Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

New results from microalgae production and techniques

Grossmann J., Matthes S., Karwacki J., Kwidziński R., Tomaszewski A., Lackowski M., Cenian A.

Eco-Energetics : technologies, environment, law and economy

|

2019

|

T. 2

47--62

EN

The paper deals with new technical solutions for outdoor cultivation systems for microalgae production. Various types of algae cultivation systems and materials applied for reactors are described. The characteristics and performance of a novel closed photobioreactor system with “Christmas tree” design (brand name: GICON-PBR) consisting of a silicone double-wall tubing-system, developed in collaboration between the companies GICON and Wacker Chemical corporation, are discussed. Special attention is paid to the issue of temperature control for closed cultivation systems. The performance of the chilling system stabilizing the temperature of algae cultivation, which applies a thermal energy storage filled with Phase Change Material (PCM). Two kinds of the systems are considered: free cooling and with compressor units. The lumped-model equations were developed to analyze heat-transfer dynamics inside the installation and some results are presented here. The model equations describe energy balances for the chiller, PCM thermal storage and heat receiver. Influence of the heat transfer, fluid-flow-rate control, heat capacity of the system components as well as heat losses to ambient were taken into account. The results of PCM storage application are compared with reference water-filled buffer-tank. The study shows a great potential of PCM storage unit to stabilize the temperature of the algae cultivation system.

2

Use of the waste fraction from bioethanol production from sugar beets for the production of Chlorella Vulgaris species microalgae biomass

Dębowski M., Zieliński M., Dudek M., Rusanowska P.

Ekonomia i Środowisko

|

2018

|

nr 2

180--194

EN

The objective of this study was to determine the possibility of using a liquid waste fraction generated in the process of bioethanol production from sugar beets for biomass production from Chlorella vulgaris microalgae. The process of microalgae culture was conducted in three variants differing in the volume of the liquid phase fed to the technological system. The highest technological effects in biomass growth were noted in the experimental variants in which the distillery stillage constituted 5% and 7% of culture medium volume. Concentration of biomass achieved in these variants reached 1416±45.30 mgo.d.m./dm3 and 1458.3±54.52 mgo.d.m./dm3 , respectively. Increasing the content of the liquid waste fraction in the medium to 10% caused significant growth inhibition of biomass of algae from the species Chlorella Vulraris. The use of such a culture medium for microalgae biomass production requires its pre-treatment to remove organic compounds, color and turbidity.

3

Experimental evaluation of a helical laboratory photobioreactor for cultivation of thermophilic cyanobacteria – hydrodynamics and mass transfer studies

Gluszcz P., Klepacz-Smółka A., Ledakowicz S.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 4

457-–473

EN

The aim of the paper is to present the hydrodynamic, mass transfer and illumination characteristics of a laboratory helical-tube photobioreactor Biostat PBR-2S, commercially available and used in many laboratories in Poland and worldwide. The investigated hydrodynamics parameters were: mean liquid circulation rate, liquid velocity/residence time in the tubular part of the apparatus and mixing time, measured in the wide range of rotary speed of the circulation pump. The influence of the aeration intensity on these parameters was also checked. The volumetric oxygen and carbon dioxide transfer coefficients in the liquid phase and their dependency on the liquid circulation rate and gas inflow rate were determined. The experiments were performed in tap water and then in a real three-phase cultivation broth at the end of thermophilic cyanobacteria T. synechococus growth. For the final evaluation of the tested PBR there were series of test cultivations run under different conditions of illumination. The highest final concentration of the biomass of tested cyanobacteria reached the relatively high value of 4.38 g/dm3 of the dry biomass, although the process conditions were not fully optimized. The laboratory photobioreactor PBR-2S proved to be a good tool for investigations of microalgae cultivation processes. The presented results and practical observations may help to analyze and understand the mutual influence of the specific process parameters in the described PBR, especially during autotrophic organism cultivations.

4

Produktywność hodowli mikroglonów Chlorella vulgaris w warunkach laboratoryjnych

Patyna A., Biłos Ł., Płaczek M., Witczak S.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 3

99--105

PL

Biomasa glonów coraz częściej uważana jest za potencjalny surowiec mogący służyć do produkcji biopaliw oraz energii elektrycznej czy cieplnej. Dodatkowo algi zawierają całe bogactwo substancji odżywczych, mogą więc stanowić źródło pożywienia dla ludzi i zwierząt hodowlanych. Ich właściwości biosorpcyjne sprawiają, że działają oczyszczająco na organizm i dlatego są przyjmowane w celu detoksykacji lub jako suplementy zróżnicowanej diety. Hodowla alg nie wymaga dużych powierzchni, a ponadto wskaźnik produkcji ich biomasy jest dużo wyższy niż roślin naczyniowych. Wymaga to jednak prowadzenie jej w ściśle określonych warunkach procesowych, których zakres zmian określa się na drodze doświadczalnej. Uwzględniając konieczność ustalenia odpowiednich warunków procesowych dla ściśle określonych rodzajów mikroalg, w pracy dokonano przeglądu literatury z zakresu warunków hodowli mikroglonów z gatunku Chlorella oraz przedstawiono wyniki badań własnych przeprowadzonych w fotobioreaktorze laboratoryjnym.

EN

Algae biomass is increasingly regarded as a potential resource that could be used to produce biofuels, electricity and heat. Algae contain a lot of nutrients, so they can be used as food for humans and livestock. Because of their valuable composition (many nutrients) they are used as supplements of balanced diet, in turn taking into account their biosorption abbility they are used to detoxifcation of human body. Algae cultivation does not demand large areas of land to expose cells to sunlight, so their production rate is higher than vascular plants. Moreover algae cultivation lets to achieve high biomass concentration. Important cultivation factors are: illumination (light intensity is an important factor because it drives photosynthesis), CO2 supply, culture medium and mixing. The experimental research was conducted using Chlorella vulgaris BA 002 strain. The aim of this study was to determine the eﬀectiveness of biomass growth in laboratory condition.

5

Przegląd fotobioreaktorów do produkcji biodiesla

Patyna A., Witczak S.

Chemik

|

2016

|

Vol. 70, nr 10

634--643

PL

Biomasa glonów coraz częściej uważana jest za potencjalny surowiec mogący służyć do produkcji biopaliw (biodiesel, biogaz) oraz energii elektrycznej i cieplnej. Ze względu na wyczerpujące się zasoby ropy naftowej, a także wzrost zanieczyszczenia środowiska, prowadzone są coraz szersze badania w zakresie wykorzystania biomasy alg jako źródła energii odnawialnej. Dodatkowo wysoka zawartość lipidów w komórkach alg i wiele innych zalet sprawia, że biodiesel produkowany z oleju pozyskanego z mikroalg może być właściwą alternatywą dla uszczuplających się zasobów diesla wytwarzanego z paliw kopalnych. Hodowla alg nie wymaga dużych powierzchni, a także używania czystej wody pitnej. W dodatku wskaźnik produkcji biomasy alg jest dużo wyższy niż roślin naczyniowych. Pod względem technologicznym sam proces produkcji biodiesla z alg jest podobny do analogicznego procesu produkcji tego paliwa z oleju roślinnego. By zacząć produkować biodiesel z mikroalg na skalę przemysłową, trzeba odpowiedzieć na ważne pytania związane z opłacalnością wytwarzania ich biomasy w różnych typach foto- bioreaktorach. W pracy dokonano oceny efektywności hodowli mikroalg w zamkniętych fotobioreaktorach o różnej konstrukcji i warunkach ich eksploatacji. Produkcja biomasy i biopaliw odbywa się wg dwóch głównych faz: procesu wstępnego (upstream) i końcowego (downstream). Proces wstępny obejmuje różne technologie hodowlane, których celem jest otrzymanie biomasy w jak największej ilości i o jak najlepszej jakości. Etap końcowy związany jest z kolei z doborem technologii zbioru alg i produkcji biopaliw.

EN

The algae biomass is increasingly being recognized as a potential raw material which may be used for the production of biofuels (biodiesel, biogas), electricity and thermal energy. Due to the depleting oil reserves and also the increase of environmental pollution, research is progressively being conducted on the use of the algae biomass as a source of renewable energy. Additionally a high content of lipids in the algae cells and a lot of other advantages make the biodiesel produced from oil obtained from micro-algae a proper alternative for the depleting diesel sources produced from fossil fuels. Algae breeding neither requires large amounts of areas, nor clean drinking water. Additionally, the biomass production ratio of algae is much higher than of vascular plants. In terms of technology the production process of biodiesel from algae itself is similar to the analogous production process of this fuel from vegetable oil. In order to produce biodiesel from microalgae on an industrial scale, it is necessary to answer important questions related to the profitability of producing biomass in different types of photobioreactors. The thesis contains the evaluation of the effectiveness of breeding microalgae in closed photobioreactors of different structures and under different exploitation conditions. Biomass and biofuels are produced according to two main phases: the initial (upstream) process and the final (downstream) process. The initial process covers different breeding technologies the aim of which is to obtain the largest amount of biomass of the best quality. The final stage relates to the choice of the technology of harvesting algae and of producing biofuels.

6

Evaluation of usefulness of the designed laboratory photobioreactor for microalgae cultivation in controlled conditions

Brzychczyk B., Kowalczyk Z., Giełżecki J.

Agricultural Engineering

|

2016

|

Vol. 20, No. 1

13--22

EN

The objective of the paper was to analyse the use of the designed photobioreactor for freshwater microalgae cultivation in the controlled laboratory conditions. The work covered the design and construction of photobioreactors (PBR) and setting up comparative cultivations of freshwater microalgae chlorelli vulgaris along with determination of the biomass growth intensity for a varied amount of supplied culture medium. It was found out that the constructed PBR may be used for microalgae cultivation in the controlled conditions. The impact of the culture medium amount on the growth of chlorelli vulgaris was proved. As a result of the increase of culture medium concentration to 30.1-120.4 ml·l-1 of water, dry mass in photobioreactorsincreased respectively from 1.33 g·dm-3 to 4.68 g·dm-3.

PL

Celem pracy była analiza możliwości wykorzystania zaprojektowanego fotobioreaktora do hodowli mikroglonów słodkowodnych w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Zakres prac obejmował projekt i wykonanie fotobiorekatorów (PBR) oraz założenie hodowli porównawczych mikroglonów słodkowodnych chlorelli vulgaris wraz z określeniem intensywności przyrostu biomasy dla zmiennej ilości dostarczanej pożywki. Stwierdzono możliwość zastosowania zbudowanych PBR do hodowli mikroglonów w kontrolowanych warunkach. Wykazano wpływ ilości pożywki na rozwój chlorelli vulgaris. W rezultacie zwiększenia stężenia pożywki od 30,1-120,4 ml·l-1 wody, nastąpił w trakcie trwania doświadczenia przyrost masy suchej pozostałości w fotobioreaktorach odpowiednio od 1,33 g·dm-3 do 4,68 g·dm-3.

7

Możliwość wykorzystania biomasy mikroglonów w procesie wzbogacania biogazu

Krzemieniewski M., Szwarc D., Zieliński M., Dębowski M., Kupczyk K.

Ochrona Środowiska

|

2015

|

Vol. 37, nr 2

33--36

PL

W warunkach laboratoryjnych badano skuteczność wzbogacania biogazu produkowanego w reaktorze beztlenowym z pełnym wymieszaniem (CSTR) z wykorzystaniem kultury mikroglonów. Określono także wpływ tego zabiegu technologicznego na wydajność produkcji biomasy mikroglonów w zamkniętym fotobioreaktorze. W eksperymencie zastosowano mieszaną kulturę mikroglonów, w skład której wchodziły Chlorella sp. (90%) i Scenedesmus sp. (10%) oraz wykorzystano biogaz pochodzący z procesu fermentacji ścieków mleczarskich. W pierwszym wariancie badań zastosowano surowy biogaz, natomiast w drugim biogaz wstępnie odsiarczony. Na podstawie przeprowadzonych prac eksperymentalnych stwierdzono, że biomasa mikroglonów zasilana odsiarczonym biogazem wykazywała większą skuteczność usuwania CO2 w porównaniu z układem technologicznym zasilanym surowym biogazem. Największą szybkość przyrostu biomasy mikroglonów oraz największą końcową zawartość biomasy stwierdzono w układzie zasilanym odsiarczonym biogazem. W tym wariancie technologicznym stwierdzono również najwydajniejsze wykorzystanie substancji biogennych z roztworu hodowlanego. Stwierdzono, że zastosowanie biomasy mikroglonów do biosekwestracji CO2 i wzbogacania biogazu wpływało także na zwiększenie zawartości tlenu w biogazie.

EN

Enrichment of biogas, generated in an anaerobic continuously stirred tank reactor (CSTR), achieved by carbon dioxide removal with cultivated microalgae was assessed in terms of the process efficacy. An impact of this technological measure on the efficiency of microalgae biomass proliferation in the closed photobioreactor was also determined. In the experiment, the mixed microalgae culture was used, including Chlorella spp. (90%) and Scenedesmus spp. (10%), as well as the biogas from dairy wastewater fermentation. Raw biogas was used in variant 1 of the research and the pre-desulfurized biogas was applied in variant 2. The experiments demonstrated higher CO2 removal efficiency by the microalgae biomass when desulfurized biogas was applied in comparison to the technological system fuelled with the raw biogas. The highest rate of microalgae biomass increase and the highest final biomass content was observed in the system fuelled with the desulfurized biogas. Also, most efficient use of nutrients from the culture medium was found in this technological variant. In addition, it was established that the use of microalgae biomass to CO2 biosequestration and biogas enrichment led to the increased oxygen concentration in the biogas.

8

Wpływ rodzaju pożywki na efektywność przyrostu biomasy glonowej w fotobioreaktorach zamkniętych

Hajduk A., Dębowski M., Zieliński M., Rokicka M., Kupczyk K., Szwarc D., Więczkowski P.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

8911--8919, CD3

PL

W badaniach analizowano wpływ rodzaju pożywki na efektywność przyrostu biomasy glonowej w fotobioreaktorach zamkniętych. Biomasę namnażano w czterech cylindrycznych reaktorach. Eksperyment podzielono na cztery etapy. Badania prowadzono w skali laboratoryjnej, a kryterium podziału był rodzaj zastosowanej pożywki. Analiza uzyskanych wyników wykazała, iż najskuteczniejszą metodą produkcji biomasy z glonów jest zastosowanie typowej pożywki do hodowli alg spreparowanej na bazie odczynników chemicznych. Niższą efektywność przyrostu biomasy glonów zanotowano stosując pożywkę otrzymywaną w zakładach branży mleczarskiej.

EN

The study analyzed the impact of the type of medium on the efficiency of algal biomass growth in fotobioreactors closed. The biomass grown in the four tubular reactors. The experiment was divided into four stages. The study was conducted on a laboratory scale, a division criterion was the type of media used. Analysis of the results showed that the most effective method of biomass production from algae is to use a typical algae culture medium crafted on the basis of chemical reagents. The lower efficiency of algae biomass growth was recorded using a medium produced in the factories of the dairy industry.

9

Hodowla mikroalg w fotobioreaktorze typu air-lift driven

Wiczkowski J., Pilarek M., Zamojska-Jaroszewicz A., Szewczyk K. W.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2012

|

Nr 4

192-194

PL

Przeprowadzono hodowle mikroalg Scenedesmus obliąuus w warunkach nasłonecznienia panujących w Polsce (miesiące VI-X) w fotobioreaktorze typu air-lift driven (ALD) o objętości roboczej 5,6 dm3. Zbadano wzrost mikroalg w: klasycznym ALD i ALD z pompą perystaltyczną w połowie długości pętli kolektora. Najwyższą wartość właściwej szybkości wzrostu µ uzyskano w klasycznym ALD (µ = 1,64•10-2 h-1), a najwyższe stężenie biomasy w układzie o przepływie wspomaganym pompą perystaltyczną (Cx=4,4g dm-3).

EN

Results of Scenedesmus obliąuus microalgae cultures in the 5.6 dm 3 air-lift driven photobioreactor (ALD) under solar exposure (Poland; from June October) are discussed. The growth of microlagae in a typical ALD and ALD supported with peristaltic pump was analyzed. The highest value of the specific growth rate (µ = 1.64•10-2 hr-1) was reached for the typical AL system. The highest value of the biomass concentration (Cx=4,4g dm-3) was noted for the modified ALD system.

10

Systemy hodowlane wykorzystywane w produkcji biomasy mikroglonów

Kwietniewska E., Krzemińska I., Tys J., Palcowska A.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2012

|

R. 13, nr 10

224-228

PL

W celu wykorzystania potencjał tkwiącego w glonach jako źródła biomasy energetycznej, należy opracować odpowiednie metody ich namnażania. Można wyróżnić zasadniczo dwa rodzaje zbiorników hodowlanych: naturalne, do których można zaliczyć jeziora, laguny i stawy, oraz sztuczne: sztuczne stawy i fotobioreaktory. W celu prowadzenia intensywnej hodowli mikroglonów mogą być stosowane jedynie zbiorniki sztuczne ze względu na większą możliwość kontroli hodowli.

EN

In order to utilize the potential of algae as a source of biomass for energy purposes, suitable methods of cultivation have to be developed. Two types of algae cultivation systems are distinguished: natural, among which we include lakes, lagoons and ponds, and artificial: artificial open ponds and closed photobioreactors. Due to better controlling possibilities, only artificial systems are suitable for intensive cultivation of microalgal cultures.

11

Bioreaktory oraz ich zastosowanie w inżynierii i ochronie środowiska

Pasternak G.

Journal of Ecology and Health

|

2011

|

R. 15, nr 3

121-125

PL

Na przestrzeni wieków bioreaktory zmieniały swój kształt oraz znajdowano dla nich kolejne zastosowania. Najpopularniejsze i zarazem najstarsze obejmowały technologię żywności. Dziś bioreaktory są powszechnie wykorzystywane w celu poprawy jakości środowiska naturalnego. Biologiczny etap oczyszczania ścieków jest sercem każdej nowoczesnej oczyszczalni ścieków bytowo-gospodarczych. Bioreaktory wykorzystuje się również w celu produkcji biogazu, bioremediacji gruntów oraz oczyszczania gazów przemysłowych. W niniejszym artykule omówiono podstawowe typy bioreaktorów oraz przykłady ich wykorzystania w szeroko pojętej inżynierii środowiska. Nieustający rozwój nauk technicznych i podstawowych prowadzi do powstawania kolejnych pomysłów na wykorzystanie czynników biologicznych w celu neutralizacji ryzyka związanego z działalnością antropogeniczną. Przed inżynierią bioreaktorów stoją nowe wyzwania i zarazem olbrzymi potencjał rozwoju.

EN

In past centuries bioreactors were changing their shape and their applications were developing. The most common and the oldest applications contained food technology. Today, bioreactors are commonly used for increasing the quality of environment. Biological part of treatment is the heart of each domestic wastewater treatment plant. Bioreactors are also used for biogas production, bioremediation techniques or exhaust purification. In this paper we would like to present the idea of bioreactor methods and selected examples of their application in environmental protection. The ceaseless development of basic and technical science is creating innovative ideas for application of bioreactors for changing the quality of environment. New challenges and great potential is still waiting to be proved in research institutions.