Resumen

En la actualidad, el cultivo de microalgas a gran escala y de alta eficiencia es la clave para hacer realidad la tecnología de captura y almacenamiento de carbono (CAC) y la recuperación de recursos biológicos. Mientras tanto, los fotobiorreactores tubulares (PBR) tienen un gran potencial para el cultivo de microalgas debido a su alta productividad. Para mejorar el rendimiento de la mezcla y el efecto de la luz intermitente, se desarrolló un novedoso PBR tubular con el tubo interior tangencial al tubo exterior, cuyos poros de aireación radial están situados a lo largo del tubo interior. La dirección de la aireación, la tasa de aireación, el período del ciclo de luz/oscuridad (L/D), la relación luz-tiempo, la energía cinética turbulenta media (TKE) y el grado de sinergia entre la velocidad y la dirección del campo de luz en el PBR se optimizaron mediante una simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD) y la teoría de la sinergia del campo. Los resultados muestran que una dirección de aireación descendente de 30° y una velocidad de aireación de 0,7 vvm son las más propicias para reducir la zona muerta y mejorar la frecuencia del ciclo luz/oscuridad. En comparación con la RBP de doble tubo concéntrico, la frecuencia del ciclo de luz/oscuridad y el tiempo de luz de la RBP de doble tubo tangente aumentaron en un 78,2 y 36,2% a 1,8 Hz y 47,8%, respectivamente, y la TKE aumentó en un 48,1 de 54 a 80 cm2-s-2. Mientras tanto, la teoría de la sinergia de campo puede ampliarse y aplicarse al diseño de los PBR tubulares de microalgas, y la sinergia media de los gradientes de luz y velocidad a través de la sección transversal aumentó en un 38% hasta 0,69. La estructura de aireación del tubo interior tangencial generó vórtices verticales simétricos entre las zonas claras y oscuras del PBR, lo que mejoró significativamente el rendimiento de la mezcla y el efecto de luz intermitente. Este novedoso diseño puede proporcionar un microambiente más adecuado para el cultivo de microalgas y es prometedor para aplicaciones de recuperación de recursos biológicos y para mejorar el rendimiento de las microalgas.

• Materias:Polímeros Aguas marinas Microorganismos Técnica In Vitro Arqueas Desechos
• Subjects:Polymers Sea-water Microorganisms In Vitro Technique Archeas waste
• Palabras claves:frecuencia del ciclo oscuro, teoría de la sinergia de campo, cultivo de microalgas, tubo pbr, efectos de la luz, tasa de aireación, nuevo tubo pbr, rendimiento de las microalgas, direcciones de aireación hacia abajo, vórtice vertical simétrico
• Keywords:dark cycle frequency, field synergy theory, microalgal cultivation, tube pbr, light effects, aeration rate, novel tube pbr, yield of microalgae, downwards aeration directions, symmetrical vertical vortex