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Title:
DEVICE FOR A PHOTOCHEMICAL PROCESS, SUCH AS A PHOTOCATALYTICAL AND/OR PHOTOSYNTHETIC PROCESS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/176698
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for a photochemical process, such as a photocatalytical and/or photosynthetic process, in particular for the culture and production or hydroculture of preferably phototrophic micro-organisms, wherein a bio-solar reactor (1) is provided. The reactor consists of at least one reactor element (2) which is formed by two upright transparent and/or translucent tubes (3) connected at the bottom and in which a reaction medium (5) is conducted in a serpentine manner. The reactor element (2), which consists in particular of glass, is formed by at least two upright tubes (3), connected at the top and the bottom by means of a semi-circular, toroidal connecting tube (6). A plurality of successively-connected reactor elements (2) form a tube row (4). To form a bio-solar reactor (1), at least two, preferably a plurality of tube rows (4), are arranged next to one another and each tube row (4) can be moved, preferably individually, linearly in a horizontal direction.

Inventors:
EMMINGER FRANZ (AT)
Application Number:
PCT/AT2016/000051
Publication Date:
November 10, 2016
Filing Date:
May 02, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ECODUNA AG (AT)
International Classes:
C12M1/00; C12M1/02; C12M1/12
Domestic Patent References:
WO2009051478A22009-04-23
Foreign References:
US20140242681A12014-08-28
US20100068779A12010-03-18
US20110027875A12011-02-03
US20120003734A12012-01-05
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Claims:
Patentatisprüche: , Einrichtung für einen photochemischen, wie photokatalytischen und/oder photosynthetischen Prozess, insbesondere für eine Zucht und Produktion bzw. Hydrokultivierung von, vorzugsweise phototrophen. Mikroorganismen, wobei ein Reaktor, insbesondere ein Biosolarreaktor, vorgesehen ist, der aus mindestens einem Reaktorelement besteht, das aus zwei aufrechten transparenten und/oder transluzenten, unten verbundenen Röhren gebildet ist und in dem ein Reaktionsmedium mäanderförmig geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere aus Glas bestehende,

Reaktorelement (2) aus mindestens zwei, aufrechten, unten und oben mit einem halbkreisförmigen torusähnlichen Verbindungsrohr (6), verbundenen Röhren (3) gebildet ist, dass eine Vielzahl von hintereinander geschalteten Reaktorelementen (2) eine Rohrreihe (4) bilden, wobei in der Rohrreihe (4) das Reaktionsmedium (5), beispielsweise eine wässerige Lösung oder eine Suspension aus Mikroorganismen und Nährlösung, mäanderförmig geführt ist, dass die Rohrreihe (4), vorzugsweise an der Unterseite, insbesondere an der tiefsten Stelle, an jeweils dem äußersten Rohr (3) einen Ein- oder Auslassanschluss aufweist.

Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (3) und das Verbindungsrohr (6) verbunden sind und vorzugsweise die

Verbindung von Rohr (3) zum Verbindungsrohr (6) über eine

Verbindungsmuffe (7) erfolgt.

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere, lichte Durchmesser der Röhren (3) und der Verbindungsrohre (6) zwischen 5 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 80 mm beträgt und die Wandstärke des Glases zwischen 0.5 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 mm, liegt.

4. Einrichtung nach einem oder meh eren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Biosolarreaktor (1 ) mindestens zwei, vorzugsweise eine Vielzahl von Rohrreihen (4) nebeneinander angeordnet sind und jede Rohrreihe (4), vorzugsweise individuell linear, horizontal verschiebbar ist.

Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von einer Rohrreihe (4) zur benachbarten Rohrreihe (4) über ein Glasteleskop (1 1 ) erfolgt.

Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrreihe (4) an der Oberseite, vorzugsweise am höchsten Punkt des oberen Verbindungsrohres (6), mit einem

Entsorgungsrohr (8) über Öffnungen (9) verbunden ist, wobei das

Entsorgungsrohr (8) direkt bzw. mit minimalsten Abstand an der Oberseite des Verbindungsrohres (6) anliegt und das Entsorgungsrohr (8) zur Ausbringung von flüssigen und/oder gasförmigen Prozessprodukten, wie beispielsweise Sauerstoff, vorzugsweise während des Prozesses, dient.

Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung des Reaktionsmediums (5) und/oder die Zuführung von Zusatzstoffen im Bereich der bodennahe

Verbindungsmuffe (7) erfolgt.

Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, die Verbindungsmuffe (7) für die Begasung des Reaktionsmediums (5) und/oder die Zuführung von Zusatzstoffen eine entsprechende Öffnung, vorzugsweise mit einer Membran, aufweist.

Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasung nur in den Röhren (3) erfolgt, in denen das Reaktionsmedium (5) in Richtung gegen die Schwerkraft, also aufsteigend, fließt.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die bodennahen Verbindungsrohre (6) der Rohrreihe (4) Öffnungen für gegebenenfalls anzuordnende Ventile zur Entleerung aufweisen.

1 1 . Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassanschluss zur Zuführung von

Zusatzstoffen ausgebildet ist, wobei diese, kontinuierliche oder

chargenweise, Einbringung von Zusatzstoffen, wie beispielsweise

Nährstofflösungen bzw. -gasen und/oder Oxidationsmittel und/oder Wirksubstanzen und/oder den Prozess fördernde gelöste Stoffe bzw. Gase, vorzugsweise während des Prozesses, erfolgt.

12. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 1 . dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der bodennahen Verbindungsrohre (6) ein Versorgungsrohr für den Stoff zur Begasung vorgesehen ist.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrreihe (4) und gegebenenfalls das

Entsorgungsrohr innen über einen, vorzugsweise selbstfahrenden, Molch- Roboter (15) befahrbar ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine

Reinigung der Innenrohre, Messungen und/oder Durchmischungen über den Molch-Roboter (15) erfolgen.

15. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Molch-Roboter (15) vorzugsweise als Ring ausgebildet ist und an seinem äußeren Umfang Bürsten für die Reinigung der Innenfläche der Rohrreihe aufweist.

Description:
EINRICHTUNG FÜR EINEN PHOTOCHEMISCHEN . WIE PHOTO- KATALYTISCHE N UND/ODER PHOTOSYNTHETISCHEN PROZESS

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für einen photochemischen , wie

photokatalytischen und/oder photosynthetischen Prozess, insbesondere für eine Zucht und Produktion bzw. Hydrokultivierung von, vorzugsweise phototrophen. Mikroorganismen , wobei ein Reaktor, insbesondere ein Biosolarreaktor, vorgesehen ist, der aus mindestens einem Reaktorelement besteht, das aus zwei aufrechten, transparenten und/oder transluzenten, unten verbundenen Röhren gebildet ist und in dem ein Reaktionsmedium mäanderförmig geführt ist.

Aus der AT 506 373 B1 ist eine System bekannt, bei dem der Biosolarreaktor aus mindestens einen Reaktorelement besteht, wobei das Reaktorelement aus mindestens zwei aufrechten, aneinander liegenden, unten verbundenen Röhren gebildet ist, um einen mäanderförmigen Verlauf eines Reaktionsmediums zu erreichen. Dabei weist das Reaktionselement einen Einlass und einen Auslass am oberen Reaktorrand auf. Die mäanderförmige Führung des Medium erfolgt senkrecht, wobei aufgrund des hydrostatischen Druck- und Niveaugleiches eine für das Medium stressfreie Strömung erzeugt wird.

Nachteilig ist hierbei, dass bei einer derartigen Anlage das Einbringen und

Ausbringen des Mediums auf der Oberseite der Anlage erfolgt, so dass die Zugänglichkeit wesentlich erschwert wird. Insbesondere für die Entnahme von Proben zum Feststellen des Wachstums der Mikroorganismen muss bei derartigen Anlagen dies auf der Oberseite erfolgen.

Ein weiterer Nachteil derartiger Einrichtungen ist darin zu sehen, dass bei einem Umstieg von einer Gattung der Mikroorganismen auf eine andere Art, die

Reinigung der Anlage sehr aufwendig ist.

Ferner kann es bei derartigen Reaktoren, die eine Vielzahl von Plattenmodulen umfassen, zu Problemen mit der Lichtausbeute im mittleren Teil des Reaktors kommen. Ein gravierender Nachteil der Plattenmodule ist. dass es zu

Sedimentationen kommen kann.

Eine weitere ähnliche Anlage ist aus der AT 507 989 B1 bekannt, bei der nunmehr das Reaktorelement in einer vorzugsweise lichtdurchlässigen Flüssigkeit angeordnet ist.

Aus der DE 41 34 813 A1 ist ein Bioreaktor für phototrophische Mikroorganismen, welcher aus Glas oder Kunststoff besteht, bekannt. Das Kulturmedium wird entweder durch den Bioreaktor gepumpt oder mäanderförmig durch die waagrecht angeordneten Stegplatten nach unten geleitet. Weiters sind Turbulenz erzeugende Mittel in den Stegen angebracht. Entsprechend diesem Verfahren wird

Kohlenstoffdioxid oben eingeleitet und zum Betrieb wird natürliches oder künstliches Licht verwendet. Der Bioreaktor wird in rechtem Winkel zur Lichtquelle gestellt bzw. nachgeführt.

Weiters sind auch aus der GB 2 235 210 A und der DE 96 44 992 C 1

Bioreaktoren für phototrophe Mikroorganismen bzw. für photokatalytische

Prozesse bekannt. Aus der EP 738 686 A1 ist die photokatalytische Abwasserreinigung in einem Bioreaktor, wo die zu reinigende Flüssigkeit durch Stegmehrfachplatten aus transparentem Kunststoff geleitet wird, bekannt. Für die Regulierung der

Temperatur können transluzente handelsübliche Mehrfachstegplatten

Verwendung finden.

Ferner ist in der WO 98/18903 ein aktiv oder passiv temperierbares Solarelement aus Mehrfachstegplatten mit mindestens drei Gurten beschrieben. Schichten innerhalb des Reaktors werden wechselweise für einen photochemischen bzw. photosynthetischen Prozess genutzt. Dabei wird in einem geschlossenen Reaktor mit abgedichteter Stirnseite und waagrecht angeordneten Stegplatten das

Kulturmedium mäanderförmig nach unten geleitet. Üblicherweise wird - wie auch in einigen oben angeführten Verfahren - der Transport in Solarreaktoren durch handelsübliche Pumpverfahren durchgeführt. Diese Vorgehensweise verursacht Stress im Reaktionsmedium, sei es durch hohen Druck, Unterdruck, starke Beschleunigung oder Quetschung. Diesem Stress ausgesetzt, fallen die meisten phototropischen Mikroorganismen in ihren potenziellen photosynthetischen Fähigkeiten ab. Zellen werden zerstört, geschädigt und/oder die Mikroorganismen brauchen Zeit und/oder

Stoffwechselprodukte zur Regeneration, bevor sie die ihnen zugewiesenen Prozesse wieder voll aufnehmen können. Ebenso fallen, diesem Stress

ausgesetzt, die meisten photochemischen Prozesse in ihren potenziellen photokatalytischen Fähigkeiten ab, da Moleküle zerstört oder geschädigt werden und/oder Zeit und/oder weitere Oxidationsmittel benötigen, bevor sie die Ihnen zugewiesenen Prozesse wieder voll aufnehmen können. Aufgabe der Erfindung ist es, die oben aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung bzw. Anlage zu schaffen, mit der ein sicherer, wirtschaftlicher rationeller Betrieb gewährleistet und mit der weiters eine Prozessoptimierung im industriellen Betrieb, insbesondere in Hinblick der Lichtausnützung, erreicht werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere aus Glas bestehenden, Reaktorelement aus mindestens zwei, aufrechten, oben und unten mit einem halbkreisförmigen torusähnlichen

Verbindungsrohr, verbundenen Röhren gebildet ist, dass eine Vielzahl von hintereinander geschalteten Reaktorelementen eine Rohrreihe bilden, wobei in der Rohrreihe das Reaktionsmedium, beispielsweise eine wässerige Lösung oder eine Suspension aus Mikroorganismen und Nährlösung, mäanderförmig geführt ist. dass die Rohrreihe, vorzugsweise an der Unterseite, insbesondere an der tiefsten Stelle, an jeweils dem äußersten Rohr einen Ein- oder Auslassanschluss aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es erstmals möglich, einen für die Mikroorganismen schonenden Transport zu erreichen, so dass eine Schädigung im Zuge ihres Produktionsverfahrens vermieden wird. Das Reaktionsmedium fließt mäanderartig durch die aufrechten miteinander verbundenen Reaktorelemente. Die Reaktorelemente sind so miteinander verbunden, das der Einlass und der Auslass vorzugsweise auf der Unterseite leicht zugänglich angeordnet sind. Der Durchfluss wird unter Ausnutzung des hydrostatischen Druckausgleiches mit minimalem Höhenverlust innerhalb des gesamten Reaktors erreicht. Durch den weitestgehend druckfreien und appressionsfreien Transport des

Reaktionsmediums in einem Biosolarreaktor wird der Reaktionsprozess möglichst wenig beeinträchtigt.

Ein gravierender Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist darin zu sehen, dass die Reaktorelemente aus Glas bestehen. Glas hat den Vorteil, dass es lebensmittelecht ist. Dies ist in Hinblick auf die verschiedensten Verwendungen der gezüchteten Mikroorganismen von immenser Bedeutung. Wie ja an sich allgemein bekannt, werden ja derartige Mikroorganismen im medizinischen Gebiet verwendet. Gerade auf diesem Gebiet wird die Lebensmittelechtheit im Zuge des Herstellprozesses verlangt.

Ein weiterer Vorteil der aus Glas bestehenden Reaktorelemente, dass die bei Verwendung von Kunststoff auftretenden Probleme vermieden werden.

Im Gegensatz zum Werkstoff Kunststoff ist Glas maximal von Flusssäure angreifbar. Auch eine basische Hydrolyse schädigt Glas nicht. Ebenso ist Glas gegen UV-Strahlung resistent und Temperaturschwankungen, wie ESC

(Environmental stress Cracking) haben keinen Einfluss auf die qualitative

Beständigkeit von Glas.

Auch eine Reinigung ist - wie noch später aufgezeigt wird - rationell, einfach und unkompliziert durchzuführen. Ferner ist es ein bedeutender Vorteil von Glas, dass die Probleme der

Sedimentation vermieden werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung und das zugehörige Verfahren kann beispielsweise für folgende Anwendungsbereiche eingesetzt werden:

• Die photokatalytische Reinigung von Abwasser

• Die photosynthetische Verstoffwechslung von C0 2 zu Sauerstoff, durch

phototrophe Mikroorganismen

• Zucht und Produktion von phototrophen Mikroorganismen für

Forschungszwecke

• Forschung an photochemischen und oder photosynthetischen Prozessen

• Zucht und Produktion von phototrophen Mikroorganismen für

Nahrungsmittelprodukte und Nahrungsmittelgrundstoffe

• Zucht und Produktion von phototrophen Mikroorganismen für Grundstoffe der pharmazeutischen und/oder medizinischen Industrie

• Zucht und Produktion von phototrophen Mikroorganismen für Kraftstoffe und Grundstoffe für Kraftstoffproduktion und Energiegewinnung

· Zucht und Produktion von phototrophen Mikroorganismen für Grundstoffe der chemischen Industrie

• Zucht und Produktion von phototrophen Mikroorganismen die nutzbare Gase, wie beispielsweise Wasserstoff, im photosynthetischen Prozess abgeben. Unter Ausnutzung des hydrostatischen Druckausgleiches beim Durchfließen des Reaktionsmediums der Reaktorelemente erfolgt quasi ein stressfreier Transport der gegebenenfalls mitgeführten Mikroorganismen. Ferner kann - wie noch später beschrieben wird - eine Energieoptimierung, eine definierte Lichtführung, eine Platzoptimierung, eine Versorgung mit Zusatzstoffen, eine definierte

Temperierung, eine gezielte Steuerung sowie eine verbesserte Gasausbringung erzielt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung bzw. Anlage ist ein sicherer,

wirtschaftlicher rationeller Betrieb gewährleistet, wobei eine Prozessoptimierung im industriellen Betrieb erreicht wird.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind das Rohr und das

Verbindungsrohr verbunden und vorzugsweise erfolgt die Verbindung von zum Verbindungsrohr über eine Verbindungsmuffe. Der gravierende Vorteil ist vor allem darin zu sehen, dass durch die Verwendung von Muffen oder Schellen, Klebestellen, wie sie bei Kunststoffplatten notwendig waren und die zu Problemen führen konnten, vermieden werden.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung beträgt der innere, lichte Durchmesser der Röhren und der Verbindungsrohre zwischen 5 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 80 mm und die Wandstärke des Glases liegt zwischen 0,5 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 mm. Bei einschlägigen Versuchen haben sich diese Dimensionierungen als sehr vorteilhaft gezeigt. Mit diesen Abmessungen sind die im Zentrum einer Röhre fließenden

Mikroorganismen noch mit einer genügenden Lichtmenge zu versorgen. Ferner ist es möglich - wie noch später aufgezeigt wird, dass durch diese Dimensionierung die Röhren innen maschinell geputzt werden können. Dies ist beispielsweise beim Umstieg von verschiedenen Arten von Mikroorganismen von immenser

Bedeutung.

Nach einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung sind für einen

Biosolarreaktor mindestens zwei, vorzugsweise eine Vielzahl von Rohrreihen nebeneinander angeordnet und jede Rohrreihe ist, vorzugsweise individuell linear, horizontal verschiebbar. Wie ja auf der Hand liegt, sind die senkrechten Röhren durch die Gestaltung der Verbindungsrohre beabstandet. Um nun das einfallende Licht optimal zu nützen, kann die benachbarte Rohrreihe durch die

Verschiebbarkeit mit ihren senkrechten Röhren in die Beabstandung der vorderen Reihe verschoben werden, so dass die entsprechende Lichtmenge von ihr aufgenommen werden kann. Bei Modulen, die eine Vielzahl von Rohrreihen aufweisen, ist ein entsprechendes Lichtmengenmanagement, das also die notwendige Lichtmenge für jede einzelne Röhre des Moduls sicherstellt, möglich. Durch die Verschiebbarkeit ist für jeden Punkt eine genügende Lichtmenge gewährleistet. Jede Rohrreihe kann individuell mit der entsprechenden

Lichtmenge versorgt werden. Wie allgemein bekannt, brauchen Mikroorganismen, wie Algen, nicht zwingend kontinuierliches Licht, es genügen Lichtpulse oder -blitze. Es ist somit durch die Verschiebbarkeit der Rohrreihen die Möglichkeit gegeben, dass am Umfang des Moduls Lichtquellen angeordnet werden, die auch bei Tageslichtmangel, also insbesondere in der Nacht, die notwendige Lichtmenge, beispielsweise durch die Lichtpulse zur Verfügung stellen.

Eine weitere Alternative ist darin zu sehen, dass Schattenjalousien vorzugsweise für die erste oder vorderste Rohrreihe angeordnet werden, wodurch nur die notwendige Lichtmenge auf die Mikroorganismen auftrifft. Für Nachtzeiten oder für Zeiten von Tageslichtmangel können diese Jalousien mit vorzugsweise LED s an der Rohrreihenseite zur Lichtversorgung versehen werden.

Ein weiterer gravierender Vorteil der Module mit Rohrreihen ist die Möglichkeit einer platzsparenden Konzeption. So wird der durch Gänge in der

Plattenmodulweise verursachte Platzverbrauch unterbunden. Auch die Probleme mit den Zuführungen von Flüssigkeiten, Strom, etc. und der Ernteleitungen werden mit der Rohrreihen-Modulbauweise minimiert. Auch die vielen Schaltkästen für die dezentrale Regelung jedes Plattenmoduls, da ja jedes Modul extra steuerbar ist, entfallen.

Gemäß einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung erfolgt die Verbindung von einer Rohrreihe zur benachbarten Rohrreihe über ein Glasteleskop. Unter Glasteleskop wird ein gerades Glasrohrende verstanden, in das ein

korrespondierendes Glasrohrende unter Zwischenschaltung eine Dichtung eingeschoben wird. Eine derartige Verbindung ist durch die relative

Längsbeweglichkeit der beiden Röhren zueinander von immensen Vorteil, wobei durch die Dichtung, die Dichtigkeit des Systems gewährleistet ist. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Rohrreihe an der

Oberseite, vorzugsweise am höchsten Punkt des oberen Verbindungsrohres, mit einem Entsorgungsrohr über Öffnungen verbunden, wobei das Entsorgungsrohr direkt bzw. mit minimalsten Abstand an der Oberseite des Verbindungsrohres anliegt und das Entsorgungsrohr zur Ausbringung von flüssigen und/oder gasförmigen Prozessprodukten, wie beispielsweise Sauerstoff, vorzugsweise während des Prozesses, dient. Durch das direkte, quasi tangentiale, Anliegen von Entsorgungsrohr und oberster Stelle der Rohrreihe wird die Sedimentation minimiert, wenn nicht sogar vermieden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen , dass die Reinigung problemlos durchzuführen ist. Insbesondere kann die

Reinigung des Absaugrohres mit einem Putzroboter durchgeführt werden .

Gemäß einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung erfolgt die Begasung des Reaktionsmediums und oder die Zuführung von Zusatzstoffen im Bereich der bodennahen Verbindungsmuffe. Diese einfache Konstruktion der Zuführung dient der Begasung des Reaktionsmediums mit Luft oder C0 2 oder der Zuführung von Zusatzstoffen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Verbindungsmuffe für die

Begasung des Reaktionsmediums und/oder die Zuführung von Zusatzstoffen eine entsprechende Öffnung, vorzugsweise mit einer Membran, auf. Dadurch kann die Quantität und auch die Qualität über Steuerungen oder Regelungen beeinflusst werden.

Nach einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung erfolgt die Begasung nur in den Röhren, in denen das Reaktionsmedium in Richtung gegen die Schwerkraft, also aufsteigend, fließt. Vorteilhaft dadurch ist, dass eine Energieeinsparung gegeben ist. Bei der Plattenmodulbauweise wurde auch beim abfallenden Ast begast und beim aufsteigenden Ast mit der doppelten Menge des abfallenden

Astes eine Begasung durchgeführt. Gegenüber der Plattenmodulbauweise ergibt sich durch die Röhrenbauweise eine erhebliche Energieeinsparung, die

vorzugsweise von etwa 66% betragen kann. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die bodennahen Verbindungsrohre der Rohrreihe Öffnungen für gegebenenfalls anzuordnende Ventile zur Entleerung auf. Eine Öffnung am tiefsten Punkt des

Verbindungsrohres, die mit einem einfachen Ventil, gegebenenfalls einem Gummiventil, verschließbar ist, ermöglicht eine problemlose Entleerung des Röhrenreaktors.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Einlassanschluss zur Zuführung von Zusatzstoffen ausgebildet, wobei diese, kontinuierliche oder chargenweise, Einbringung von Zusatzstoffen, wie beispielsweise Nährstofflösungen bzw. -gasen und/oder Oxidationsmittel und/oder Wirksubstanzen und/oder den Prozess fördernde gelöste Stoffe bzw. Gase, vorzugsweise während des Prozesses, erfolgt. Vorteilhaft dadurch ist. dass die zugeführte Menge über ein

vorgeschaltetes Desmodrom gesteuert oder geregelt wird. Ein Desmodrom ist eine Zuführ- und/oder Entnahmevorrichtung mit der ein frei wählbarer, definierter Anteil des Reaktionsmediums entnommen oder zugeführt wird .

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Bereich der bodennahen

Verbindungsrohre ein Versorgungsrohr für den Stoff zur Begasung vorgesehen. Dieses Versorgungsrohr gewährleistet in einfachster Weise die Begasung, also die Zuführung von mit Luft oder C0 2 zum Reaktionsmedium.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist die Rohrreihe und

gegebenenfalls das Entsorgungsrohr innen über einen, vorzugsweise

selbstfahrenden, Molch-Roboter befahrbar. Gemäß einer besonderen

Ausgestaltung der Erfindung erfolgen eine Reinigung der Innenrohre, Messungen und/oder Durchmischungen über den Molch-Roboter. Der gravierende Vorteil ist darin zu sehen, dass mit einem derartigen Molch-Roboter auch das Einbringen von Stoffen, wie beispielsweise Kupfer zur Bekämpfung von Schädlingen oder Düngungsstoffe o. dgl. wirtschaftlich möglich ist. Der Molch-Roboter kann auch, nach entsprechender Adaptierung, als Messgerät eingesetzt werden. Durch die Ausbildung des Röhren reaktors wäre auch die induktive Aufladbarkeit für seine Selbstfahreigenschaft gegeben. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Molch-Roboter vorzugsweise als Ring ausgebildet und weist an seinem äußeren Umfang Bürsten für die Reinigung der Innenfläche der Rohrreihe auf. Mit einem derartigen

Reinigungsgerät ist eine rationelle, wirtschaftliche Reinigung möglich. Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig . 1 eine schematische Darstellung eines Biosolarreaktor bestehend aus Röhren,

Fig . 2 ein Detail A aus der Fig. 1 ,

Fig . 3 eine schematische Darstellung der Anordnung von Röhren aus denen der Biosolarreaktor besteht und

Fig. 4 ein Glasteleskop.

Gemäß der Fig. 1 besteht ein Reaktor, insbesondere ein Biosolarreaktor 1 , aus mindestens einem Reaktorelement 2, das aus zumindest zwei aufrechten, transparenten und/oder transluzenten, unten oder oben verbundenen Röhren 3 gebildet ist. Für den Aufbau einer Rohrreihe 4 werden eine Vielzahl an Röhren 3 in Serie geschaltet, wobei ein mäanderförmiger Verlauf durch die Röhren 3 gebildet wird. Das heißt, dass sich immer ein aufsteigender Ast mit einem abfallenden Ast abwechselnd und auf der Unterseite und Oberseite ein Übergang auf die weitere Röhre 3 vorhanden ist. Jeweils an der ersten und letzten Röhre 3 der Rohrreihe 4 ist eine Einlassöffnung und Auslassöffnung angeordnet.

Gleichzeitig werden zur Bildung des Biosolarreaktors 1 mehrere Rohrreihen 4 seriell hintereinander geschaltet bzw. miteinander verbunden, wie schematisch in Fig. 3 gezeigt und später noch eingehend erläutert wird. Jede Rohrreihe ist verschiebbar, wie mit dem Pfeil 10 angedeutet ist.

Ein derartiger Biosolarreaktor 1 wird für ein Verfahren für einen photochemischen, wie photokatalytischen und/oder photosynthetischen Prozess, insbesondere für eine Zucht und Produktion bzw. Hydrokultivierung von, vorzugsweise

phototrophen, Mikroorganismen eingesetzt. Für seinen Betrieb wird der

Biosolarreaktor 1 mit einem Reaktionsmedium 5, beispielsweise einer wässerigen Lösung oder einer Suspension aus Mikroorganismen und Nährlösung, gefüllt. Im Betrieb wird der Biosolarreaktor 1 nur mehr über seine ersten Einlassöffnung gespeist. Die Führung bzw. Flussrichtung des Reaktionsmediums 5 erfolgt vorzugsweise senkrecht einmal von unten nach oben, also entgegen der

Schwerkraft und einmal von oben nach unten, also in Richtung der Schwerkraft in dem Reaktorelement 2, also mäanderförmig durch die einzelnen Röhren 3 eines Reaktorelementes 2. Bei einer Hintereinanderschaltung von mehreren

Reaktorelementen 2, die miteinander verbunden sind, fließt das Reaktionsmedium 5 mäanderförmig durch die Reaktorelemente 2 und tritt dabei bei der

Auslassöffnung an der letzten Röhre 3 der Rohrreihe 4 aus und wird über eine Verbindungsleitung 6. wie in Fig. 3 gezeigt, mit der Einlassöffnung der nächsten Rohrreihe 4 verbunden. Sowohl die Einbringung bzw. Einspeisung als auch die Ausbringung des Reaktionsmediums 5 in bzw. aus dem Biosolarreaktor 1 , erfolgt vorzugsweise kontinuierlich, drucklos und frei zur Atmosphäre. Die Einlassöffnung und Auslassöffnung sind zur besseren Handhabung vorzugsweise immer auf der Unterseite einer Röhre 3 angeordnet.

Das, insbesondere das aus Glas bestehende, Reaktorelement 2 ist aus

mindestens zwei, aufrechten, unten und oben mit einem halbkreisförmigen torusähnlichen Verbindungsrohr 6, verbundenen Röhren 3 gebildet. Wie bereits erwähnt, bilden eine Vielzahl von hintereinander geschalteten Reaktorelementen 2 eine Rohrreihe 4, wobei in der Rohrreihe 4 das Reaktionsmedium 5,

beispielsweise eine wässerige Lösung oder eine Suspension aus

Mikroorganismen und Nährlösung, mäanderförmig geführt ist. Die Rohrreihe 4 weist, vorzugsweise an der Unterseite, insbesondere an der tiefsten Stelle, an jeweils dem äußersten Rohr 3 einen Ein- oder Auslassanschluss auf.

Der Einlassanschluss kann zur Zuführung von Zusatzstoffen ausgebildet sein, wobei diese, kontinuierliche oder chargenweise, Einbringung von Zusatzstoffen, wie beispielsweise Nährstofflösungen bzw. -gasen und/oder Oxidationsmittel und/oder Wirksubstanzen und/oder den Prozess fördernde gelöste Stoffe bzw. Gase, vorzugsweise während des Prozesses, erfolgen.

Der Biosolarreaktor 1 kann beispielsweise für die in der Beschreibungseinleitung aufgezeigten Anwendungsbereiche eingesetzt werden. Das Rohr 3 und das Verbindungsrohr 6 sind verbunden, wobei die Verbindung von Rohr 3 zum Verbindungsrohr 6 über eine Verbindungsmuffe 7 erfolgt. Dabei kann insbesondere der innere, lichte Durchmesser der Röhren 3 und der

Verbindungsrohre 6 zwischen 5 und 500 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 80 mm betragen. Die Wandstärke des Glases kann insbesondere zwischen 0,5 und 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 und 6 mm, liegen.

Gemäß der Fig. 2, die das Detail A in Fig. 1 zeigt, ist die Rohrreihe 4 an der Oberseite, vorzugsweise am höchsten Punkt des oberen Verbindungsrohres 6. mit einem Entsorgungsrohr 8 über Öffnungen 9 verbunden, wobei das

Entsorgungsrohr 8 direkt bzw. mit minimalsten Abstand an der Oberseite des Verbindungsrohres 6 anliegt und das Entsorgungsrohr 8 zur Ausbringung von flüssigen und/oder gasförmigen Prozessprodukten, wie beispielsweise Sauerstoff, vorzugsweise während des Prozesses, dient.

Auf Grund der Ausnutzung des hydrostatischen Druck- und gegebenenfalls Niveauausgleichsausgleiches erfolgt über die Einspeisung von Reaktionsmedium 5 an der Einlassöffnung eine Strömung des Reaktionsmediums 5. Die Begasung des Reaktionsmediums 5 und/oder die Zuführung von Zusatzstoffen erfolgt im Bereich der bodennahen Verbindungsmuffe 7. Für das Verfahren bedeutet das, dass für die Mikroorganismen eine stressfreie Strömung des Reaktionsmediums 5 vorzugsweise ohne Pumpvorrichtungen erzeugt wird, so dass es zu keinen

Beschädigungen der Reaktorflüssigkeit 5, insbesondere der darin enthaltenen Algen und Mikroorganismen, kommen kann und der qualitative Ertrag einer derartigen Anlage wesentlich erhöht wird. Dadurch wird ein freies Fließen zwischen den einzelnen Reaktorelementen 2 ermöglicht, ohne das weitere

Energie zugeführt werden muss. Für die Begasung des Reaktionsmediums 5 und/oder die Zuführung von

Zusatzstoffen weist die Verbindungsmuffe 7 eine entsprechende Öffnung, vorzugsweise mit einer Membran, auf. Die Begasung erfolgt nur in den Röhren 3, in denen das Reaktionsmedium 5 in Richtung gegen die Schwerkraft, also aufsteigend, fließt.

Im Bereich der boden nahen Verbindungsrohre 6 kann ein - nicht dargestelltes - Versorgungsrohr für den Stoff zur Begasung vorgesehen werden.

Ferner können die bodennahen Verbindungsrohre 6 der Rohrreihe 4 - nicht dargestellte - Öffnungen für gegebenenfalls anzuordnende Ventile zur Entleerung aufweisen.

Entsprechend einem ganz besonderen vorteilhaftem Merkmal der Erfindung sind, wie in Fig. 3 schematisch gezeigt, für einen Biosolarreaktor 1 mindestens zwei, vorzugsweise eine Vielzahl von Rohrreihen 4 nebeneinander angeordnet und jede Rohrreihe 4 ist, vorzugsweise individuell linear, horizontal - wie mit den Pfeilen 10 verdeutlicht - verschiebbar. Wie ja auf der Hand liegt, sind die senkrechten Röhren 3 durch die Gestaltung der Verbindungsrohre 6 beabstandet. Um nun das einfallende Licht optimal zu nützen, kann die benachbarte Rohrreihe 4 durch die Verschiebbarkeit mit ihren senkrechten Röhren 3 in die Beabstandung der vorderen Reihe verschoben werden, so dass die entsprechende Lichtmenge von ihr aufgenommen werden kann. Bei Modulen, die eine Vielzahl von Rohrreihen 4 aufweisen, ist ein entsprechendes Lichtmengenmanagement, das also die notwendige Lichtmenge für jede einzelne Röhre 3 des Moduls sicherstellt, möglich. Durch die Verschiebbarkeit ist für jeden Punkt eine genügende

Lichtmenge gewährleistet. Jede Rohrreihe 4 kann individuell mit der

entsprechenden Lichtmenge versorgt werden.

Gemäß der Fig. 4 erfolgt die Verbindung von einer Rohrreihe 4 zur benachbarten Rohrreihe 4 über ein Glasteleskop 1 1. Dieses Glasteleskop 1 1 ist derart gestaltet, dass zwei Glaszylinder 12, 13, also die entsprechenden Enden der Rohrreihen 4, übereinander gestülpt werden und zur Abdichtung des Systems eine Dichtung 14 vorgesehen wird. Dadurch kann bei einem Verschieben der Rohrreihen 4 zueinander - angedeutet mit dem Pfeil 16 - der Abstand und Längenausgleich durchgeführt werden. Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des Glas-Biosolarreaktors 1 ist die Rohrreihe 4 und gegebenenfalls das Entsorgungsrohr innen über einen, vorzugsweise selbstfahrenden, Molch- Roboter 15 (Fig. 1 und 4) befahrbar. Über diesen Molch-Robote 1 5 ist eine Reinigung der innenrohre, die Durchführung von Messungen und/oder etwaige Durchmischungen möglich. Der Molch-Roboter 1 5 ist vorzugsweise als Ring ausgebildet um das gleichzeitige Verrichten seiner Aufgaben und das weitestgehend ungestörte Strömen der Suspension zu gewährleisten und weist an seinem äußeren Umfang Bürsten für die Reinigung der Innenfläche der Rohrreihe 4 auf.