DE102022206019A1

DE102022206019A1 - Modular skalierbarer Photobioreaktor

Info

Publication number: DE102022206019A1
Application number: DE102022206019.9A
Authority: DE
Inventors: Gordon Brinitzer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2022-06-14
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023242148A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen modular aufgebauten Photobioreaktor, insbesondere einen künstlich beleuchteten Photobioreaktor, der sich für die Verwendung in einer industriellen Produktionsumgebung mit hohem Automatisierungsgrad eignet sowie ein Verfahren zur Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen modular aufgebauten Photobioreaktor, insbesondere einen künstlich beleuchteten modular aufgebauten und skalierbaren Photobioreaktor, der sich für die Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen in einer industriellen Produktionsumgebung mit hohem Automatisierungsgrad eignet. Dabei ermöglichen die erfindungsgemäßen Photobioreaktoren höchste Biomasse- und Produktproduktivitäten über einen langen Zeitraum bei einer optimalen Biomassequalität und geringem Investitions-, Wartungs- und Betriebskostenaufwand.
Ein großer Nachteil von industriellen Flachplattensystemen ist nach wie vor, dass die Reaktorkammern von Flachplattenreaktoren physikalisch nicht beliebig breit und hoch konstruiert werden können, da sonst die Fertigungskosten stark ansteigen. Für die Skalierung des Reaktorvolumens auf industriellen Maßstab ist daher aus ökonomischen Gesichtspunkten eine Anordnung von vielen einzelnen Flachplatten in einem Anlagenverbund erforderlich. Dabei können mehrere Reaktoren hintereinander zu einem Modulverbund zusammengeschaltet werden um beispielsweise schnellstmöglich von einer Vorkultur auf das gewünschte Produktionsvolumen skalieren zu können oder um mehrstufige Prozesse optimal aufeinander abzustimmen. Die einzelnen Kammern solcher Reaktoren sind meist über externe Leitungen miteinander zu einem Gesamtvolumen zusammengeschaltet. Die Kammern sind konstruktionsbedingt jedoch oftmals nicht optimal durchmischt, um die sich während der Kultivierung ausbildenden Konzentrationsgradienten auszugleichen. Daher kann es erforderlich sein, alle Einzelvolumen unabhängig voneinander zu überwachen, um dem Organismus bestmögliche Wachstumsbedingungen bereitzustellen. Der Grund für das Ausbilden von Konzentrationsgradienten und inhomogene Verteilungen der kultivierten Mikroorganismen innerhalb des Reaktors liegt neben einer unzureichenden Durchmischung auch in der Dynamik und natürlichen Varianz von biologischen Systemen, in denen bereits kleinste Schwankungen in der Licht- oder Nährstoffversorgung zu Unterschieden in Bezug auf das Wachstum und/oder die Produktbildung führen können.
Eine besondere Gefahr in der Skalierung von Flachplattensystemen liegt zudem darin, dass es bei der Wahl eines zu großen Produktionsvolumens im Falle einer Kontamination zum Totalverlust der gesamten Charge kommen kann. Die genaue Überwachung bedeutet einen großen Aufwand für den Anlagenbetreiber und einen hohen Investitionsbedarf für einzusetzende on- und offline Messtechnik.
Ein weiteres Problem liegt in dem enormen Platzbedarf von Photobioreaktoren, die das natürliche Sonnenlicht zur Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen nutzen. Zur Verringerung der erforderlichen Stellfläche kann auf die Verwendung von Lichtenergie aus künstlichen Quellen zurückgegriffen werden. Geringe Rüstzeiten während der Wartungszyklen solcher Systeme sind auch hier ein entscheidender Faktor für eine gute Skalierbarkeit großer Anlagensysteme. Auch die Auslegung des Reaktorsystems nach GMP Regularien, wie beispielsweise Totraumvermeidung, Restentleerung, Sterilisierbarkeit sind konstruktiv zu lösen, um beispielsweise das System zu zertifizieren und den Anforderungen einer industriellen Produktionsumgebung gerecht zu werden.
Bei der Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen ist insbesondere die Versorgung der Organismen mit ausreichend Licht entsprechender Qualität von wesentlicher Bedeutung für die Leistungsfähigkeit eines Photobioreaktorsystems. Der Lichteintrag in ein Kultivierungsvolumen erfolgt über die Reaktoroberfläche. Je nach Biomassekonzentration und Intensität auf der Oberfläche bildet sich über die Schichttiefe des Volumens ein charakteristisches Absorptionsprofil der eingestrahlten Photonen aus. Im Falle von sehr hohen Intensitäten teilt sich das Profil in drei Zonen auf. An der Oberfläche sind die Zellen zu hohen Photonenflussdichten ausgesetzt und sind lichtinhibiert. In der mittleren Zone entspricht die Intensität moderaten Bedingungen und die Organismen zeigen die höchste Photosyntheserate, während mit zunehmender gegenseitiger Abschattung der Zellen in der Tiefe des Reaktors Lichtlimitierung auftritt. Variiert man das Licht, die Biomassekonzentration, oder die Geometrie des Reaktorvolumens verschieben sich diese Zonen entsprechend. Bei sehr hohen Zellkonzentrationen wird das Licht schon in den ersten Millimetern vollständig absorbiert, bei geringen Zellkonzentrationen kann auch eine Transmission durch das Kultivierungsvolumen erfolgen. Dieser Zusammenhang charakterisiert die erreichbare Photosyntheserate und demzufolge die Leistung des gesamten Reaktors. Da der Reaktor kein statisches System ist, bewegen sich die Zellen zwischen den beschriebenen Zonen. Je nach eingesetzter Durchmischungsstrategie bewegen sich die Zellen statistisch auf bestimmten Trajektorien durch das Reaktorvolumen und werden mit einer bestimmten Frequenz an der Oberfläche mit einem Lichtimpuls versorgt, um dann wieder in die abgeschatteten Bereiche des Reaktors zu gelangen. Je schneller dieser Prozess abläuft, desto mehr Zellen werden statistisch mit Licht versorgt. Eine Zelle erfährt dabei eine für das System charakteristische frequenzbasierte Lichthistorie und es erfolgt eine kinetische Lichtintegration über alle Zellen. Eine Veränderung der Strömungsmechanik führt statistisch zu charakteristischen Hell-/Dunkelzyklen in dem Volumen, wobei diese ein Maß für die Leistung eines Reaktors darstellen. Daraus ergeben sich zwei Grenzfälle, die je nach eingesetztem Organismus sowohl in der einen als auch der anderen Konfiguration des Reaktorsystems zu gutem Wachstum führen können. Einerseits kann ein Reaktor mit größerer Schichtdicke und starker Strukturierung seiner Geometrie entweder durch Umpumpen oder Begasung durchmischt werden, um die Zellen durch die Turbulenz auf bestimmt Hell-/Dunkel-Trajektorien durch den Reaktor zu leiten. Auf diese Weise kann eine hohe Biomassekonzentration erreicht werden. Andererseits kann die Schichtdicke des Reaktors mit einem extremen Oberfläche/Volumen (O/V)-Verhältnis stark verkleinert werden. Ein solches System zielt darauf ab, den Prozess bei Schwachlichtbedingungen durchzuführen mit einer möglichst geringen Zellabschattung bei der Lichtversorgung. Hier muss die Lichtenergie entsprechend über die gesamte Oberfläche verdünnt werden.
Somit stellen sich hohe Anforderung an Photobioreaktoren, die zur effizienten Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen in industriellem Maßstab genutzt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die Nachteile der im Stand der Technik beschriebenen Photobioreaktoren zu überwinden und den hohen Anforderungen an Photobioreaktoren zur effizienten Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen in industriellem Maßstab gerecht zu werden. Die vorliegende Erfindung löst das ihr zugrundeliegende technische Problem durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft insbesondere einen modular aufgebauten Photobioreaktor, umfassend ein erstes Endstück, ein zweites Endstück und mindestens ein zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnetes Reaktorkompartiment, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Photobioreaktor mindestens zwei Kultivierungskammern umfasst, wobei die mindestens zwei Kultivierungskammern durch formschlüssiges Zusammenfügen der zwei Endstücke und des mindestens einen Reaktorkompartiments ausgebildet sind, wobei die einzelnen Kultivierungskammern des Photobioreaktors miteinander in Fluidverbindung stehen und wobei die beiden Endstücke und das mindestens eine Reaktorkompartiment jeweils mindestens eine Lichtquelle umfassen.
Der modulare und erweiterbare Aufbau des erfindungsgemäßen Photobioreaktors erlaubt es die Anzahl der zwischen den Endstücken angeordneten Reaktorkompartimenten und damit verbunden der Kultivierungskammern des Photobioreaktors entsprechend den Erfordernissen zu erhöhen oder zu verringern. Das Vorliegen mindestens einer Lichtquelle, insbesondere mindestens einer künstlichen Lichtquelle, an den beiden Endstücken und dem mindestens einen Reaktorkompartiment erlaubt eine tageslichtunabhängige gleichmäßige Versorgung von in den Kultivierungskammern befindlichen phototrophen Mikroorganismen mit Lichtenergie, einen kompakten und platzsparenden Aufbau des Reaktors und die modulare Skalierbarkeit des Photobioreaktors ohne Leistungsverlust des Reaktors durch Abschattung der kultivierten Zellen und damit verbunden einer Verringerung deren Photosyntheseleistung bei zunehmender Anzahl an nebeneinander angeordneten Reaktorkompartimenten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine erste Kultivierungskammer durch formschlüssiges Zusammenfügen des ersten Endstücks mit dem mindestens einen Reaktorkompartiment und eine zweite Kultivierungskammer durch formschlüssiges Zusammenfügen des zweiten Endstücks mit dem mindestens einen Reaktorkompartiment ausgebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der modular aufgebaute Photobioreaktor ein erstes Endstück, ein zweites Endstück und mindestens zwei zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnete Reaktorkompartimente, wobei der Photobioreaktor mindestens drei Kultivierungskammern umfasst, wobei die mindestens drei Kultivierungskammern durch formschlüssiges Zusammenfügen der zwei Endstücke und der mindestens zwei Reaktorkompartimente ausgebildet sind, wobei die einzelnen Kultivierungskammern des Photobioreaktors miteinander in Fluidverbindung stehen und wobei die beiden Endstücke und die mindestens zwei Reaktorkompartimente jeweils mindestens eine Lichtquelle umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine erste Kultivierungskammer durch formschlüssiges Zusammenfügen des ersten Endstücks mit einem ersten Reaktorkompartiment, eine zweite Kultivierungskammer durch formschlüssiges Zusammenfügen des ersten Reaktorkompartiments mit dem zweiten Reaktorkompartiment und eine dritte Kultivierungskammer durch formschlüssiges Zusammenfügen des zweiten Reaktorkompartiments mit dem zweiten Endstück ausgebildet.
Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Photobioreaktor mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, bevorzugt mindestens 4, bevorzugt mindestens 5, bevorzugt mindestens 6, bevorzugt mindestens 7, bevorzugt mindestens 8, bevorzugt mindestens 9, bevorzugt mindestens 10, bevorzugt mindestens 15, bevorzugt mindestens 20, bevorzugt mindestens 25, zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnete Reaktorkompartimente auf.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass der Photobioreaktor höchstens 50, bevorzugt höchstens 45, bevorzugt höchstens 40, bevorzugt höchstens 35, bevorzugt höchstens 30, bevorzugt höchstens 25, bevorzugt höchstens 20, bevorzugt höchstens 15, bevorzugt höchstens 10, bevorzugt höchstens 9, bevorzugt höchstens 8, bevorzugt höchstens 7, bevorzugt höchstens 6, bevorzugt höchstens 5, bevorzugt höchstens 4, bevorzugt höchstens 3, bevorzugt höchstens 2, zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnete Reaktorkompartimente aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Photobioreaktor mindestens 3, bevorzugt mindestens 4, bevorzugt mindestens 5, bevorzugt mindestens 6, bevorzugt mindestens 7, bevorzugt mindestens 8, bevorzugt mindestens 9, bevorzugt mindestens 10, bevorzugt mindestens 15, bevorzugt mindestens 20, bevorzugt mindestens 25, Kultivierungskammern auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Photobioreaktor höchstens 50, bevorzugt höchstens 45, bevorzugt höchstens 40, bevorzugt höchstens 35, bevorzugt höchstens 30, bevorzugt höchstens 25, bevorzugt höchstens 20, bevorzugt höchstens 15, bevorzugt höchstens 10, bevorzugt höchstens 9, bevorzugt höchstens 8, bevorzugt höchstens 7, bevorzugt höchstens 6, bevorzugt höchstens 5, bevorzugt höchstens 4, bevorzugt höchstens 3, Kultivierungskammern auf.
Bevorzugt weist der erfindungsgemäße Photobioreaktor ein erstes Endstück, ein zweites Endstück, n zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnete Reaktorkompartimente und n+1 Kultivierungskammern auf, wobei gilt n ≥ 1, bevorzugt n ≥ 2, bevorzugt n ≥ 3, bevorzugt n ≥ 4, bevorzugt n ≥ 5, bevorzugt n ≥ 6, bevorzugt n ≥ 7, bevorzugt n ≥ 8, bevorzugt n ≥ 9, bevorzugt n ≥ 10, bevorzugt n ≥ 15, bevorzugt n ≥ 20, bevorzugt n ≥ 25.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erfindungsgemäß Photobioreaktor ein erstes Endstück, ein zweites Endstück, n zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnete Reaktorkompartimente und n+1 Kultivierungskammern auf, wobei gilt n ≤ 50, bevorzugt n ≤ 45, bevorzugt n ≤ 40, bevorzugt n ≤ 35, bevorzugt n ≤ 30, bevorzugt n ≤ 25, bevorzugt n ≤ 20, bevorzugt n ≤ 15, bevorzugt n ≤ 14, bevorzugt n ≤ 13, bevorzugt n ≤ 12, bevorzugt n ≤ 11, bevorzugt n ≤ 10, bevorzugt n ≤ 9, bevorzugt n ≤ 8, bevorzugt n ≤ 7, bevorzugt n ≤ 6, bevorzugt n ≤ 5.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der modular aufgebaute Photobioreaktor ein erstes Endstück, ein zweites Endstück und n zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnete Reaktorkompartimente, wobei der Photobioreaktor n+1 Kultivierungskammern umfasst, wobei die n+1 Kultivierungskammern durch formschlüssiges Zusammenfügen der zwei Endstücke und der n Reaktorkompartimente ausgebildet sind, wobei die einzelnen Kultivierungskammern des Photobioreaktors miteinander in Fluidverbindung stehen, wobei die beiden Endstücke und die n Reaktorkompartimente jeweils mindestens eine Lichtquelle umfassen, und wobei gilt n ≥ 1, bevorzugt n ≥ 2, bevorzugt ≥ 3, bevorzugt ≥ 4, bevorzugt n ≥ 5, bevorzugt ≥ 6, bevorzugt ≥ 7, bevorzugt n ≥ 8, bevorzugt ≥ 9, bevorzugt ≥ 10, bevorzugt n ≥ 15, bevorzugt n ≥ 20, bevorzugt n ≥ 25.
Demnach betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere einen modular aufgebauten Photobioreaktor, umfassend ein erstes Endstück, ein zweites Endstück und mindestens n zwischen dem ersten Endstück und dem zweiten Endstück angeordnete Reaktorkompartimente, wobei der Photobioreaktor mindestens n+1 Kultivierungskammern umfasst, wobei die mindestens n+1 Kultivierungskammern durch formschlüssiges Zusammenfügen der zwei Endstücke und der n Reaktorkompartimente ausgebildet sind, wobei die einzelnen Kultivierungskammern des Photobioreaktors miteinander in Fluidverbindung stehen, wobei die beiden Endstücke und die n Reaktorkompartimente jeweils mindestens eine Lichtquelle umfassen, und wobei gilt: n ≥ 1, bevorzugt ≥ 2, bevorzugt ≥ 3, bevorzugt ≥ 4, bevorzugt n ≥ 5, bevorzugt ≥ 6, bevorzugt ≥ 7, bevorzugt n ≥ 8, bevorzugt ≥ 9, bevorzugt ≥ 10, bevorzugt n ≥ 15, bevorzugt n ≥ 20, bevorzugt n ≥ 25.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist jede der Kultivierungskammern des Photobioreaktors mindestens einen Aufstrombereich, bevorzugt mindestens zwei Aufstrombereiche, bevorzugt mindestens drei Aufstrombereiche, bevorzugt mindestens vier Aufstrombereiche, auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede der Kultivierungskammern mindestens einen Abstrombereich, bevorzugt mindestens zwei Abstrombereiche, bevorzugt mindestens drei Abstrombereiche, bevorzugt mindestens vier Abstrombereiche, auf.
Bevorzugt weist jede der Kultivierungskammern mindestens zwei Aufstrombereiche und mindestens zwei Abstrombereiche auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der mindestens eine Aufstrombereich der Kultivierungskammern begast.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Begasung des mindestens einen Aufstrombereichs der Kultivierungskammern über eine geschlitzte oder perforierte Membran, insbesondere über eine geschlitzte oder perforierte Silkonmembran. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Begasung des mindestens einen Aufstrombereichs der Kultivierungskammern über ein poröses Kunststoff- oder Keramikelement erfolgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Begasung der Aufstrombereiche der Kultivierungskammern über einen gemeinsamen Begasungskanal, der im Fussraum der einzelnen Reaktorkompartimente verläuft.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der mindestens eine Aufstrombereich der Kultivierungskammern mit einem Gasgemisch, insbesondere einem CO₂/Luft-Gemisch, begast.
Bevorzugt beträgt der CO₂-Anteil am Gasgemisch, insbesondere am CO₂/Luft-Gemisch, mindestens 0,5%, bevorzugt mindestens 1%, bevorzugt mindestens 2%, bevorzugt mindestens 3%, bevorzugt mindestens 4%, bevorzugt mindestens 5%, bevorzugt mindestens 6%, bevorzugt mindestens 7%, bevorzugt mindestens 8%, bevorzugt mindestens 9%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der CO₂-Anteil am Gasgemisch, insbesondere am CO₂/Luft-Gemisch, höchstens 10%, bevorzugt höchstens 9%, bevorzugt höchstens 8%, bevorzugt höchstens 7%, bevorzugt höchstens 6%, bevorzugt höchstens 5%, bevorzugt höchstens 4%, bevorzugt höchstens 5%, bevorzugt höchstens 4%, bevorzugt höchstens 3%, bevorzugt höchstens 2%, bevorzugt höchstens 1%.
Besonders bevorzugt beträgt der CO₂-Anteil am Gasgemisch, insbesondere am CO₂/LuftGemisch, 0,5 bis 10%, bevorzugt 1 bis 9%, bevorzugt 2 bis 8%, bevorzugt 3 bis 7%, bevorzugt 4 bis 6%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Begasungsrate mindestens 0,01 vvm (Vol. Gas pro Vol. Kulturmedium pro min), bevorzugt mindestens 0,025 vvm, bevorzugt mindestens 0,05 vvm, bevorzugt mindestens 0,1 vvm, bevorzugt mindestens 0,2 vvm, bevorzugt mindestens 0,3 vvm, bevorzugt mindestens 0,4 vvm, bevorzugt mindestens 0,5 vvm, bevorzugt mindestens 0,6 vvm, bevorzugt mindestens 0,7 vvm, bevorzugt mindestens 0,8 vvm, bevorzugt mindestens 0,9 vvm, bevorzugt mindestens 1 vvm.
Bevorzugt beträgt die Begasungsrate höchstens 1 vvm (Vol. Gas pro Vol. Kulturmedium pro min), bevorzugt höchstens 0,9 vvm, bevorzugt höchstens 0,8 vvm, bevorzugt höchstens 0,7 vvm, bevorzugt höchstens 0,6 vvm, bevorzugt höchstens 0,5 vvm, bevorzugt höchstens 0,4 vvm, bevorzugt höchstens 0,3 vvm, bevorzugt höchstens 0,2 vvm, bevorzugt höchstens 0,1 vvm, bevorzugt höchstens 0,05 vvm.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt die Begasungsrate bei 0,01 bis 1 vvm (Vol. Gas pro Vol. Kulturmedium pro min), bevorzugt 0,025 bis 0,8 vvm, bevorzugt 0,05 bis 0,6 vvm, bevorzugt 0,1 bis 0,5 vvm, bevorzugt 0,15 bis 0,3 vvm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gasgemisch, insbesondere das CO₂/Luft-Gemisch, vom Kopfbereich des Photobioreaktors zur erneuten Begasung des mindestens einen Aufstrombereichs der Kultivierungskammern zurückgeführt. Besonders bevorzugt wird das zurückgeführte Gasgemisch, insbesondere das CO₂/Luft-Gemisch, vor der erneuten Begasung wieder mit CO₂ angereichert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mündet der mindestens eine Abstrombereich einer Kultivierungskammer in mindestens einen Aufstrombereich mindestens einer angrenzenden Kultivierungskammer. Besonders bevorzugt mündet der Abstrombereich einer Kultivierungskammer über mindestens einen Kanal in mindestens einen Aufstrombereich mindestens einer angrenzenden Kultivierungskammer.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verläuft der mindestens eine den Abstrombereich einer Kultivierungskammer mit dem mindestens einen Aufstrombereich mindestens einer angrenzenden Kultivierungskammer verbindende Kanal unterhalb der mindestens einen Lichtquelle der Reaktorkompartimente.
Durch die Verknüpfung des mindestens einen Abstrombereichs einer Kultivierungskammer mit dem mindestens einen Aufstrombereich mindestens einer angrenzenden Kultivierungskammer kommt es zum Austausch des Kultivierungsvolumens zwischen den einzelnen Kultivierungskammern des Photobioreaktors.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der modular aufgebaute Photobioreaktor keine Pumpe auf, insbesondere keine Pumpe zur Durchmischung des Kultivierungsvolumens. Bevorzugt erfolgt die Durchmischung des Kultivierungsvolumens ohne aktives Umpumpen.
Besonders bevorzugt erfolgt die Durchmischung des Kultivierungsvolumens pneumatisch, insbesondere durch Bewegung des Kultivierungsvolumens durch die Aufstrombereiche und die Abstrombereiche des Photobioreaktors, insbesondere nach dem Prinzip der Mammutpumpenförderung (Airlift-Prinzip). Durch den Wegfall des Erfordernisses eines aktiven Umpumpens des Kultivierungsvolumens erlaubt der erfindungsgemäße Photobioreaktor vorteilhafterweise auch die Kultivierung von schersensitiven Organismen, insbesondere schersensitiven phototrophen Mikroorganismen. Ferner werden durch die pneumatische Durchmischung die Betriebs-, Wartungs- und Instantsetzungskosten des Photobioreaktors verringert und somit die Wirtschaftlichkeit des Photobioreaktors gesteigert.
Die Fluidverbindung zwischen den einzelnen Kultivierungskammern ermöglicht vorteilhafterweise eine Durchmischung des Kultivierungsvolumens über alle Kultivierungskammern des Photobioreaktors. Besonders bevorzugt wird die Durchmischung des Kultivierungsvolumens in den miteinander in Fluidverbindung stehenden Kultivierungskammern der Photobioreaktors pneumatisch angetrieben, insbesondere nach dem Prinzip der Mammutpumpenförderung (Airlift-Prinzip), das heißt, angetrieben durch die Einleitung von Gas in den unteren Bereich des mindestens einen Aufstrombereichs einer Kultivierungskammer, welches dann in Form von Gasblasen aufsteigt und zu einer hydrostatischen Druckdifferenz führt, die wiederum in einer aufwärtsgerichtete Strömung des Kultivierungsvolumens resultiert. Da nun der mindestens eine Abstrombereich einer Kultivierungskammer mit dem mindestens einen Aufstrombereich mindestens einer angrenzenden Kultivierungskammer in Fluidverbindung steht, kommt es zu einer Strömung des Kultivierungsvolumens vom mindestens einen Abstrombereich der Kultivierungskammer in den Aufstrombereich der mindestens einen angrenzenden Kultivierungskammer und somit zu einer Durchmischung des Kultivierungsvolumens zwischen den einzelnen Kultivierungskammern des Photobioreaktors. Auf diese Weise wird vorteilhafterweise eine gleichmäßige Versorgung von kultivierten phototrophen Mikroorganismen mit Licht und Nährstoffen gewährleistet und die Ausbildung von lokalen Konzentrationsgradienten in bestimmten Bereichen des Photobioreaktors verhindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der mindestens einen Lichtquelle um ein LED-Licht, bevorzugt um eine Hochleistungs-LED-Lampe.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die mindestens eine Lichtquelle warmweiße LEDs und/oder kaltweiße LEDs, insbesondere gleiche Anteile an warmweißen LEDs und kaltweißen LEDs. Bevorzugt besitzen die warmweißen LEDs eine Farbtemperatur von 1500 bis 4500 K, bevorzugt 1750 bis 3500 K, bevorzugt 2000 bis 3000 K. Bevorzugt besitzen die kaltweißen LEDs eine Farbtemperatur von 4750 bis 8000 K, bevorzugt 5000 bis 7000 K, bevorzugt 5250 bis 6000 K.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die mindestens eine Lichtquelle warmweiße LEDs und/oder kaltweiße LEDs und zusätzlich blaue LEDs und/oder rote LEDs. So kann erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen sein, dass die mindestens eine Lichtquelle warmweiße LEDs, kaltweiße LEDs und rote LEDs umfasst. Alternativ kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die mindestens eine Lichtquelle warmweiße LEDs, kaltweiße LEDs und blaue LEDs umfasst. Besonders bevorzugt umfasst die mindestens eine Lichtquelle warmweiße LEDs, kaltweiße LEDs, rote LEDs und blaue LEDs.
Besonders bevorzugt sind die warmweißen LEDs, kaltweißen LEDs, roten LEDs und/oder blauen LEDs auf einem gemeinsamen Träger, insbesondere auf einer gemeinsamen Platine, verbaut.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die mindestens eine Lichtquelle auf einem gemeinsamen Träger, insbesondere auf einer gemeinsamen Platine, angeordnete warmweiße LEDs, kaltweiße LEDs, blaue LEDs und rote LEDs, die sich bevorzugt separat und gemeinsam schalten lassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die mindestens eine Lichtquelle mindestens 50%, bevorzugt mindestens 55%, bevorzugt mindestens 60%, bevorzugt mindestens 65%, bevorzugt mindestens 70%, bevorzugt mindestens 75%, weiße LEDs, insbesondere warmweiße und kaltweiße LEDs. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Verhältnis von warmweißen LEDs zu kaltweißen LEDs der mindestens einen Lichtquelle 50:50, bevorzugt 55:45, bevorzugt 60:40, bevorzugt 65:35, bevorzugt 70:30, bevorzugt 75:25, beträgt. Besonders bevorzugt umfasst die mindestens eine Lichtquelle weiße LEDs, wovon 50 bis 80%, bevorzugt 55 bis 75%, bevorzugt 60 bis 70%, warmweiße LEDs sind und 20 bis 50%, bevorzugt 25 bis 45%, bevorzugt 30 bis 40%, kaltweiße LEDs sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die mindestens eine Lichtquelle 0 bis 25 % blaue LEDs und 75 bis 100 % rote LEDs. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt das Verhältnis von roten LEDs zu blauen LEDs der mindestens einen Lichtquelle mindestens 1:3, bevorzugt mindestens 1:4, bevorzugt mindestens 1:5, bevorzugt mindestens 1:6.
Besonders bevorzugt beträgt die Lichtausbeute der mindestens einen Lichtquelle mindestens 150 Im/W (Lumen pro Watt), bevorzugt mindestens 175 lm/W, bevorzugt mindestens 200 lm/W, bevorzugt mindestens 210 lm/W, bevorzugt mindestens 220 lm/W, bevorzugt mindestens 230 lm/W, bevorzugt mindestens 240 lm/W, bevorzugt mindestens 250 lm/W.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Bestrahlungsstärke der mindestens einen Lichtquelle mindestens 50 W/m² (Watt pro Quadratmeter), bevorzugt mindestens 75 W/m², bevorzugt mindestens 100 W/m², bevorzugt mindestens 125 W/m², bevorzugt mindestens 150 W/m², bevorzugt mindestens 175 W/m², bevorzugt mindestens 200 W/m², bevorzugt mindestens 225 W/m², bevorzugt mindestens 250 W/m², bevorzugt mindestens 275 W/m², bevorzugt mindestens 300 W/m², bevorzugt mindestens 325 W/m², bevorzugt mindestens 350 W/m².
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Bestrahlungsstärke der mindestens einen Lichtquelle höchstens 400 W/m² (Watt pro Quadratmeter), bevorzugt höchstens 375 W/m², bevorzugt höchstens 350 W/m², bevorzugt höchstens 325 W/m², bevorzugt höchstens 300 W/m², bevorzugt höchstens 275 W/m², bevorzugt höchstens 250 W/m², bevorzugt höchstens 225 W/m², bevorzugt höchstens 200 W/m².
Besonders bevorzugt beträgt die Bestrahlungsstärke der mindestens einen Lichtquelle 50 bis 400 W/m², bevorzugt 100 bis 350 W/m², bevorzugt 150 bis 300 W/m², bevorzugt 175 bis 275 W/m², bevorzugt 200 bis 250 W/m².
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Lichtquelle Bestandteil einer zwischen zwei Schalenelementen eines Reaktorkompartiments angeordneten Beleuchtungsebene.
Bevorzugt strahlt die mindestens eine Lichtquelle umfassende und zwischen zwei Schalenelementen eines Reaktorkompartiments angeordnete Beleuchtungsebene in zwei entgegengesetzte Richtungen ab. Besonders bevorzugt umfasst die zwischen zwei Schalenelementen eines Reaktorkompartiments angeordnete Beleuchtungsebene mindestens zwei Lichtquellen, die Rücken-an-Rücken zueinander angeordnet sind und in entgegengesetzte Richtungen abstrahlen. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass zwischen den mindestens zwei Lichtquellen einer Beleuchtungsebene eine Kühlvorrichtung angeordnet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Beleuchtungsebene eine Fläche von mindestens 0,5 m², bevorzugt mindestens 0,6 m², bevorzugt mindestens 0,7 m², bevorzugt mindestens 0,8 m², bevorzugt mindestens 0,9 m², bevorzugt mindestens 1 m², auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die mindestens eine Lichtquelle, insbesondere die mindestens eine Lichtquelle der zwischen zwei Schalenelementen eines Reaktorkompartiments angeordnete Beleuchtungsebene, einen Abstand von höchstens 5 cm, bevorzugt höchstens 4,5 cm, bevorzugt höchstens 4 cm, bevorzugt höchstens 3,5 cm, bevorzugt höchstens 3 cm, bevorzugt höchstens 2,5 cm, bevorzugt höchstens 2 cm, bevorzugt höchstens 1,5 cm, bevorzugt höchstens 1 cm, bevorzugt höchstens 0,5 cm, von der Oberfläche der Kultivierungskammern des Photobioreaktors auf.
Bevorzugt weist die mindestens eine Lichtquelle, insbesondere die mindestens eine Lichtquelle der zwischen zwei Schalenelementen eines Reaktorkompartiments angeordneten Beleuchtungsebene, einen Abstand von mindestens 0,5 cm, bevorzugt mindestens 0,75 cm, bevorzugt mindestens 1 cm, bevorzugt mindestens 1,25 cm, bevorzugt mindestens 1,5 cm, bevorzugt mindestens 1,75 cm, bevorzugt mindestens 2 cm, bevorzugt mindestens 2,25 cm, bevorzugt mindestens 2,5 cm, bevorzugt mindestens 2,75 cm, bevorzugt mindestens 3 cm, von der Oberfläche der Kultivierungskammern des Photobioreaktors auf.
Besonders bevorzugt weist die mindestens eine Lichtquelle, insbesondere die mindestens eine Lichtquelle der zwischen zwei Schalenelementen eines Reaktorkompartiments angeordnete Beleuchtungsebene, einen Abstand von 0,5 bis 5 cm, 0,75 bis 4 cm, bevorzugt 1 bis 3,5 cm, bevorzugt 1,25 bis 3 cm, bevorzugt 1,5 bis 2,5 cm, von der Oberfläche der Kultivierungskammern des Photobioreaktors auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das mindestens eine Reaktorkompartiment aus zwei Schalenelementen. Bevorzugt sind die zwei Schalenelemente des mindestens einen Reaktorkompartiments in einer Rücken-an-Rücken-Anordnung miteinander verbunden. Besonders bevorzugt ist zwischen den zwei Schalenelementen eine die mindestens eine Lichtquelle des Reaktorkompartiments umfassende Beleuchtungsebene angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist ein Reaktorkompartiment des erfindungsgemäßen Photobioreaktors zwei Schalenelementen auf, die in einer Rücken-an-Rücken-Anordnung miteinander verbunden sind, wobei sich zwischen den zwei Schalenelementen eine die mindestens eine Lichtquelle des Reaktorkompartiments umfassende Beleuchtungsebene befindet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den zwei Schalenelementen des mindestens einen Reaktorkompartiments um Halbschalen.
Besonders bevorzugt sind die beiden Schalenelemente, insbesondere die beiden Halbschalen, eines Reaktorkompartiments spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Spiegelebene des Reaktorkompartiments in der zwischen den beiden Schalenelementen angeordneten Beleuchtungsebene liegt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die beiden Schalenelemente, insbesondere die beiden Halbschalen, eines Reaktorkompartiments nicht spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Endstück ein Schalenelement, insbesondere eine Halbschale. Besonders bevorzugt umfasst das erste Endstück ein Schalenelement, insbesondere eine Halbschale, und mindestens eine Lichtquelle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das zweite Endstück ein Schalenelement, insbesondere eine Halbschale. Besonders bevorzugt umfasst das zweite Endstück ein Schalenelement, insbesondere eine Halbschale, und mindestens eine Lichtquelle.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen das erste und zweite Endstück jeweils ein Schalenelement, insbesondere eine Halbschale. Besonders bevorzugt umfassen das erste und zweite Endstück jeweils ein Schalenelement, insbesondere eine Halbschale, und mindestens eine Lichtquelle.
Erfindungsgemäß bevorzugt kann vorgesehen sein, dass im zusammengebauten Zustand des modular aufgebauten Photobioreaktors jedes der zwei Schalenelemente, bevorzugt jede der zwei Halbschalen, eines Reaktorkompartiments mit einem Schalenelement, bevorzugt einer Halbschale, eines weiteren Reaktorkompartiments oder einem Schalenelement, bevorzugt einer Halbschale, eines Endstücks, eine Kultivierungskammer ausbildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die von den Schalenelementen, bevorzugt Halbschalen, ausgebildeten Kultivierungskammern mittels einer umlaufenden Dichtung abgedichtet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die beiden Endstücke und das mindestens eine zwischen den beiden Endstücken angeordnete Reaktorkompartiment, bevorzugt die beiden Endstücke und die n zwischen den beiden Endstücken angeordneten Reaktorkompartimente, horizontal nebeneinander angeordnet. Besonders bevorzugt sind die mindestens zwei Kultivierungskammern, insbesondere die n+1 Kultivierungskammern, horizontal nebeneinander angeordnet.
Bevorzugt umfasst der erfindungsgemäße Photobioreaktor zusätzlich zu den beiden Endstücken und dem mindestens einen Reaktorkompartiment, insbesondere zusätzlich zu den beiden Endstücken und den mindestens n Reaktorkompartimenten, zwei endständig angeordnete Deckplatten. Besonders bevorzugt sind die beiden Endstücke und das mindestens eine Reaktorkompartiment, insbesondere die beiden Endstücke und die mindestens n Reaktorkompartimente, horizontal nebeneinander angeordnet und werden über die endständigen Deckplatten zusammengepresst.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Zusammenpressen der Endstücke und der zwischen dem ersten und zweiten Endstück nebeneinander angeordneten Reaktorkompartimente hydraulisch oder durch Verschraubung, bevorzugt über endständig angeordnete Deckplatten.
Durch das Zusammenpressen der Endstücke und des zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten mindestens einen Reaktorkompartiments wird die Ausbildung eines gegenüber der Umgebung abgrenzten, abgeschlossenen Reaktorraums erreicht. Dabei entspricht die auf die Endstücke ausgeübte Kraft, bevorzugt die mittels der Deckplatten auf die Endstücke ausgeübte Kraft, mindestens der Federrückstellkraft aller Reaktorkompartimente und der beiden Endstücke.
Bevorzugt weist das mindestens eine Reaktorkompartiment des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Höhe von mindestens 0,25 m, bevorzugt mindestens 0,5 m, bevorzugt mindestens 0,75 m, bevorzugt mindestens 1 m, bevorzugt mindestens 1,25 m, bevorzugt mindestens 1,5 m, bevorzugt mindestens 1,75 m, bevorzugt mindestens 2 m, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das mindestens eine Reaktorkompartiment des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Höhe von höchstens 5 m, bevorzugt höchstens 4,5 m, bevorzugt höchstens 4 m, bevorzugt höchstens 3,5 m, bevorzugt höchstens 3 m, bevorzugt höchstens 2,5 m, bevorzugt höchstens 2 m, bevorzugt höchstens 1,5 m, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das mindestens eine Reaktorkompartiment eine Höhe von 0,25 bis 5 m, bevorzugt 0,5 bis 4,5 m, bevorzugt 0,75 bis 4 m, bevorzugt 1 bis 3,5 m, bevorzugt 1,25 bis 3 m, bevorzugt 1,5 bis 2,5 m, auf.
Bevorzugt weisen das erste und zweite Endstück des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Höhe von mindestens 0,25 m, bevorzugt mindestens 0,5 m, bevorzugt mindestens 0,75 m, bevorzugt mindestens 1 m, bevorzugt mindestens 1,25 m, bevorzugt mindestens 1,5 m, bevorzugt mindestens 1,75 m, bevorzugt mindestens 2 m, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen das erste und zweite Endstück des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Höhe von höchstens 5 m, bevorzugt höchstens 4,5 m, bevorzugt höchstens 4 m, bevorzugt höchstens 3,5 m, bevorzugt höchstens 3 m, bevorzugt höchstens 2,5 m, bevorzugt höchstens 2 m, bevorzugt höchstens 1,5 m, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen das erste und zweite Endstück des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Höhe von 0,25 bis 5 m, bevorzugt 0,5 bis 4,5 m, bevorzugt 0,75 bis 4 m, bevorzugt 1 bis 3,5 m, bevorzugt 1,25 bis 3 m, bevorzugt 1,5 bis 2,5 m, auf.
Bevorzugt weist das mindestens eine Reaktorkompartiment des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Breite von mindestens 0,25 m, bevorzugt mindestens 0,5 m, bevorzugt mindestens 0,75 m, bevorzugt mindestens 1 m, bevorzugt mindestens 1,25 m, bevorzugt mindestens 1,5 m, bevorzugt mindestens 1,75 m, bevorzugt mindestens 2 m, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das mindestens eine Reaktorkompartiment des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Breite von höchstens 5 m, bevorzugt höchstens 4,5 m, bevorzugt höchstens 4 m, bevorzugt höchstens 3,5 m, bevorzugt höchstens 3 m, bevorzugt höchstens 2,5 m, bevorzugt höchstens 2 m, bevorzugt höchstens 1,5 m, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das mindestens eine Reaktorkompartiment eine Breite von 0,25 bis 5 m, bevorzugt 0,5 bis 4,5 m, bevorzugt 0,75 bis 4 m, bevorzugt 1 bis 3,5 m, bevorzugt 1,25 bis 3 m, bevorzugt 1,5 bis 2,5 m, auf.
Bevorzugt weisen das erste und zweite Endstück des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Breite von mindestens 0,25 m, bevorzugt mindestens 0,5 m, bevorzugt mindestens 0,75 m, bevorzugt mindestens 1 m, bevorzugt mindestens 1,25 m, bevorzugt mindestens 1,5 m, bevorzugt mindestens 1,75 m, bevorzugt mindestens 2 m, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen das erste und zweite Endstück des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Breite von höchstens 5 m, bevorzugt höchstens 4,5 m, bevorzugt höchstens 4 m, bevorzugt höchstens 3,5 m, bevorzugt höchstens 3 m, bevorzugt höchstens 2,5 m, bevorzugt höchstens 2 m, bevorzugt höchstens 1,5 m, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen das erste und zweite Endstück des erfindungsgemäßen Photobioreaktors eine Breite von 0,25 bis 5 m, bevorzugt 0,5 bis 4,5 m, bevorzugt 0,75 bis 4 m, bevorzugt 1 bis 3,5 m, bevorzugt 1,25 bis 3 m, bevorzugt 1,5 bis 2,5 m, auf.
Besonders bevorzugt weisen die Kultivierungskammern, insbesondere die von den beiden Endstücken und den zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten Reaktorkompartimenten ausgebildeten Kultivierungskammern, eine maximale Kammertiefe, insbesondere maximale Schichtdicke, von mindestens 0,5 cm, bevorzugt mindestens 1 cm, bevorzugt mindestens 1,5 cm, bevorzugt mindestens 2 cm, bevorzugt mindestens 2,5 cm, bevorzugt mindestens 3 cm, bevorzugt mindestens 3,5 cm, bevorzugt mindestens 4 cm, bevorzugt mindestens 4,5 cm, bevorzugt mindestens 5 cm, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Kultivierungskammern, insbesondere die von den beiden Endstücken und den zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten Reaktorkompartimenten ausgebildeten Kultivierungskammern, eine maximale Kammertiefe, insbesondere maximale Schichtdicke, von höchstens 10 cm, bevorzugt höchstens 9 cm, bevorzugt höchstens 8 cm, bevorzugt höchstens 7 cm, bevorzugt höchstens 6 cm, bevorzugt höchstens 5 cm, bevorzugt höchstens 4,5 cm, bevorzugt höchstens 4 cm, bevorzugt höchstens 3,5 cm, bevorzugt höchstens 3 cm, bevorzugt höchstens 2,5 cm, bevorzugt höchstens 2 cm, bevorzugt höchstens 1,5 cm, auf.
Besonders bevorzugt weisen die Kultivierungskammern, insbesondere die von den beiden Endstücken und den zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten Reaktorkompartimenten ausgebildeten Kultivierungskammern, eine uneinheitliche Kammertiefe, insbesondere uneinheitliche Schichtdicke, auf. Besonders bevorzugt weisen die Kultivierungskammern, insbesondere die von den beiden Endstücken und den zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten Reaktorkompartimenten ausgebildeten Kultivierungskammern eine uneinheitliche Kammertiefe, insbesondere uneinheitliche Schichtdicke, im Bereich von 0,5 bis 10 cm, bevorzugt 0,5 bis 7,5 cm, bevorzugt 0,5 bis 5 cm, bevorzugt 1 bis 4,5 cm, bevorzugt 1 bis 4 cm, bevorzugt 1,5 bis 3,5 cm, bevorzugt 1,5 bis 3 cm, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Kultivierungskammern, insbesondere die von den beiden Endstücken und dem mindestens einen zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten Reaktorkompartiment ausgebildeten Kultivierungskammern, jeweils ein Volumen von mindestens 5 Liter, bevorzugt mindestens 10 Liter, bevorzugt mindestens 20 Liter, bevorzugt mindestens 30 Liter, bevorzugt mindestens 40 Liter, bevorzugt mindestens 50 Liter, bevorzugt mindestens 75 Liter, bevorzugt mindestens 100 Liter, bevorzugt mindestens 150 Liter, bevorzugt mindestens 200 Liter, bevorzugt mindestens 250 Liter, bevorzugt mindestens 500 Liter, bevorzugt mindestens 750 Liter, bevorzugt mindestens 1000 Liter, bevorzugt mindestens 1500 Liter, bevorzugt mindestens 2000 Liter, bevorzugt mindestens 2500 Liter, bevorzugt mindestens 3000 Liter, bevorzugt mindestens 3500 Liter, bevorzugt mindestens 4000 Liter, bevorzugt mindestens 5000 Liter, auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kultivierungskammern, insbesondere die von den beiden Endstücken und dem mindestens einen zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten Reaktorkompartiment ausgebildeten Kultivierungskammern, jeweils ein Volumen von höchstens 20000 Liter, bevorzugt höchstens 15000 Liter, bevorzugt höchsten 10000 Liter, bevorzugt höchstens 7500 Liter, bevorzugt höchstens 5000 Liter, bevorzugt höchsten 4000 Liter, bevorzugt höchstens 3000 Liter, bevorzugt höchsten 2500 Liter, bevorzugt höchstens 2000 Liter, bevorzugt höchstens 1500 Liter, bevorzugt höchsten 1000 Liter, bevorzugt höchstens 750 Liter, bevorzugt höchsten 500 Liter, bevorzugt höchstens 400 Liter, bevorzugt höchstens 300 Liter, bevorzugt höchsten 200 Liter, bevorzugt höchstens 150 Liter, bevorzugt höchstens 100 Liter, bevorzugt höchstens 75 Liter, bevorzugt höchstens 50 Liter, auf.
Besonders bevorzugt weisen die Kultivierungskammern, insbesondere die von den beiden Endstücken und dem mindestens einen zwischen dem ersten und zweiten Endstück angeordneten Reaktorkompartiment ausgebildeten Kultivierungskammern, jeweils ein Volumen von 5 bis 20000 Liter, bevorzugt 5 bis 10000 Liter, bevorzugt 10 bis 7500 Liter, bevorzugt 10 bis 5000 Liter, bevorzugt 20 bis 2500 Liter, bevorzugt 20 bis 1000 Liter, bevorzugt 30 bis 500 Liter, bevorzugt 30 bis 250 Liter, auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Photobioreaktor ein Gesamtvolumen von mindestens 100 Liter, bevorzugt mindestens 150 Liter, bevorzugt mindestens 200 Liter, bevorzugt mindestens 250 Liter, bevorzugt mindestens 300 Liter, bevorzugt mindestens 350 Liter, bevorzugt mindestens 400 Liter, bevorzugt mindestens 450 Liter, bevorzugt mindestens 500 Liter, bevorzugt mindestens 750 Liter, bevorzugt mindestens 1000 Liter, bevorzugt mindestens 2500 Liter, bevorzugt mindestens 5000 Liter, bevorzugt mindestens 7500 Liter, bevorzugt mindestens 10000 Liter, auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die von Schalenelementen, insbesondere von den Halbschalen, der Reaktorkompartimenten gebildeten Kultivierungskammern segmentiert. Besonders bevorzugt ist der mindestens eine Aufstrombereich der von den Schalenelementen, insbesondere von den Halbschalen, der Reaktorkompartimenten gebildeten Kultivierungskammern segmentiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Reaktorkompartimente, insbesondere die Schalenelemente, bevorzugt die Halbschalen, der Reaktorkompartimente, in dem mindestens einen Aufstrombereich eine horizontale Segmentierung auf, insbesondere eine horizontale Segmentierung in Form von horizontal übereinander angeordneten Reaktorhalbschalen.
Besonders bevorzugt werden durch die horizontale Segmentierung der Schalenelemente, bevorzugt der Halbschalen, der Reaktorkompartimente, insbesondere die horizontale Segmentierung in Form von horizontal übereinander angeordneten Reaktorhalbschalen, im zusammengebauten Zustand des Photobioreaktors statische Mischer in dem mindestens einen Aufstrombereich der Kultivierungskammern ausgebildet.
Bevorzugt weisen die Kultivierungskammern des Photobioreaktors, insbesondere der mindestens eine Aufstrombereich der Kultivierungskammern, mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, bevorzugt mindestens 4, bevorzugt mindestens 5, bevorzugt mindestens 6, bevorzugt mindestens 7, bevorzugt mindestens 8, bevorzugt mindestens 9, bevorzugt mindestens 10, bevorzugt mindestens 15, bevorzugt mindestens 20, bevorzugt mindestens 25, bevorzugt mindestens 30, bevorzugt mindestens 35, bevorzugt mindestens 40, bevorzugt mindestens 45, bevorzugt mindestens 50, bevorzugt mindestens 55, bevorzugt mindestens 60, statische Mischer, insbesondere übereinander angeordnete statische Mischer, auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Kultivierungskammern des Photobioreaktors, insbesondere der mindestens eine Aufstrombereich der Kultivierungskammern, höchstens 100, bevorzugt höchstens 90, bevorzugt höchstens 80, bevorzugt höchstens 70, bevorzugt höchstens 60, bevorzugt höchstens 50, bevorzugt höchstens 40, bevorzugt höchstens 35, bevorzugt höchstens 30, bevorzugt höchstens 25, bevorzugt höchstens 20, bevorzugt höchstens 15, bevorzugt höchstens 10, bevorzugt höchstens 9, bevorzugt höchstens 8, bevorzugt höchstens 7, bevorzugt höchstens 6, bevorzugt höchstens 5, statische Mischer, insbesondere übereinander angeordnete statische Mischer, auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellung eines Kulturmedium, umfassend mindestens einen phototrophen Mikroorganismus,
b) Bereitstellung eines erfindungsgemäßen modular aufgebauten Photobioreaktors,
c) Kultivierung des mindestens einen phototrophen Mikroorganismus in dem erfindungsgemäßen modular aufgebauten Photobioreaktor.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen modular aufgebauten Photobioreaktors zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen.
Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen modular aufgebauten Photobioreaktor beschriebenen Ausführungsform gelten mutatis mutandis auch für das erfindungsgemäße Verfahren zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen und die erfindungsgemäße Verwendung des modular aufgebauten Photobioreaktors zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen.
Erfindungsgemäß wird unter dem Begriff „modular aufgebauter Photobioreaktor“ ein zur Kultivierung von phototrophen Mikroorganismen geeigneten Bioreaktor verstanden, der sich dadurch auszeichnet, dass der Bioreaktor aus mehreren Bauelementen, insbesondere zwei Endstücken und mindestens einem zwischen den zwei Endstücken angeordneten Reaktorkompartiment, aufbaut ist und sich entsprechend den an ihn gestellten Anforderungen durch Entfernen oder Hinzufügen einzelner Bauelemente, insbesondere einzelner Reaktorkompartimente, skalieren lässt. Der „modulare Aufbau“ des erfindungsgemäßen Photobioreaktors erlaubt neben der Skalierbarkeit des Reaktorvolumens zudem ein einfaches Zusammenfügen und Auseinanderbauen des Photobioreaktors zu Instanthaltungs- und Wartungszwecken. Insbesondere zeichnet sich der erfindungsgemäße „modular aufgebaute Photobioreaktor“ dadurch aus, dass dieser ein erstes und ein zweites Endstück umfasst, zwischen denen einzelne Reaktorkompartimente angeordnet werden können, wobei sich durch formschlüssiges Zusammenfügen der beiden Endstücke mit den dazwischen angeordneten einzelnen Reaktorkompartimenten Kultivierungskammern ausbilden, die miteinander in Fluidverbindung stehen, sodass sich das Gesamtvolumen des Photobioreaktors durch die Anzahl der zwischen den beiden Endstücken angeordneten Reaktorkompartimenten skalieren lässt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird die Bezeichnung „Kultivierungskammer“ für einen durch Wandungen definierten abgegrenzten Raum innerhalb des erfindungsgemäßen modular aufgebauten Photobioreaktors verwendet, der ein Volumen besitzt, das sich zur Aufnahme von Kulturmedium und zur Kultivierung von in dem Kulturmedium befindlichen phototrophen Mikroorganismen eignet. Bevorzugt zeichnen sich die einzelnen „Kultivierungskammern“ des erfindungsgemäßen Photobioreaktors dadurch aus, dass sie durch formschlüssiges Zusammenfügen der beiden Endstücke und des mindestens einen Reaktorkompartiments ausgebildet werden. Besonders bevorzugt weisen die „Kultivierungskammern“ mindestens einen Aufstrombereich und mindestens einen Abstrombereich auf.
Unter einem „Reaktorkompartiment“ wird ein Bestandteil des erfindungsgemäßen modular aufgebauten Photobioreaktors bezeichnet, der zusammen mit einem weiteren „Reaktorkompartiment“ und/oder einem Endstück des Photobioreaktors durch formschlüssiges Zusammenfügen mindestens eine Kultivierungskammer ausbildet. Besonders bevorzugt weist ein Reaktorkompartiment zwei Schalenelemente, insbesondere zwei Halbschalen, auf, die Rücken an Rücken zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind.
Der Begriff „Aufstrombereich“ (englisch: „Riser“) bezeichnet erfindungsgemäß einen abgrenzbaren Bereich einer Kultivierungskammer, innerhalb dessen eingeleitetes Gas und in der Kultivierungskammer befindliches Kulturmedium vertikal aufwärts transportiert wird.
Unter dem Begriff „Abstrombereich“ (englisch: „Downcomer“/„Downer“) wird erfindungsgemäß ein abgrenzbarer Bereich einer Kultivierungskammer verstanden, innerhalb dessen in der Kultivierungskammer befindliches Kulturmedium vertikal abwärts transportiert wird.
Unter der Bezeichnung „warmweiße LED“ wird erfindungsgemäß eine Licht-emittierende Diode (Light-Emitting Diode) verstanden, die sichtbares Licht mit einer Farbtemperatur im Bereich von 1500 bis 4500 K, bevorzugt 1750 bis 3500 K, bevorzugt 2000 bis 3000 K emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt.
Der Begriff „kaltweiße LED“ wird erfindungsgemäß für eine Licht-emittierende Diode (Light-Emitting Diode) verwendet, die sichtbares Licht mit einer Farbtemperatur im Bereich von 4750 bis 8000 K, bevorzugt 5000 bis 7000 K, bevorzugt 5250 bis 6000 K, emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter der Bezeichnung „blaue LED“ eine Licht-emittierende Diode (Light-Emitting Diode) verstanden, die sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 500 nm, bevorzugt 410 bis 490 nm, bevorzugt 420 bis 480 nm, bevorzugt 430 bis 470 nm, emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt.
Unter einer „roten LED“ wird erfindungsgemäß eine Licht-emittierende Diode (Light-Emitting Diode) verstanden, die sichtbares Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 600 bis 700 nm, bevorzugt 610 bis 690 nm, bevorzugt 620 bis 680 nm, bevorzugt 630 bis 670 nm, emittiert, wenn elektrischer Strom in Durchlassrichtung fließt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter den Begriffen „umfassend“ und „aufweisend“ verstanden, dass zusätzlich zu den von diesen Begriffen explizit erfassten Elementen noch weitere, nicht explizit genannte Elemente hinzutreten können. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter diesen Begriffen auch verstanden, dass allein die explizit genannten Elemente erfasst werden und keine weiteren Elemente vorliegen. In dieser besonderen Ausführungsform ist die Bedeutung der Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ gleichbedeutend mit dem Begriff „bestehend aus“.
Darüber hinaus erfassen die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ auch Zusammensetzungen, die neben den explizit genannten Elementen auch weitere nicht genannte Elemente enthalten, die jedoch von funktionell und qualitativ untergeordneter Natur sind. In dieser Ausführungsform sind die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ gleichbedeutend mit dem Begriff „im Wesentlichen bestehend aus“.
Unter dem Begriff „und/oder“ wird in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verstanden, dass alle Mitglieder einer Gruppe, welche durch den Begriff „und/oder“ verbunden sind, sowohl alternativ zueinander als auch jeweils untereinander kumulativ in einer beliebigen Kombination offenbart sind. Dies bedeutet für den Ausdruck „A, B und/oder C“, dass folgender Offenbarungsgehalt darunter zu verstehen ist: a) A oder B oder C oder b) (A und B) oder c) (A und C) oder d) (B und C) oder e) (A und B und C).
Sofern im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die erste und zweite Nachkommastelle oder die zweite Nachkommastelle nicht angegeben sind/ist, sind/ist diese als 0 zu setzen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Figuren illustriert.
Dabei zeigt

1A die Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen modular aufgebauter Photobioreaktor (1) umfassend zwei Endstücke (2), (5) und zwei Reaktorkompartimente (3), (4) im nicht assemblierten Zustand. Jedes der Reaktorkompartimenten (3), (4) weist zwei Schalenelemente (3a, 3b), (4a, 4b) auf, die in einer Rücken-an-Rücken-Anordnung miteinander verbunden sind und zusammen mit den Schalenelementen (2a), (5a) der Endstücke (2), (5) formschlüssig verbunden werden können.
1B die Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen modular aufgebauter Photobioreaktor im assemblierten Zustand. Jedes der Reaktorkompartimenten (3), (4) weist zwei Schalenelemente (3a, 3b, 4a, 4b) auf, die Rücken-an-Rücken zueinander angeordnet sind. Durch das formschlüssige Verbinden des Schalenelements (2a) des ersten Endstücks (2) mit dem einem Schalenelement (3a) des Reaktorkompartiments (3) entsteht die Kultivierungskammer (10), die zwei Aufstrombereiche (7a, 7b) und drei Abstrombereiche (6a, 6b, 6c) aufweist. Im assemblierten Zustand des Photobioreaktors (1) bildet sich zwischen dem zweite Schalenelement (3b) des Reaktorkompartiments (3) und einem Schalenelement (4a) des Reaktorkompartiments (4) die Kultivierungskammer (20) aus, die drei Aufstrombereiche (7c, 7d, 7e) und zwei Abstrombereiche (6d, 6e) umfasst. Eine weitere Kultivierungskammer (30) mit zwei Aufstrombereichen (7f, 7g) und drei Abstrombereichen (6f, 6g, 6h) wird durch formschlüssiges Verbinden des zweiten Schalenelements (4b) des Reaktorkompartiments (4) mit dem Schalenelement (5a) des zweiten Endstücks (5) ausgebildet. Die Pfeile zeigen die Flussrichtung des Kulturvolumens von den Abstrombereichen (6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h) der Kultivierungskammern (10, 20, 30) des Photobioreaktors (1) zu den Aufstrombereichen (7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g) der jeweils angrenzenden Kultivierungskammer(n). Die Reaktorkompartimente (3, 4) weisen jeweils eine zwischen den Schalenelementen (3a, 3b, 4a, 4b) angeordnete mindestens eine Lichtquelle umfassende Beleuchtungsebene (8) auf.
2 die Frontansicht auf einen erfindungsgemäßen modular aufgebauten Photobioreaktor (1). Im Vordergrund ist eine erste Kultivierungskammer mit drei Abstrombereichen (6a, 6b, 6c) und zwei Aufstrombereichen (7a, 7b) dargestellt. Im Hintergrund sind gestrichelt zwei Abstrombereiche (6d, 6e) der nächsten Kultivierungskammer illustriert. Die Pfeile zeigen die Flussrichtung des Kulturvolumens. Von den Abstrombereichen (6d, 6e) gelangt das Kulturvolumen zu den Aufstrombereichen (7a, 7b) der im Vordergrund dargestellten Kultivierungskammer.
3 Ausschnitte eines Reaktorkompartiments entlang der Schnittebenen A-A und B-B der 2. Dabei ist aus dem Schnitt entlang der Schnittebene A-A (links) ersichtlich, dass der Aufstrombereich (7) des dargestellten Reaktorkompartiments übereinander angeordnete statische Mischer (12) in Form von sich horizontal erstreckenden Reaktorhalbschalen aufweist. Zwischen den beiden Schalenelementen des Reaktorkompartiments ist eine mindestens eine Lichtquelle umfassende Beleuchtungsebene (8) angeordnet. Zu Abdichtung der Kultivierungskammern des Photobioreaktors kann jedes der Schalenelemente eines Reaktorkompartiments eine umlaufende Dichtung (11) umfassen. In dem Schnitt entlang der Schnittebene B-B (rechts) ist der Abstrombereich (6) eines Reaktorkompartiments gezeigt. Das Kulturvolumen wird in vertikaler Richtung durch den Abstrombereich (6) der Kultivierungskammer hinuntertransportiert, wird unter der Beleuchtungsebene (8), die zwischen den beiden Schalenelementen des dargestellten Reaktorkompartiments angeordnet ist, hindurchgeführt und mündet schließlich in den Aufstrombereich der angrenzenden Kultivierungskammer.
4 einen Schnitt durch die Aufstrombereiche (7) von drei nebeneinander angeordneten Kultivierungskammern (10, 20, 30), die durch formschlüssiges Zusammenfügen von einem ersten Endstück (2), zwei Reaktorkompartimenten (3, 4) und einem zweiten Endstück (5) ausgebildet werden. Die beiden Endstücke (2, 5) und die beiden Reaktorkompartimente (3, 4) weisen jeweils eine zwischen den Schalenelementen (3a, 3b, 4a, 4b) der Reaktorkompartimente (3, 4) beziehungsweise an den Schalenelementen (2a, 5a) der beiden Endstücke (2, 5) angeordnete mindestens eine Lichtquelle umfassende Beleuchtungsebenen (8) auf. Die beiden Endstücke (2, 5) und die dazwischen angeordneten beiden Reaktorkompartimente (3, 4) des dargestellten Photobioreaktors (1) werden durch die auf die beiden Endstücke (2, 5) ausgeübte Kraft F zusammengepresst. Ein Auseinanderbauen des modular aufgebauten Photobioreaktors beziehungsweise der Einbau oder Ausbau einzelner Reaktorkompartimente ist dabei in einfacher Weise durch ein Lösen der auf die beiden Endstücke (2, 5) ausgeübten Kraft F möglich.

Bezugszeichenliste

1: Photobioreaktor
2: erstes Endstück
2a: Halbschale des ersten Endstücks
3: erstes Reaktorkompartiment
3a: erste Halbschale des ersten Reaktorkompartiments
3b: zweite Halbschale des ersten Reaktorkompartiments
4: zweites Reaktorkompartiment
4a: erste Halbschale des zweiten Reaktorkompartiments
4b: zweite Halbschale des zweiten Reaktorkompartiments
5: zweites Endstück
5a: Halbschale des zweiten Endstücks
6: Abstrombereich
6a-6h: Abstrombereiche
7: Aufstrombereich
7a-7g: Aufstrombereiche
8: Beleuchtungsebene
10: erste Kultivierungskammer
11: Dichtung
12: statischer Mischer
20: zweite Kultivierungskammer
30: dritte Kultivierungskammer
A-A: Schnittebene durch den Aufstrombereich eines Reaktorkompartiments
B-B: Schnittebene durch den Abstrombereich eines Reaktorkompartiments

Claims

Modular aufgebauter Photobioreaktor (1), umfassend ein erstes Endstück (2), ein zweites Endstück (5) und mindestens ein zwischen dem ersten Endstück (2) und dem zweiten Endstück (5) angeordnetes Reaktorkompartiment, dadurch gekennzeichnet, dass der Photobioreaktor mindestens zwei Kultivierungskammern umfasst, wobei die mindestens zwei Kultivierungskammern durch formschlüssiges Zusammenfügen der zwei Endstücke (2, 5) und des mindestens einen Reaktorkompartiments ausgebildet sind, wobei die einzelnen Kultivierungskammern des Photobioreaktors (1) miteinander in Fluidverbindung stehen und wobei die beiden Endstücke (2, 5) und das mindestens eine Reaktorkompartiment jeweils mindestens eine Lichtquelle umfassen.
Modular aufgebauter Photobioreaktor (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Kultivierungskammer durch formschlüssiges Zusammenfügen des ersten Endstücks (2) mit dem mindestens einen Reaktorkompartiment und eine zweite Kultivierungskammer durch formschlüssiges Zusammenfügen zweiten Endstück (5) mit dem mindestens einen Reaktorkompartiment ausgebildet wird.
Modular aufgebauter Photobioreaktor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kultivierungskammern mindestens einen Abstrombereich (6) und mindestens einen Aufstrombereich (7) aufweist.
Modular aufgebauter Photobioreaktor (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Abstrombereich (6) einer Kultivierungskammer in mindestens einen Aufstrombereich (7) mindestens einer angrenzenden Kultivierungskammer mündet.
Modular aufgebauter Photobioreaktor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mindestens einen Lichtquelle um ein LED-Licht handelt.
Modular aufgebauter Photobioreaktor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktorkompartiment zwei Schalenelemente aufweist, die in einer Rücken-an-Rücken-Anordnung miteinander verbunden sind, wobei sich zwischen den zwei Schalenelementen eine die mindestens eine Lichtquelle des Reaktorkompartiments umfassende Beleuchtungsebene (8) befindet.
Modular aufgebauter Photobioreaktor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endstücke (2, 5) und das mindestens eine Reaktorkompartiment horizontal nebeneinander angeordnet sind und über endständige Deckplatten zusammengepresst werden.
Modular aufgebauter Photobioreaktor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reaktorkompartiment eine Höhe von 0,5 bis 4 m, bevorzugt 1 bis 3 m, aufweist.
Modular aufgebauter Photobioreaktor (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reaktorkompartiment eine Breite von 0,5 bis 4 m, bevorzugt 1 bis 3 m, aufweist.
Verfahren zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen, umfassend die Schritte: a) Bereitstellung eines Kulturmedium umfassend mindestens einen phototrophen Mikroorganismus, b) Bereitstellung eines modular aufgebauten Photobioreaktors (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, c) Kultivierung des mindestens einen phototrophen Mikroorganismus in dem modular aufgebauten Photobioreaktor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Verwendung eines modular aufgebauten Photobioreaktors (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen.