バイオフィルムリアクターとは？

バイオフィルムリアクターは、実験室および工業プロセスでバクテリアのコロニーを利用して、酢や酢酸などの物質を生成します。 また、エタノール、乳酸、ブタノール、フマル酸、コハク酸の製造にも使用されます。 バイオフィルムは廃水処理にも定期的に使用されており、バクテリアは水中の有毒物質を吸収または分解できます。 さまざまな種類のバイオフィルム反応器には、膜、流動床、充填床、エアリフト、上向流嫌気性スラッジブランケット反応器が含まれます。

バイオフィルムリアクター内では、細菌細胞は構造マトリックス内で成長し、表面に付着します。 個々の細胞は、電荷または化学的引力によって、またはこの表面近くの栄養素の濃度のために、最初に表面に付着しなければなりません。 細胞は表面に不可逆的に付着してバイオフィルムを形成する必要がありますが、これは細胞外高分子物質（EPS）が生成されるときに起こります。 バイオフィルムがリアクター内で発達し、その中に水路が形成されるため、栄養が地下に到達できます。 栄養素が枯渇すると、EPSの生成に焦点を当てた細胞は、食物のマトリックスを分解し、逃げます。

栄養素、温度、および細胞の性質は、バイオフィルムリアクターの品質に影響します。 膜がガス移動膜上で成長する膜バイオフィルム反応器は、1つのタイプです。 バクテリアは、水素、酸素、メタン、アンモニア、二酸化炭素のいずれかである気相基質を使用します。 硝酸塩、亜硝酸塩、塩素酸塩、臭素酸塩、ヒ酸塩、セレン酸、クロロホルムなどの汚染物質は、このプロセスを通じて無害な製品に還元できます。

連続攪拌タンク反応器で培地を機械的に攪拌しますが、フィルムの支持構造がある場合、混合物を攪拌することはできません。 バクテリアを導入する前に、充填層反応器に最初にサポート材料を充填し、底部から栄養素を供給します。 細菌細胞は、このタイプのバイオフィルムリアクターで急速に成長する傾向があります。 トップベッドリアクターは上部から供給されますが、フィルム内のすべてのセルに栄養分が供給されるわけではありません。 他の反応器には、有毒なフェノール系化学物質の分解に適した流動床や、底部からの空気と2本のチューブ内の液体を混合するエアリフト反応器が含まれます。

水処理では、上向流嫌気性汚泥ブランケット反応器が廃水と産業排水を処理します。 バイオフィルムリアクターを使用して、ガスや臭気を分解することもできます。 全体として、大量の水または液体を高速で処理し、効率的な産業プロセスを作成できます。