Project

Productie van Nannochloropsis gaditana in een GemTube photobioreactor RD1-250 met kunstmatige verlichting

Vierdejaars Milieukunde studenten van HAS Hogeschool onderzochten de productie efficiëntie van de alg Nannochloropsis gaditana in een photobioreactor type RD-250 (buizenreactor) met kunstmatige verlichting.

Aanleiding

GemTube photobioreactoren, zoals die door LGem ontwikkeld zijn, zijn twee-fase buizenreactoren. Dat wil zeggen dat door de transparante kweekbuizen niet alleen vloeistof (kweekmedium met algen), maar ook gas (CO2 verrijkte lucht) wordt gepompt. In de buizen ontstaat een twee-fase stroming die wordt aangeduid met de term “slug flow”. Het gas stroomt door de transparante buizen omhoog als langgerekte luchtbellen en worden telkens onderbroken door een “waterslot” of “liquid slug”. Naast deze luchtpomp is de GemTube photobioreactor ook voorzien van een vloeistofpomp. De productie van algen in dit systeem kan met gebruikmaking van gas én vloeistofpomp  ('dual’ mode) maar ook  alleen door injecteren van gas in de buizenreactor (‘single’ mode ) met  besparing energieverbruik waterpomp per tijdseenheid). Dit onderzoek richt zich op het vergelijken van energieverbruik per hoeveelheid geproduceerde (droge stof) algen en het optimaliseren van productie-instellingen.  


Projectomschrijving

In de samenwerkingsverband tussen LGem en HAS is een replica onderzoek uitgevoerd in duplo bepaling. Hierbij voerde beide partijen het praktisch onderzoek uit. Als nieuwe onderzoek locaties zijn het laboratorium (milieuhal) van HAS Hogeschool en een koelcel op bedrijfslocatie van LGem gebruikt. Het onderzoek heeft zich gericht op het controleren van de operationele condities, het bepalen van de productiviteit en energie verbruik in single- en dual mode en het beoordelen van kwaliteit van het kweekproduct. Hiervoor hebben beide partijen een kweekrun van 28 dagen in single- en dual mode uitgevoerd onder gelijke kweekcondities. De productiviteit is bepaald op basis van celdichtheid en algenconcentratie. Het energieverbruik is gemeten met een stroomverbruiksmeter en gecontroleerd met een stroomtang meting.


Resultaat

Ondanks gelijke operationele condities te hanteren vertoonden de meetresultaten tussen beide partijen grote variaties. Hieruit is geconcludeerd dat kleine verschillen in zuurgraad en samenstelling van kweekmedium grote impact hebben op productiviteit en kwaliteit. De invloed van de extra vloeistofpomp lijkt in vergelijking met deze parameters verwaarloosbaar klein.

Single mode; tijdens de Mid-Logfase werd gemiddelde productiviteit van 0,33 g L-1 d-1 met 0,46 * 108 cellen ml-1 d-1 behaald. Hiervoor verbruikte de PBR dagelijks gemiddeld 1,9 kWh d-1 (ex. verlichting). Het oogstproduct op dag 28 had de volgende samenstellingen; een vetgehalte van 19,3 en 41,5 %, een eiwitgehalte van 28,0 en 39,2 %, een koolhydraatgehalte van 22,2 en 31,8 % en een asgehalte van 8,3  en 9,7 %.

Dual mode; tijdens de Mid-Logfase werd gemiddelde productiviteit van 0,27 g L-1 d-1 met 0,48 * 108 cellen ml-1 d-1 behaald. Hiervoor verbruikte de PBR dagelijks gemiddeld 4,0 kWh d-1 (ex. verlichting). Het oogstproduct op dag 28 had de volgende samenstellingen; een vetgehalte van 17,6 en 39,8 %, een eiwitgehalte van 27,1 en 42,5 %, een koolhydraatgehalte van 26,5 en 29,3 % en een asgehalte van 6,6  en 10,6 %.