Hva er en biofilmreaktor?

En biofilmreaktor bruker kolonier av bakterier i laboratorie- og industrielle prosesser for å produsere stoffer som eddik og eddiksyre. Det brukes også til å lage etanol, melkesyre, butanol, fumarsyre og ravsyre. Biofilm brukes også regelmessig for avløpsrensing, og bakteriene kan enten absorbere eller bryte ned giftige stoffer i vannet. De forskjellige typer biofilmreaktorer inkluderer membran, fluidisert sjikt, pakket sjikt, luftløft og oppstrøms anaerobe slamteppe-reaktorer.

Inne i en biofilmreaktor vokser bakterieceller innenfor en strukturell matrise og fester seg til en overflate. Individuelle celler må først feste seg til en overflate, enten ved elektrisk ladning eller kjemisk tiltrekning, eller på grunn av konsentrasjonen av næringsstoffer nær denne overflaten. Celler må være irreversibelt festet til overflaten for å danne en biofilm, noe som skjer når det produseres ekstracellulære polymere stoffer (EPS). Biofilmer utvikler seg i reaktoren når det dannes vannkanaler i dem, slik at næringsstoffer kan nå undergrunnen. Når næringsstoffer tømmes, bryter celler som fokuserer på å produsere EPS deretter matrisen for mat og for å slippe unna.

Næringsstoffer, temperatur og cellens natur påvirker kvaliteten på en biofilmreaktor. Membranbiofilmreaktorer, der filmen vokser på en gassoverføringsmembran, er en type. Et gassfasesubstrat, som kan være enten hydrogen, oksygen eller metan, ammoniakk eller karbondioksid, brukes av bakteriene. Forurensninger, så som nitrater, nitriter, klorater, bromat, arsenante, selenat og kloroform, kan reduseres til ufarlige produkter gjennom denne prosessen.

Media omrøres mekanisk i en kontinuerlig omrørt tankreaktor, men blandingen kan ikke omrøres når det er en bærende struktur for filmen. En reaktor med fullsatt seng fylles først med bærermaterialer før bakteriene blir introdusert og mates nedenfra og opp med næringsstoffer. Bakterieceller har en tendens til å vokse raskt i denne typen biofilmreaktorer. Toppbedreaktorer mates fra toppen, men ikke hver celle i filmen får næringsstoffene. Andre reaktorer inkluderer fluidisert sjikt, egnet for å bryte ned giftige fenolkjemikalier, og luftløftereaktorer, som blander luft fra bunnen med væske i to rør.

For vannbehandling behandler oppstrømning av anaerobe slamteppeaktorer avløpsvann og industrielt avløp. En biofilmreaktor kan også brukes til å bryte ned gasser så vel som lukt. Totalt sett kan den behandle store mengder vann eller væske med høye hastigheter, og skape en effektiv industriell prosess.