hrvatski

Dinamika biokonverzije u horizontalnom rotirajućem cijevnom bioreaktoru

Horizontalni rotirajuci cijevni bioreaktor (HRCB) je reaktor u kojem su kombinirane karakteristike tankoslojnih bioreaktora i biodisk reaktora. Unutrašnjost HRCB-a ispunjena je pregradnim diskovima u obliku prstenova, koji zajedno sa stijenkom cijevi služe kao nosaci aktivnog sloja biomase. HRCB je horizontalno položen na ležajeve koji omogucavaju rotaciju cijelog bioreaktora. Karakteristike HRCB-a istražene su u nesterilnim uvjetima uzgoja s realnim biološkim sustavom. U tu svrhu uzgojena je združena kultura mikroorganizama na jednostavnoj podlozi (glukoza i kvašcev ekstrakt) u kojoj je odnos C:N:P iznosio 100:10:4. Tijekom eksperimenta, mikrobni je biofilm rastao na stijenci bioreaktora i na diskovima. Dinamika biokonverzije u HRCB-u pracena je izuzimanjem uzoraka s pet mjesta duž bioreaktora. U uzorcima je odredivana koncentracija glukoze kao izvora ugljika, te koncentracija proizvoda metabolizma (etanola i laktata). Biokonverzija je istražena u širokom rasponu procesnih parametara (protok podloge od 1-10 L h-1 i brzina rotacije HRCB-a od 5-30 min-1). Istraživanja su pokazala da se u HRCB-u postiže brza i djelotvorna konverzija glukoze u produkte metabolizma. Brzina potrošnje glukoze uzduž HRCB-a ovisila je o brzini protoka hranjive podloge, dok brzina rotacije bioreaktora nije imala znacajnijeg utjecaja. Potpuna konverzija glukoze u HRCB-u ostvarena je pri brzinama protoka do 6.5 L h-1, uz maksimalnu brzinu od 26 g glukoze po satu i litri korisnog volumena. Kod manjih brzina protoka podloge (1-4 L h-1) pH vrijednost podloge uzduž HRCB-a iznosila je oko 4.0. Kod vecih brzina protoka podloge (6.5 i 10 L h-1), stvarao se izraženiji pH gradijent uzduž HRCB-a koji je iznosio do 2 pH jedinice. Stvaranje pH gradijenta nije znacajnije utjecalo na ucinkovitost konverzije. Dinamika potrošnje glukoze u HRCB-u definirana je modelom kinetike reakcije prvoga reda, no bolje slaganje s eksperimentom pokazao je modificirani Monodov model.

biokonverzija; bioreaktor s biofilmom; horizontalni rotirajući cijevni bioreaktor; matematički modeli

nije evidentirano