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LABTOOL: Neuentwicklung eines Multifunktionsreaktors

Als die Firma Bio-H2 Umwelt GmbH 2004 die Forschungsarbeiten im Bereich der Biomasse- und Biogastechnologien begann, standen die Wissenschaftler schnell vor der Problematik, keine geeigneten Laborreaktoren für ihre Arbeit zur Verfügung zu haben. Im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelten sie aufbauend auf den Erfahrungen, die Sie beim Bauen von Zwischenlösungen und ersten Reaktoren erworben hatten, ein eigenes Bioreaktor-Multifunktionssystem. Ziel der Entwicklung war es insbesondere, gängige Verfahren der Anaerobtechnik, wie z.B. Anaerobfilter, Rührkesselfermenter und Perkolationsverfahren simulieren zu können.

Eine zentrale Anforderung an den Reaktor ist dessen Dichtigkeit, nicht zuletzt da austretendes Gas ein Sicherheitsrisiko darstellt. In Weiterentwicklung zu ersten Reaktoren, bei denen der Deckel mithilfe von Schrauben befestigt wurde, wird die Abdichtung jetzt mithilfe einer speziell entwickelten Spannkette sowie eines Dichtungsrings garantiert. So wird Zeit gespart, die zuvor für regelmäßige Kontrollen eingeplant werden musste. Gleichzeitig wird die Säuberung des Reaktors erleichtert.

Der modulare Aufbau ermöglicht es, verschiedene Elemente nach dem Baukastenprinzip zu verbauen, wodurch die Funktion des Systems je nach Wunsch geändert werden kann. So dient beispielsweise eine Siebkartusche, die in den Reaktor eingebracht wird, zur Befüllung mit festem Substrat, sodass Perkolationsverfahren simuliert werden können. Die Kartusche kann weiterhin genutzt werden, um Füllkörper einzubringen, sodass sich ein Anaerobfilter ergibt.

Montiert man hingegen das eigens entwickelte Rührwerk, entsteht ein Rührkesselreaktor. Alternativ kann eine Laborpumpe, die speziell für diese Anwendungen entwickelt wurde eingebaut werden, um eine hydraulische Durchmischung zu realisieren.

Abgerundet wird das Baukastensystem mit eigens entwickelten Gaszählern zur quantitativen Erfassung des gebildeten Biogases. Somit ergibt sich ein Komplettsystem, das kaum Wünsche offen lässt und sehr komfortabel in der Handhabung ist.

Zukünftig werden weitere Module entwickelt. Darunter befindet sich ein Einsatz, auf dem bis zu 24 Petrischalen platziert werden können. Geplant ist, den Reaktor als beheizte Klimakammer bzw. als Kultivierungsschrank in Laboren einsetzen zu können. Somit fungiert das System auch als Brutschrank zur Kultivierung von Mikroorganismen.

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Automatisierte Auswertung

Der Multifunktionsreaktor wird über eine App auf dem Smartphone oder Tablet gesteuert. Bei einem Gestell-System, das mehrere Reaktoren umfasst, kann ein zusätzliches Display montiert werden. Anschauliche Diagramme, Angaben zu Prozessverläufen und Projektberichte können über eine App direkt heruntergeladen werden. Als Basis dienen hierfür die Berechnungen, die in der VDI-4630 erwähnt werden. All dies wird automatisch durchgeführt und ermöglicht dem Anwender, stets einen Überblick über den Prozessverlauf zu haben, was eine enorme Zeitersparnis bedeutet.