Co je to biofilmový reaktor?
Biofilmový reaktor využívá kolonie bakterií v laboratorních a průmyslových procesech k výrobě látek, jako je ocet a kyselina octová. Používá se také k výrobě ethanolu, kyseliny mléčné, butanolu, kyseliny fumarové a kyseliny jantarové. Biofilm se také pravidelně používá k čištění odpadních vod a bakterie mohou absorbovat nebo rozkládat toxické látky ve vodě. Mezi různé druhy biofilmových reaktorů patří membránové, fluidní lože, náplňové lože, vzdušný výtah a anaerobní kalové reaktory proti proudu.
Uvnitř biofilmového reaktoru rostou bakteriální buňky ve strukturální matrici a ulpívají na povrchu. Jednotlivé buňky se musí nejprve připojit k povrchu, buď elektrickým nábojem nebo chemickou přitažlivostí, nebo kvůli koncentraci živin v blízkosti tohoto povrchu. Buňky musí být nevratně připojeny k povrchu, aby vytvořily biofilm, ke kterému dochází, když jsou produkovány extracelulární polymerní látky (EPS). Biofilmy se v reaktoru vyvíjejí jako vodní kanály, které uvnitř nich tvoří, takže živiny se mohou dostat do podpovrchových oblastí. Když jsou živiny vyčerpány, buňky, které se zaměřují na produkci EPS, poté štěpí matrici na jídlo a na útěk.
Živiny, teplota a povaha buněk ovlivňují kvalitu biofilmového reaktoru. Membránové biofilmové reaktory, ve kterých film roste na membráně pro přenos plynu, jsou jeden typ. Bakterie používá substrát v plynné fázi, kterým může být buď vodík, kyslík nebo metan, amoniak nebo oxid uhličitý. Kontaminanty, jako jsou dusičnany, dusitany, chlorečnany, bromičnany, arsenanty, selenáty a chloroform, mohou být tímto postupem redukovány na neškodné produkty.
Média jsou mechanicky míchána v kontinuálním míchaném tankovém reaktoru, ale směs nemůže být protřepávána, když existuje nosná struktura pro film. Reaktor s náplňovým ložem je nejprve naplněn podpůrnými materiály před zavedením bakterií a je napájen zdola nahoru živinami. Bakteriální buňky mají tendenci rychle růst v tomto typu biofilmového reaktoru. Reaktory s nejvyšším ložem jsou napájeny shora, ale ne každá buňka ve filmu dostává živiny. Mezi další reaktory patří fluidní lože, vhodné pro štěpení toxických fenolových chemikálií, a vzduchové reaktory, které mísí vzduch ze dna s kapalinou ve dvou zkumavkách.
Při úpravě vody zpracovací anaerobní kalové reaktory zpracovávají odpadní vody a průmyslové odpadní vody. Biofilmový reaktor lze také použít k rozkladu plynů a zápachů. Celkově dokáže zpracovat velké objemy vody nebo tekutiny vysokou rychlostí a vytvořit tak efektivní průmyslový proces.