Bioreaktor

DE 102010020231 A1 UPAB: 20101130 NOVELTY - The bioreactor (1) for the conversion of an educt to a product using an biocatalyst, which is reversibly immobilized on and/or in a controllable carrier material (3), comprises a tubular reactor chamber (2), and a supporting body, which is a part of a reactor wall and/or a mounting part and a filling body arranged in the bioreactor during the catalyzed reaction. The carrier material is bound on the surface of the supporting body, and forms a microscale surface layer of the supporting body, where the layer thickness of the microscale surface layer is 20 mu m or less. DETAILED DESCRIPTION - The bioreactor (1) for the conversion of an educt to a product using an biocatalyst, which is reversibly immobilized on and/or in a controllable carrier material (3), comprises a tubular reactor chamber (2), and a supporting body, which is a part of a reactor wall and/or a mounting part and a filling body arranged in the bioreactor during the catalyzed reaction. The carrier material is bound on the surface of the supporting body, and forms a microscale surface layer of the supporting body, where the layer thickness of the microscale surface layer is 20 mu m or less. The carrier material forms a nanoscale surface layer of the supporting body, and is chemically, physically and/or mechanically fixed. The carrier material is fixed to an inner lateral surface of the reactor wall limiting the reactor chamber. The carrier material is bound on a cell fabric, polyethylene film or polypropylene film. The release of the biocatalyst by and/or from the carrier material or the immobilization of the biocatalyst on and/or in the carrier material is controllable by a change of the environmental conditions of the carrier material. The carrier material is fixed onto the supporting body for increasing the mechanical stability on and/or in the supporting body with high mass stability of the carrier material. USE - Bioreactor for the conversion of an educt to a product using a biocatalyst for the chemical and pharmaceutical industry. ADVANTAGE - The bioreactor ensures simple and cost-effective conversion of the educt to the product with high mechanical stability and high service life, and reduces the formation of unwanted by-products, emissions and waste materials

Entwicklung und Kombination von innovativen Systemkomponenten aus Verfahrenstechnik, Informationstechnologie und Keramik zu einer nachhaltigen Schlüsseltechnologie für Wasser- und Stoffkreisläufe: Komplett - water recycling systems ; Abschlussbericht

Derzeit haben rd. 1,1 Mrd. Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser und ca. 2,5 Mrd. Menschen keinen Zugang zu sanitären Einrichtungen. Neben diesem weltweiten Bevölkerungsanteil, dem keine Ver- und Entsorgungsstrukturen zur Verfügung stehen und deren humanitäre Grundbedürfnisse nicht erfüllt werden, gibt es weltweit auch immer mehr Regionen, in denen Wassermangel und unzureichende Qualität von Wasserressourcen den Wassergebrauch in Zukunft beeinträchtigen werden. Nach Prognosen der UNESCO werden bis Mitte des laufenden Jahrhunderts, je nach betrachtetem Szenario, zwischen 2 und 7 Milliarden Menschen weltweit unter Wassermangel leiden. Davon sind insbesondere auch Regionen betroffen, in denen neben der einheimischen Bevölkerung auch Touristen versorgt werden müssen, deren Wasserbedarf mit 400 L/Person und Tag und mehr kalkuliert werden muss. Die Bereitstellung von hygienisch einwandfreiem Wasser ist folglich lokal bzw. regional auch in Mittel- und Südeuropa eine der großen Zukunftsaufgaben. Die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser kann hierbei einen entscheidenden Beitrag liefern. Im KOMPLETT-Projekt wurden die Abwasserteilströme Grauwasser und Schwarzwasser aufbereitet und ein hoch technisiertes Konzept zur fast vollständigen Schließung von Stoff- und Wasserkreisläufen auf der Basis der best-verfügbaren Technologien - unter Einbeziehung unterschiedlicher Fachdisziplinen mit bislang geringen Berührungspunkten - entwickelt. Das Projekt wurde in den Jahren 2005 - 2009 vom BMBF gefördert und setzte sich aus einer Vorversuchs-, Technikums- und Pilotphase zusammen. In der ersten Projektphase wurden neben umfangreichen Literaturrechen seit Sommer 2006 Versuche zur Charakterisierung der beiden Abwasserfraktionen durchgeführt. In zusätzlichen Laborversuchen erfolgte die Beurteilung und Optimierung einzelner Anlagenkomponenten, insbesondere der biologischen Behandlung der beiden Teilströme Grau- und Schwarzwasser. Weiterhin wurden in dieser Projektphase Vorversuche zur Kompostierung der im Projektkontext anfallenden Feststoffe durchgeführt und neuartige Sanitärprodukte entwickelt. Im Rahmen der Technikumsphase wurde eine Versuchsanlage im halbtechnischen Maßstab zur Aufbereitung der beiden Teilströme über einen Zeitraum von ca. 10 Monaten mit "realem" Grauwasser und Schwarzwasser eines Wohnblocks in Kaiserslautern betrieben. Neben biologischen Behandlungsstufen wurden Verfahrensstufen zur weitergehenden chemisch-physikalischen Wasseraufbereitung sowie zur Desinfektion und Elimination von Spurenstoffen erprobt. Parallel fanden Funktionstests der Sanitärprodukte statt, das intelligente Diagnosesystem sowie die intuitive Visualisierung wurde entwickelt und Versuche zur Vermikompostierung der anfallenden Reststoffe durchgeführt. In der abschließenden Untersuchungsphase erfolgte der Betrieb der Aufbereitungsanlagen im Pilotmaßstab auf dem Gelände des Fraunhofer-Institut UMSICHT in Oberhausen mit Teilströmen aus einem Institutsgebäude und dem nahegelegenen Freizeit- und Shopping Center CentrO. Hier wurden die Systeme der Sanitär- und Aufbereitungstechnik sowie der Verwertung und Visualisierung vollständig gekoppelt sowie der Schwarzwasserkreislauf vollständig (Wiederverwendung des aufbereiteten Schwarzwassers zur Toiletten- und Urinalspülung) und der Grauwasserkreislauf weitgehend vollständig geschlossen (Wiederverwendung des aufbereiteten Grauwassers für Duschen und Waschmaschinen). Somit konnte u.a. die Problematik der Anreicherung von nicht abgebauten Substanzen in beiden Kreisläufen untersucht werden. Zur Abschätzung des Wiederverwendungspotenzials wurden zusätzlich Akzeptanzerhebungen zu Wasserrecyclingmaßnahmen durchgeführt. Abschließend erfolgten eine Kostenanalyse des KOMPLETT-Systems sowie ein Vergleich der sich ergebenden Kosten zur herkömmlichen Wasserver- und Entsorgungstechnik. Des Weiteren wurden - soweit möglich - Kostenvergleiche zu Parallelprojekten durchgeführt