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化工資訊
羅姆寶克力®模塑料助Algoliner革新微藻養(yǎng)殖技術(shù)
2022-06-20
• 快速、經(jīng)濟、高效地建造光生物反應(yīng)器
• “移動工廠”+寶克力®模塑料制造管材,降低藻類反應(yīng)器的環(huán)境足跡
• 羅姆PMMA具備卓越透光度且可完全回收,有助于高效生產(chǎn)可持續(xù)生物質(zhì)
德國Algoliner公司以羅姆PLEXIGLAS®寶克力®為原料,以卡車為“工廠”,在現(xiàn)場生產(chǎn)并安裝的方式,徹底改變了藻類反應(yīng)器的建造過程??ㄜ嚴锏脑O(shè)備不斷擠出PLEXIGLAS®寶克力®管材。這些長管從軌道上滑落,只需簡單幾步,就可安裝到支架上。一個微藻養(yǎng)殖場就此組裝完成。
Algoliner創(chuàng)始人兼執(zhí)行合伙人Hans Väth表示:“我們的移動擠出設(shè)備幾乎能夠在任何地方快速安裝封閉式光生物反應(yīng)器,有助于降低成本并節(jié)約資源。我們用寶克力® 7H模塑料來生產(chǎn)各種長度的管材。這種材料非常輕,長達100米的管材也僅需一人即可安裝?!?br />
微藻:未來的明星原材料
許多人認為,微藻是未來最重要的原材料之一,培育這些快速生長的生物,可以在不占農(nóng)業(yè)空間的情況下產(chǎn)生大量生物質(zhì)(能用于燃料或工業(yè)原料的有機體)。微生物只需陽光、二氧化碳和少量水便可生長,作為食品和動物飼料的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)來源,它們還含有用于制藥和化工行業(yè)的活性成分。藻類生物質(zhì)也可以用于生成能源,或用作制造生物塑料的原材料。羅姆寶克力®模塑料為氣候友好型技術(shù)做出了卓越貢獻。
移動工廠,即產(chǎn)即用
通常,建造一套藻類反應(yīng)器需要采購笨重的玻璃管,裝箱打包后經(jīng)歷長途運輸,到目的地后采用復(fù)雜的工藝將其組裝在一起。Väth發(fā)現(xiàn),與這種方式相比,直接在現(xiàn)場擠出所需長度的標準化塑料管,會更具可持續(xù)性。他表示:“移動工廠有助于節(jié)約能源、降低碳排放和勞動成本?!?br /> 寶克力®——創(chuàng)新型藻類反應(yīng)器的優(yōu)勢材料
Väth很快就找到了合適的塑料。這位擁有工程學(xué)位、專攻塑料技術(shù)的執(zhí)行合伙人表示:“我認為, PMMA材料是我實現(xiàn)這一項目的唯一選擇?!彼忉尩溃骸皩毧肆?#174;具備非凡的透光度,這對藻類生長至關(guān)重要。此外,它是一種壽命很長并且可完全回收的可持續(xù)材料?!?br /> Algoliner開發(fā)了一種專利懸掛系統(tǒng),該系統(tǒng)配有支架,可以懸掛和連接管材,這些管材的規(guī)格經(jīng)過特別優(yōu)化——壁厚和重量分別低至1毫米和250克/米。
Väth及其團隊開展了一系列實驗,解除了對PMMA熱膨脹性能和輪緣可能開裂的疑慮。事實證明,寶克力®管材不僅十分穩(wěn)定,而且擁有足夠的彈性來抵償不均勻處或輕微振動可能產(chǎn)生的后果。Väth說:“寶克力®管材幾乎可以像軟管一樣自由平移?!庇捎谄洫毺匦螤?,管材的剛性也很好。因此,與傳統(tǒng)的光生物反應(yīng)器設(shè)計相比,這種設(shè)備用到的支撐元件更少。
專用于擠出工藝的寶克力® 7H模塑料
這些管材由寶克力® 7H模塑料擠出而成,輪緣則由寶克力® 8N注塑而成。這兩個元件通過羅姆旗下基于MMA/PMMA的粘合劑ACRIFIX®連接在一起。羅姆模塑料業(yè)務(wù)部高級業(yè)務(wù)經(jīng)理Heinz Schubkegel表示:“寶克力® 7H具有優(yōu)異的熔體粘度和熱變形溫度,為管材擠出和技術(shù)指標提供了均衡性能。與所有透明寶克力®模塑料一樣,它的透光度高達92%,還具備出色的抗紫外線和耐候性,即使在戶外也能保持透明,不會變黃?!边@為喜光藻類提供了理想的生長條件,同時也保證了反應(yīng)器較長的使用壽命。
“smartPBR” 研究項目
然而,世界上有一些地區(qū)缺乏光照,例如冰島,冬季漫長而黑暗,自然光甚至不足以讓藻類生長。藻類過度生長同樣是一個問題,因為管內(nèi)產(chǎn)生的生物質(zhì)越多,藻類的密度就越大,顏色也越深。因此,需要使用可控人造光,有針對性地促進或減緩藻類生長。
目前,Algoliner正在與德國達姆施塔特工業(yè)大學(xué)自適應(yīng)照明系統(tǒng)和視覺處理實驗室合作,為光生物反應(yīng)器開發(fā)基于人工智能的照明概念。德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)與氣候行動部將這個名為“smartPBR”的研究項目作為其中小企業(yè)中央創(chuàng)新計劃(ZIM)的一部分,予以支持。Väth解釋道:“自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)可確保所有參數(shù)以最佳方式協(xié)同工作,因此可將電燈用作額外光源,根據(jù)天氣狀況或在供電成本較低時使用。”
Algoliner專利懸掛型材還有第二個功能,即用作LED燈串的通道,提高設(shè)備的照明集成效率。三分之一的光束直接向下射入管中,還有三分之一的光束照亮每根相鄰的管材。Väth表示:“側(cè)面照明系統(tǒng)有很大的散射損失,我們的燈光引導(dǎo)系統(tǒng)可以提高30%-50%的照明效率。PLEXIGLAS®管材擁有卓越的透光度,顯著提高照明效率,從而提高了微藻產(chǎn)量?!?br />
回收無憂,更可持續(xù)
Algoliner公司為自己設(shè)定了一項標準——使用低能耗、低材料消耗以及可回收環(huán)保材料來降低光生物反應(yīng)器的環(huán)境足跡。Väth堅稱:“PLEXIGLAS®是最可持續(xù)的解決方案?!彼壳罢陂_展生命周期分析(LCA)證明這一觀點。
該公司藻類反應(yīng)器的所有組件均采用寶克力®模塑料制成,因此在設(shè)備生命周期結(jié)束時可以一起回收?;厥账貌牧峡梢苑纸獬善湓蓟瘜W(xué)成分或直接在熱塑性工藝中完全重復(fù)使用。羅姆模塑料業(yè)務(wù)部全球可持續(xù)管理負責人Sven Schröbel表示:“可持續(xù)產(chǎn)品設(shè)計顯著提高了可回收性,因為在回收過程之前,無需費力分離出其他塑料。”目前,Algoliner的管材擠出廢料被以熱塑性工藝直接加工成輪緣,進行循環(huán)利用。Schröbel說道:“Algoliner的理念是一個極佳范例,表明了采用巧妙的產(chǎn)品設(shè)計和選擇耐用的PLEXIGLAS®材料可以提高最終產(chǎn)品的可持續(xù)性,即‘可持續(xù)設(shè)計’?!?br />
特殊輪緣,衛(wèi)生耐用
管材之間的接頭是傳統(tǒng)生物反應(yīng)器中的問題區(qū)域,因為容易形成沉積物,為污染生物質(zhì)的細菌提供了理想的生長條件。Algoliner使用寶克力®模塑料生產(chǎn)出透明輪緣,并且采用內(nèi)凸注塑工藝形成密封,不會出現(xiàn)死流區(qū)域,很大程度上防止了污染。PMMA擁有完全光滑的表面,使得生物膜很難在管中形成,這是另一項衛(wèi)生優(yōu)勢。盡管如此,當培育用于食品生產(chǎn)的微藻時,該系統(tǒng)仍需頻繁清潔。寶克力®具備出色的表面硬度和耐刮擦性,方便球形刷在管內(nèi)自由移動,不會損壞管材。
微藻:未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的希望
Algoliner正在開展多個研究項目,不斷推進這項微藻養(yǎng)殖技術(shù)。該公司執(zhí)行合伙人Väth表示:“我們收到了來自世界各地的咨詢。例如,在澳大利亞,水資源短缺使農(nóng)業(yè)難以發(fā)展;在印度,人們對在小塊土地上生產(chǎn)大量生物質(zhì)很感興趣。此外,瑞士聯(lián)邦農(nóng)業(yè)辦公室正在使用Algoliner反應(yīng)器開展研究項目,希望通過在飼料中添加微藻來減少畜牧業(yè)甲烷排放?!边@些微生物擁有巨大的應(yīng)用潛力,可以幫助我們應(yīng)對未來發(fā)展的一些重大挑戰(zhàn)。
可持續(xù)性能翻倍:Algoliner開發(fā)了一項用于藻類反應(yīng)器的開創(chuàng)性技術(shù)。該公司采用寶克力®模塑料制造光生物反應(yīng)器,以節(jié)約資源的方式培育微藻。寶克力®模塑料是一種經(jīng)久耐用的可回收材料。
寶克力®具備優(yōu)異的透光度、抗紫外線和耐候性以及較長的使用壽命,是制造光生物反應(yīng)器材料的理想選擇。
在“smartPBR”研究項目中,Algoliner正在與德國達姆施塔特工業(yè)大學(xué)合作開發(fā)一種基于人工智能的光生物反應(yīng)器照明概念。寶克力®管材擁有卓越的透光度,可確保照明效率,從而提高微藻產(chǎn)量。
帶有集成LED照明系統(tǒng)的Algoliner試驗反應(yīng)器。三分之一的光束直接向下射入管中,還有三分之一的光束照亮每根相鄰的管材。PLEXIGLAS®管材擁有卓越的透光度,可提高30%-50%的照明效率,從而提高微藻產(chǎn)量。
Algoliner在卡車上裝載移動擠出設(shè)備,能夠以快速、經(jīng)濟的方式制作安裝微藻光生物反應(yīng)器,同時節(jié)約資源。所需長度的管材采用寶克力® 7H模塑料擠出而成。寶克力® 7H具有優(yōu)異的熔體粘度和熱變形溫度,為管材擠出和技術(shù)型材提供了均衡性能。
文中所有圖片:© Algoliner
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羅姆是全球領(lǐng)先的甲基丙烯酸酯生產(chǎn)商之一,共有14 個生產(chǎn)基地,約3,500 名員工。我們在德國、中國、美國、墨西哥和南非都擁有分支機構(gòu),在甲基丙烯酸酯化學(xué)領(lǐng)域中擁有超過 80年經(jīng)驗,并擁有一個強大的技術(shù)平臺。我們的知名品牌包括PLEXIGLAS®寶克力®、ACRYLITE®、MERACRYL®、DEGALAN® 和 DEGAROUTE®帶格璐®和CYROLITE®,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于涂料、汽車、電子、照明、建筑和醫(yī)療健康等行業(yè)。
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