WO2008006621A1 - Verfahren und einrichtung zum zwischenlagern von mikroben - Google Patents

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    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for storing microbes.
  • the exhaust gas is passed through at least one reactor containing a porous material which is flooded by a nutrient solution mixed with microbes, whereby the carbon dioxide is converted by the microbes into methane.
  • Hiefur is particularly suitable glycerine or a different carrier medium.
  • the glycerol is filled before mixing with the microbes in an oxygen-free container, which can be achieved by a CO2 fumigation of the empty container in a simple manner.
  • the actual mixing of the carrier medium with the microbes is best done in a MischbehaJ ter, preferably in a ratio of glycerol / microbes of 50: 50, and it is expedient here, the empty Mischbehal ter before by a CO2 fumigation
  • the mixture of carrier medium and microbes is passed through a spiral cooling coil of about 20 to 30 turns, which is conveniently cooled by liquid nitrogen.
  • the cooled mixture of carrier medium and microbes is spent in handy containers, which are suitable for this corresponding plastic bottles. After this filling in the handy container they are placed only in a freezer, which should conveniently have a temperature between about - 18 to -20 0 C. In use then only the z. B. in plastic bottles cooled present only reheated, ie thawed to come to rapid deployment.
  • Particularly suitable microbes for the conversion of carbon dioxide into methane are a Methanosarcinestamm and / or a bacterium Thermoautotrophicum.
  • a Methanosarcinestamm and / or a bacterium Thermoautotrophicum are particularly suitable.
  • the microbial population can also be appropriately preserved and stored.
  • the device for carrying out the method for temporary storage of microbes is characterized in particular by the fact that it comprises separate containers for the carrier medium and the microbes, which are connected to a mixing container, which is followed by a cooling unit through which is the mixture of carrier medium and microbes a filling station and a cooled final storage is fed.
  • a container 1 for the carrier medium and a container 2 are provided for the microbes, which z. B. each have a content of 5 - 10 1.
  • the container 1 has a closable with a ball valve filler neck 3 and a likewise closable with a ball valve connection 4 for the CO2 fumigation, which takes place before the filling of the container 1 with the carrier medium, in this case glycerol.
  • the container 2 which serves to accommodate the microbes also has a closable with a ball valve filler neck 5 and a hose coupling ⁇ to the respective reactor, not shown, which is also closed by a ball valve.
  • the separately arranged containers 1 and 2 are connected via pipes 7 and 8 with interposed ball valves 9 and 10 with a mixing vessel 11, to which in turn a CO2 bottle 12 is connected.
  • a tube 13 with interposed ball valve 14 to a spiral Kuhlschlange 15, which consists of a stainless steel V2A and z. B. 20 turns.
  • the Kuhlschlange 15 is located in a Schutzbehalter 16, in which a cooling by liquid nitrogen takes place, indicated at 17 and can be referred to as a whole as Kuhlaggregat.
  • the method according to the invention for the temporary storage of microbes has the following method steps. First, the container 1 is emptied in the empty state via the terminal 4 with CO2 to get its interior oxygen-free. Then, the container 1 is filled via the filler neck 3 with glycerol. According to the amount of glycerol, the container 2 is then filled with microbes, either "fresh product” via the filler neck 5 or via the hose coupling 6 "used goods" from a reactor, in both cases, respectively, the ball valves provided in a known manner are pressing ..
  • the mixture then flows through the spiral cooling coil 15, which was pre-cooled by means of the nitrogen cooling 17, namely so far that a visible ice formation on the cooling coil 15 is present.
  • the ball valve 19 is opened to the filling station 18 ⁇ and spent the cooled mixture in suitable 2 1 plastic bottles 20. Finally, the frozen microbes are stored in the freezer 21 at - 18 to -20 0 C.
  • the method according to the invention offers a number of advantages for this, namely a largely 02-free process; a good and fast germ preservative preservation;

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Einrichtung hierzu zum Zwischenlagern von Mikroben werden diese mit einem Trägermedium gemischt und anschließend das Gemisch gekühlt gelagert.

Description

Verfahren und Einrichtung zum Zwischenlagern von Mikroben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Zwischenlagern von Mikroben.
Bei der Herstellung von z. B. Methangas aus insbesondere Kohlendioxid enthaltenden Abgasen wird das Abgas durch mindestens einen Reaktor geleitet, der ein poröses Material enthält, welches von einer mit Mikroben versetzten Nährlösung geflutet ist, wobei sich dabei das Kohlendoxid durch die Mikroben in Methan umwandelt.
Da es sich bei den Mikroben um einen lebenden Zellmechanismus handelt, kann sich dieser zum einen bei günstigen Temperaturen, z. B. bei 55 0C, vermehren und zum anderen auch dezimieren, d. h. teilweise oder ganz absterben. Ferner können derartige Reaktoren temporär außer Betreib gesetzt werden, sodass die noch vorhandenen und brauchbaren Mikroben zwischengelagert werden müssen, um sie dann bei einem spateren erneuten Anfahren des Reaktors wieder zu Verfugung zu haben. Auch neue Mikrobenstamme, die nicht gleich verwendet werden können müssen in geeigneter Weise zwischengelagert werden, um nicht zu verderben.
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein praktikables Verfahren und eine geeignete Einrichtung hierfür zum Zwischenlagern von Mikroben zu schaffen, mit welchem die eingangs gestellten Forderungen auf einfache Weise erfüllt werden können.
Zur Losung dieser Aufgabe fuhren die Merkmale der Patentansprüche 1 und 13.
Hierbei ist wesentlich, dass ein solches Tragermedium gewählt wird, das bei einer gekühlten Zwischenlagerung der Mikroben keine Kristallbildung in den einzelnen Bakterienzellen ermöglicht, was deren Absterben zu Folge hatte. Hiefur eignet sich insbesondere Glyzerin oder ein anders passendes Tragermedium.
Zweckmäßig wird das Glyzerin vor dem Vermischen mit den Mikroben in einen Sauerstofffreien Behalter abgefüllt, welcher durch eine CO2-Begasung des leeren Behalters in einfacher Weise erreicht werden kann.
Das eigentliche Vermischen des Tragermediums mit den Mikroben erfolgt am besten in einem MischbehaJ ter , und zwar vorzugsweise in einem Verhältnis Glyzerin/Mikroben von 50 : 50, wobei es auch hier zweckmäßig ist, den leeren Mischbehal ter vorher durch eine CO2-Begasung
Sauerstofffrei zu machen. Selbstverständlich sind auch andere Mischungsverhaltnisse möglich, was immer auch von der Beschaffenheit der beiden zu mischenden Komponenten abhängt .
Um nun die Mikroben zu konservieren, wird das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben durch eine spiralförmige Kühlschlange mit etwa 20 - 30 Windungen geführt, welche zweckmäßigerweise durch flüssigen Stickstoff gekühlt wird .
Sodann wird die abgekühlte Mischung aus Trägermedium und Mikroben in handliche Behälter verbracht, wobei sich hierfür entsprechende Plastikflaschen bestens eignen. Nach diesem Abfüllen in die handlichen Behälter werden diese nur noch in eine Gefriertruhe gelegt, welche zweckmäßigerweise eine Temperatur zwischen etwa - 18 bis -20 0C aufweisen sollte. Bei Gebrauch müssen dann lediglich die z. B. in Plastikflaschen gekühlt vorliegenden Mikroben nur wieder erwärmt, d. h. aufgetaut werden, um zum raschen Einsatz zu kommen.
Als Mikroben für die Umwandlung von Kohlendioxid in Methan eignen sich besonders ein Methanosarcinasstamm und/oder ein Bakterium Thermoautotrophicum. Bei anderen bakteriell beschickten Reaktoren, ob aerob oder anaerob, kann ebenso die mikrobielle Population entsprechend konserviert und zwischengelagert werden.
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung zeichnet sich als zweiten Lösungsschritt die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Zwischenlagern von Mikroben besonders dadurch aus, dass diese getrennte Behälter für das Trägermedium und die Mikroben aufweist, die mit einem Mischbehälter verbunden sind, dem sich ein Kühlaggregat anschließt, durch welches das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben einer Abfüllstation und einer gekühlten Endlagerung zuführbar ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, und zwar einerseits anhand eines schematisch dargestellten bevorzugten Ablaufplanes zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Zwischenlagern von Mikroben, und andererseits anhand dieses Ablaufplans auch der schematische Aufbau der für die Durchführung des Verfahrens besonders geeigneten Einrichtung, wobei der Ablaufplan die einzige Figur 1 bildet.
Gemäß dieses Ablaufplans sind ein Behälter 1 für das Trägermedium und eine Behälter 2 für die Mikroben vorgesehen, welche z. B. jeweils einen Inhalt von 5 - 10 1 aufweisen. Der Behälter 1 besitzt einen mit einem Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen 3 und einen ebenfalls mit einem Kugelhahn verschließbaren Anschluss 4 für die CO2-Begasung, welche vor der Füllung des Behälters 1 mit dem Trägermedium, im vorliegenden fall Glyzerin, erfolgt.
Der Behälter 2, der für die Aufnahme der Mikroben dient besitzt ebenfalls einen mit einem Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen 5 sowie eine Schlauchkupplung β zum jeweiligen nicht dargestellten Reaktor, die ebenfalls durch einen Kugelhahn verschließbar ist.
In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass bei dem gesamten
Ablaufplan bzw. bei der gesamten Einrichtung vorteilhaft
Kυgelhähne verwendet werden, da deren Dichtkörper eine Kugel mit einer zylindrischen Bohrung ist, sodass bei geöffnetem Hahn ein gerader Stromungsdurchgang praktisch ohne jeden Widerstand vorliegt, was insbesondere für die lebenden Mikroben von großem Vorteil ist.
Die getrennt voneinander angeordneten Behalter 1 und 2 sind über Rohre 7 und 8 mit dazwischengeschalteten Kugelhahnen 9 und 10 mit einem Mischbehalter 11 verbunden, an den wiederum eine CO2-Flasche 12 angeschlossen ist.
Von dem Mischbehalter 11 fuhrt ein Rohr 13 mit dazwischengeschaltetem Kugelhahn 14 zu einer spiralförmigen Kuhlschlange 15, welche aus einem nicht rostenden V2A-Stahl besteht und z. B. 20 Windungen aufweist. Die Kuhlschlange 15 befindet sich in einem Schutzbehalter 16, in dem eine Kühlung durch flussigen Stickstoff erfolgt, angedeutet bei 17 und kann als Ganzes als Kuhlaggregat bezeichnet werden.
Schließlich geht vom Boden des Schutzbehalters 16 eine mit der spiralförmigen Kuhlschlange 15 verbundene Rohrleitung 18 ab, welche abermals einen Kugelhahn aufweiset, bezeichnet mit 19, und die mit einer nicht naher dargestellten Abfullstation 18 λ verbunden ist, in welcher z. B. Plastikflaschen 20 als Konservierungsbehalter mit dem gekühlten Gemisch aus Glyzerin und Mikroben abgefüllt werden. Die vollen Flaschen 20 kommen dann schließlich in eine gekühlte Endlagerung in der Form einer Gefriertruhe 21, wo sie dann bei Temperaturen von etwa zwischen -18 und -20 0C zwischengelagert werden.
Das erfindungsgemaße Verfahren zum Zwischenlagern von Mikroben weist folgende Verfahrensschritte auf. Zuerst wird der Behälter 1 in leerem Zustand über den Anschluss 4 mit CO2 begast, um dessen Innenraum Sauerstofffrei zu bekommen. Sodann wird der Behälter 1 über den Einfüllstutzen 3 mit Glyzerin gefüllt. Entsprechend der Menge an Glyzerin wird anschließend der Behälter 2 mit Mikroben gefüllt, und zwar entweder „frische Ware" über den Einfüllstutzen 5 oder über die Schlauchkupplung 6 „gebrauchte Ware" aus einem Reaktor, wobei in beiden Fällen jeweils die vorgesehenen Kugelhähne in bekannter Weise zu betätigen sind..
Die nun mit gleichen Anteilen gefüllten Behälter 1 und 2 werden dann mittels der Kugelhähne 9 und 10 geöffnet und das Glyzerin fließt durch die Rohrleitung 7 und die Mikroben durch die Rohrleitung 8 in den Mischbehälter 11, der vorher ebenfalls in leerem Zustand durch eine an diesem angeschlossenen CO2-Flasche 12 Sauerstofffrei gemacht worden ist.
Durch ein Öffnen des Kugelhahns 14 fließt sodann die Mischung durch die spiralförmige Kühlschlange 15, die mit Hilfe der Stickstoffkühlung 17 vorgekühlt wurde, und zwar so weit, dass eine sichtbare Eisbildung an der Kühlschlange 15 vorhanden ist.
Danach wird der Kugelhahn 19 zur Abfüllstation 18 λ geöffnet und die abgekühlte Mischung in geeignete 2 1 Plastikflaschen 20 verbracht. Schließlich werden die tiefgekühlten Mikroben in die Gefriertruhe 21 bei - 18 bis -20 0C zwischengelagert.
Insgesamt bietet das erfindungsgemäße Verfahren nebst ihrer Einrichtung hierfür eine Reihe von Vorteilen, und zwar einen weitgehend 02-freien Ablauf; eine gute und schnelle mikrobenschonende Konservierung;
- die Beibehaltung der Mikrobenvitalität; - eine kostengünstige Lagerung; eine problemlose Revitalisierung zur Vermehrung; eine erhebliche Zeitersparnis bei der Inbetriebnahme eines neuen Reaktors; bei einer Leistungsminderung eines Reaktors ist eine sofortige Revitalisierung möglich und es sind Mikrobenkombinationen bei einer Änderung der Gaszusammensetzung vorteilhaft möglich.
Bezugs zeichenliste
1 Glyzerinbehalter
2 Mikrobenbehalter
3 Einfüllstutzen
4 Anschluss
5 Einfullstutzen
6 Schlauchkupplung
7 Rohrleitung
8 Rohrleitung
9 Kugelhahn
10 Kugelhahn
11 Mischbehalter
12 CO2-Flasche
13 Rohrleitung
14 Kugelhahn
15 Kuhlschlange
16 Schutzbehalter
17 Stickstoffkuhlung
18 Rohrleitung
18' Abfullstation
19 Kugelhahn
20 Plastikflasche
21 Kuhltruhe

Claims

Patenanspruche
1. Verfahren zum Zwischenlagern von Mikroben,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mikroben mit einem Tragermedium gemischt werden und anschließend das Gemisch gekühlt gelagert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Tragermediums, das bei einer gekühlten Zwischenlagerung der Mikroben eine Kristallbildung in der einzelnen Bakterienzelle verhindert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroben insbesondere mit Glyzerin oder einem anderen geeigneten Tragermedium gemischt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glyzerin als Tragermedium vor dem Vermischen mit den Mikroben in einen Sauerstofffreien Behalter (1) abgefüllt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) durch eine CO2 - Begasung Sauerstofffrei gemacht wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragermedium und die Mikroben in einen Mischbehalter (11) vorzugsweise im Verhältnis 50 : 50 gemischt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter (11) vor dem Füllen durch eine CO2 - Begasung Sauerstofffrei gemacht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben eine Kühlschlange (15) durchläuft.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlange (15) durch flüssigen Stickstoff (17) gekühlt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die abgekühlte Mischung aus Trägermedium und Mikroben in handliche Behälter, wie Plastikflaschen (20) verbracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefgekühlten handlichen Behälter (20) mit dem Gemisch aus Trägermedium und Mikroben in eine Gefriertruhe (21) bei etwa -18 bis -20 0C zwischengelagert werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Mikroben ein
Methanosarcinastamm und/oder ein Bakterium Thermoautotrophicum verwendet wird.
13. Einrichtung zum Zwischenlagern von Mikroben, dadurch gekennzeichnet, dass diese getrennte Behälter (1, 2) für das Trägermedium (1) und die Mikroben (2) aufweist, die mit einem Mischbehälter (11) verbunden sind, dem sich eine Kühlschlange (15) anschließt, durch welche das Gemisch aus Trägermedium und Mikroben vorgekühlt einer Abfüllstation (18 λ) und einer gekühlten Endlagerung (21) zuführbar ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) für das Trägermedium jeweils durch einen Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen (3) und Gasanschluss (4) aufweist.
15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) für die Mikroben jeweils durch einen Kugelhahn verschließbaren Einfüllstutzen (5) und eine Schlauchkupplung (6) aufweist.
16. Einrichtung nach den Ansprüchen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (1 bzw. 2) über Rohrleitungen (7 bzw. 8) unter Zwischenschaltung eines Kugelhahns (9 bzw. 10) mit dem Mischbehälter (11) verbunden sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mischbehälter (11) eine CO2- Flasche (12) vorgesehen ist.
18. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlaggregat eine spiralförmige Kühlschlange (15) dient, welche in einem Schutzbehälter (16) angeordnet und über eine Rohrleitung (18) mit einem Kugelhahn (19 ) mit einer Abfüllstation (18 λ) verbunden ist.
19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlschlange (15) im Schutzbehalter (16) durch eine Stickstoffkuhlung (17) gekühlt ist.
20. Einrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass an die Abfullstation (18 Λ) vorzugsweise Plastikflaschen (20) anschließbar und zu einem gekühlten Endlager wie eine Kuhltruhe (21) zufuhrbar sind.
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