[发明专利]用于光化学过程的方法和装置

说明书

本发明涉及用于光化学(例如光催化和/或光合成)过程(特别用于繁殖和制备或水培(优选光养)微生物的方法，其中反应介质(例如水溶液或悬浮液)以曲折方式引入反应器中。此外，本发明涉及用于实施所述方法的装置。

从DE 41 34 813 A1中已知了用于光养微生物的生物反应器，其由玻璃或塑料制成。将培养介质泵送或者以曲折方式通过水平定位的壁板(Stegplatte)向下引导经过该生物反应器。此外，湍流产生机构位于该壁(Steg)中。依照该方法，在顶部引入二氧化碳，使用自然或人工光操作。该生物反应器与该光源成直角定位或追踪其。

此外，从GB 2 235 210 A和DE 196 44 992 C1中还已知了用于光养微生物或用于光催化过程的生物反应器。

从EP 738 686 A1中已知了在生物反应器光催化净化废水，其中将待清洁的液体引导通过由透明塑料制成的多壁板(Stegmehrfachplatte)。为了调节温度，能够使用常规的半透明多壁板。

而且，在WO 98/18903中描述了由具有至少三个带(Gurt)的多壁板制成的有源或无源的可调温的太阳能元件。该反应器内的层交替用于光化学或光合过程。由此，将培养介质以曲折方式向下引入具有密封的前部和水平定位的壁板的密封反应器中。

当然还从例如Florian Manfred“Teilautomatische Generierung von Stromlauf-undfür mechatronische Systeme”(München Tech.Univ.的论文2006)ISBN 10 3-8316-0643-9中已知了阿基米德(Archimedisch)螺旋和达芬奇(Da Vinci)螺线。

此外，从DE 195 07 149 C2中已知了具有槽和用于发电的发电机的水力螺杆。从DE 41 39 134 C2中已知了用于能量转化的水力螺杆。

自然地，力的流体静压平衡称作流体静压佯谬，也称作帕斯卡(Pascal)佯谬。该佯谬描述了这样的现象，液体在容器底部根据该液体的填充高度产生重力压力，但是容器的形状却不受影响。

顶部开口且底部连接的容器称作连通器或连通管。均质流体在这些中具有相同的高度，因为空气压力和重力对该容器具有相等的作用。在非均质液体的情况下，液柱的高度与其比重成反比。

通常，太阳能反应器中的输送是通过常规泵送方法进行的，正如在上述的一些方法中。该程序对反应介质中的微生物产生应激，这是由于高压、负压、强的加速度或挤压所致。受到该应激的作用，大多数光养微生物丧失了其潜在的光合能力。细胞被破坏、损伤和或在其能够完全复原分配给其的该过程之前微生物需要用于再生的时间和/或代谢产物。同样地，大多数光化学过程在该应激下其潜在的光催化能力也受到降低，因为分子被破坏或损伤和/或在其能够完全复原分配给其的该过程之前需要时间和/或额外的氧化剂。

此外，从DE 29 51 700 C2中已知了太阳能发电机，其固定到悬挂在建筑物上的吊臂轴上。

本发明的目的是产生上述类型的方法，其一方面避免了上述缺点，另一方面能使产率或收成(Ernte)在性质上并且尤其是数量上得以提高。

依照本发明的所述方法的特征在于该反应介质的曲折输送是垂直地或以一定角度倾斜地从上到下或以重力方向以及从下到上或逆着重力方向进行至少一次，以及该反应介质引入该反应器中和从其中除去都优选是以连续、没有压力或在反应介质的上表面自由通向大气的方式进行，其中由于该流体静压补偿和趋平补偿，产生对于微生物是无应激的的反应介质流动。使用本发明，第一次可以实现微生物的平缓输送，使得防止了在其制备方法过程中的损害。通过将该反应介质受控引入该上部液面区域中，能够限定通过该反应器单元的该反应介质的流过速度，当然前提是该反应器单元是充满的。该反应介质以曲折方式流动通过该彼此垂直连通的反应器单元。该反应器单元以入口和出口都位于上方的方式彼此连接。该反应器单元朝向顶部完全或部分敞开。通过利用在整个反应器内高度损失最小的流体静压补偿实现了该流过。由于该反应介质在生物太阳能反应器中很大程度上无压力和无重力感输送，因此对反应过程的影响尽可能小。

例如，依照本发明的方法能够用于以下应用领域：

-废水的光化学和/或光合净化

-通过光养微生物将CO₂光合代谢成氧气

-繁殖和制备用于研究目的的光养微生物

-研究光化学和/或光合过程

-繁殖和制备用于食品和食品材料原料的光养微生物