Hvad er en biofilmreaktor?
En biofilmreaktor bruger kolonier af bakterier i laboratorie- og industrielle processer til at producere stoffer som eddike og eddikesyre. Det bruges også til fremstilling af ethanol, mælkesyre, butanol, fumarsyre og ravsyre. Biofilm bruges også regelmæssigt til spildevandsrensning, og bakterierne kan enten absorbere eller nedbryde giftige stoffer i vandet. De forskellige typer af biofilmreaktorer inkluderer membran, fluidiseret leje, pakket bed, luftløft og opstrømning af anaerobe slamteppetreaktorer.
Inde i en biofilmreaktor vokser bakterieceller inden for en strukturel matrix og klæber til en overflade. Individuelle celler skal først fastgøres til en overflade, enten ved elektrisk ladning eller kemisk tiltrækning, eller på grund af koncentrationen af næringsstoffer nær denne overflade. Celler skal fastgøres irreversibelt til overfladen for at danne en biofilm, hvilket sker, når der produceres ekstracellulære polymere stoffer (EPS). Biofilmer udvikler sig i reaktoren, når der dannes vandkanaler i dem, så næringsstoffer kan nå underjordiske områder. Når næringsstoffer udtømmes, nedbryder celler, der fokuserer på at producere EPS, derefter matrixen til mad og for at undslippe.
Næringsstoffer, temperatur og cellernes art påvirker kvaliteten af en biofilmreaktor. Membranbiofilmreaktorer, hvor filmen vokser på en gasoverførselsmembran, er en type. Et gasfasesubstrat, der enten kan være brint, ilt eller methan, ammoniak eller kuldioxid, bruges af bakterierne. Forurenende stoffer, såsom nitrater, nitriter, chlorater, bromat, arsenante, selenat og chloroform, kan reduceres til ufarlige produkter gennem denne proces.
Medier omrøres mekanisk i en kontinuerlig omrørt tankreaktor, men blandingen kan ikke omrøres, når der er en bærende struktur for filmen. En pakket bedreaktor fyldes først med understøttelsesmaterialer, inden bakterierne indføres og fodres nedenfra med næringsstoffer. Bakterieceller har en tendens til at vokse hurtigt i denne type biofilmreaktor. Reaktorer i øverste leje fodres ovenfra, men ikke hver eneste celle i filmen får næringsstofferne. Andre reaktorer inkluderer fluidiseret leje, der er egnet til at nedbryde giftige fænoliske kemikalier og luftløftereaktorer, som blander luft fra bunden med væske i to rør.
Til vandbehandling behandler opstrømning af anaerob slamtæppetreaktorer spildevand og industriel spildevand. En biofilmreaktor kan også bruges til at nedbryde gasser såvel som lugt. Generelt kan det behandle store mængder vand eller væske i høje hastigheder og skabe en effektiv industriel proces.