Wat is een biofilmreactor?
Een biofilmreactor gebruikt kolonies van bacteriën in laboratorium- en industriële processen om stoffen zoals azijn en azijnzuur te produceren. Het wordt ook gebruikt om ethanol, melkzuur, butanol, fumaarzuur en barnsteenzuur te maken. Biofilm wordt ook regelmatig gebruikt voor de behandeling van afvalwater en de bacteriën kunnen giftige stoffen in het water opnemen of afbreken. De verschillende soorten biofilmreactoren omvatten membraan, wervelbed, gepakt bed, airlift en upflow anaërobe slibdekenreactoren.
In een biofilmreactor groeien bacteriecellen in een structurele matrix en hechten ze zich aan een oppervlak. Individuele cellen moeten zich eerst hechten aan een oppervlak, hetzij door elektrische lading of chemische aantrekking, hetzij vanwege de concentratie van voedingsstoffen in de buurt van dit oppervlak. Cellen moeten onomkeerbaar aan het oppervlak worden bevestigd om een biofilm te vormen, wat gebeurt wanneer extracellulaire polymere stoffen (EPS) worden geproduceerd. Biofilms ontwikkelen zich in de reactor wanneer zich waterkanalen vormen waardoor voedingsstoffen ondergrondse gebieden kunnen bereiken. Naarmate voedingsstoffen opraken, breken cellen die zich richten op het produceren van EPS de matrix af voor voedsel en om te ontsnappen.
Nutriënten, temperatuur en de aard van de cellen beïnvloeden de kwaliteit van een biofilmreactor. Membraanbiofilmreactoren, waarin de film op een gasoverdrachtsmembraan groeit, zijn van een type. Een substraat in de gasfase, dat waterstof, zuurstof of methaan, ammoniak of koolstofdioxide kan zijn, wordt door de bacteriën gebruikt. Verontreinigingen, zoals nitraten, nitrieten, chloraten, bromaat, arsenante, selenaat en chloroform, kunnen via dit proces worden gereduceerd tot onschadelijke producten.
Media worden mechanisch geroerd in een continu geroerde tankreactor, maar het mengsel kan niet worden geroerd wanneer er een ondersteunende structuur voor de film is. Een gepakt bedreactor wordt eerst gevuld met dragermaterialen voordat de bacteriën worden geïntroduceerd en wordt van onderaf gevoed met voedingsstoffen. Bacteriële cellen hebben de neiging snel te groeien in dit type biofilmreactor. Bovenbedreactoren worden van bovenaf gevoed, maar niet elke cel in de film krijgt de voedingsstoffen. Andere reactoren omvatten een gefluïdiseerd bed, geschikt voor het afbreken van giftige fenolische chemicaliën, en airlift-reactoren, die lucht uit de bodem mengen met vloeistof in twee buizen.
Voor waterbehandeling verwerken anaerobe slibdekenreactoren afvalwater en industriële effluenten. Een biofilmreactor kan ook worden gebruikt om gassen en geuren af te breken. Over het algemeen kan het grote hoeveelheden water of vloeistof met hoge snelheden behandelen, waardoor een efficiënt industrieel proces ontstaat.