen.
On small-scale, closed system such as a habitat in outer space, the complete sustainability inside the system is
highly sought after. Some microalgae have the ability to harness the light and use the CO 2 from inside the
habitat to photo-synthetically produce oxygen and take up liquid human waste. This work documents the
details of the construction of a ten-liter flat-plate bioreactor system that has been designed for experiments at
the laboratory scale. The system consists of one cultivating vessel, a dedicated sensor chamber. The algal
medium is continuously pumped out of the vessel to the sensor chamber, before routed back into the main
tank via a diaphragm pump. The sensor chamber is fitted with probes that measures pH, dissolved oxygen,
temperature (in main tank and the sensor chamber), the optical density of the medium and the chlorophyll
fluorescence. The reactor is modular and sterilizable. Based on the current reactor design, the operation of the
system should enhance growth rate and biomass concentration of microalgae cells with low power inputs
creating a carbon negative process.
- In einem kleinmassstäbigen, geschlossenen System wie zum Beispiel in einem Habitat im Weltraum, ist die
- Urheberrechtshinweis
- Nguyen Chanh Dat, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Construction of an algalbioreactor for space habitats
- Beschreibung
- In einem kleinmassstäbigen, geschlossenen System wie zum Beispiel in einem Habitat im Weltraum, ist die
Nachhaltigkeit innerhalb des Systems besonders wichtig. Einige Mikroalgen-Arten verfügen über die
Fähigkeit Licht und CO 2 innerhalb des Habitates nutzbar zu machen, um photosynthetisch Sauerstoff zu
generieren. Hier werden das Konzept sowie auch die Konstruktion eines Flachplatten-Bioreaktor (mit einem
Volumen von min. 10 Liter) dokumentiert. Diesen Prototyp kann man für die Forschung im Labormassstab
einsetzen. Die Hauptkomponenten sind der Kultivierungsbehälter und die externe Sensorenkammer. Das
Algenmedium zirkuliert zwischen diesen zwei Hauptkomponenten mit Hilfe einer Membranpumpe. Die
Sensorenkammer besteht aus einem 3d-gedruckten Gehäuse aus PLA und einem Sensoren-Array, welches die
pH-Werte, die Konzentration von gelöstem Sauerstoff im Medium, Temperatur und die optische Dichte
(Fluoreszenz/Chlorophyll-Zellen) misst. Das Gesamtsystem besitzt eine modulare Bauweise und ist teilweise
sterilisierbar. Mit diesem Prototyp ist es möglich, neue Methoden zu entwickeln, die die Wachstumsrate und
Biomassenkonzentration von Mikroalgenzellen verbessern, um einen Carbon-Negativen Prozess zu
erreichen.
On small-scale, closed system such as a habitat in outer space, the complete sustainability inside the system is
highly sought after. Some microalgae have the ability to harness the light and use the CO 2 from inside the
habitat to photo-synthetically produce oxygen and take up liquid human waste. This work documents the
details of the construction of a ten-liter flat-plate bioreactor system that has been designed for experiments at
the laboratory scale. The system consists of one cultivating vessel, a dedicated sensor chamber. The algal
medium is continuously pumped out of the vessel to the sensor chamber, before routed back into the main
tank via a diaphragm pump. The sensor chamber is fitted with probes that measures pH, dissolved oxygen,
temperature (in main tank and the sensor chamber), the optical density of the medium and the chlorophyll
fluorescence. The reactor is modular and sterilizable. Based on the current reactor design, the operation of the
system should enhance growth rate and biomass concentration of microalgae cells with low power inputs
creating a carbon negative process.
- In einem kleinmassstäbigen, geschlossenen System wie zum Beispiel in einem Habitat im Weltraum, ist die
- Autor/in
- Externe Praxispartner
- Europäischen Weltraumorganisation ESA, Kompetenzzentrum Bioscience and Medical, Hergiswil
- Datierung
- 07.06.2019
- Format
- 76 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Nguyen Chanh Dat, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation