Spiediena aļģu fotobioreaktors: 10 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Pirms iedziļināties šajā pamācībā, es vēlos mazliet vairāk paskaidrot, kas ir šis projekts un kāpēc es izvēlējos to īstenot. Lai gan tas ir nedaudz garš, es aicinu jūs, lūdzu, izlasīt to, jo daudzumam no tā, ko es daru, nebūs jēgas bez šīs informācijas.

Pilns šī projekta nosaukums būtu spiediena aļģu fotobioreaktors ar autonomu datu vākšanu, taču tas būtu mazliet garš kā nosaukums. Fotobioreaktora definīcija ir šāda:

"Bioreaktors, kas izmanto gaismas avotu, lai audzētu fototrofiskos mikroorganismus. Šie organismi izmanto fotosintēzi, lai no gaismas un oglekļa dioksīda iegūtu biomasu, un tajā ietilpst augi, sūnas, makroaļģes, mikroaļģes, zilaļģes un purpursarkanās baktērijas."

Mans reaktora iestatījums tiek izmantots saldūdens aļģu audzēšanai, bet to var izmantot citiem organismiem.

Ņemot vērā mūsu enerģijas krīzi un klimata pārmaiņu problēmas, tiek pētīti daudzi alternatīvi enerģijas avoti, piemēram, saules enerģija. Tomēr es uzskatu, ka mūsu pāreja no atkarības no fosilā kurināmā uz videi draudzīgākiem enerģijas avotiem notiks pakāpeniski, jo mēs nevaram ātri pilnībā pārveidot ekonomiku. Biodegviela var kalpot kā atspēriena punkts, jo daudzas automašīnas, kuras izmanto fosilo kurināmo, var viegli pārveidot par biodegvielu. Kas ir biodegviela, ko jūs jautājat?

Biodegviela ir degviela, kas ražota, izmantojot bioloģiskos procesus, piemēram, fotosintēzi vai anaerobo šķelšanu, nevis ģeoloģiskos procesus, kas rada fosilo kurināmo. Tos var izgatavot, izmantojot dažādus procesus (kurus es šeit sīkāk neaprakstīšu). Divas izplatītas metodes ir pāresterificēšana un ultraskaņas apstrāde.

Pašlaik augi ir lielākais biodegvielas avots. Tas ir nozīmīgi, jo, lai radītu biodegvielai nepieciešamās eļļas, šiem augiem jāiziet fotosintēze, lai saules enerģiju uzglabātu kā ķīmisko enerģiju. Tas nozīmē, ka, sadedzinot biodegvielu, izplūstošās emisijas samazinās līdz ar oglekļa dioksīdu, ko augi bija absorbējuši. Tas ir pazīstams kā oglekļa neitrāls.

Izmantojot pašreizējās tehnoloģijas, kukurūzas augi var dot 18 galonu biodegvielas uz hektāru. Sojas pupas dod 48 galonus, bet saulespuķes - 102. Ir arī citi augi, bet neviens nav salīdzināms ar aļģēm, kas var dot no 5 000 līdz 15 000 galonu uz akru (atšķirības ir saistītas ar aļģu sugām). Aļģes var audzēt atklātos dīķos, kas pazīstami kā sacīkšu ceļi, vai fotobioreaktoros.

Tātad, ja biodegviela ir tik lieliska un to var izmantot automašīnās, kurās tiek izmantots fosilais kurināmais, kāpēc mēs to nedarām vairāk? Izmaksas. Pat ar lielu aļģu eļļas ražu biodegvielas ražošanas izmaksas ir daudz augstākas nekā fosilā kurināmā. Es izveidoju šo reaktora sistēmu, lai noskaidrotu, vai es varētu uzlabot fotobioreaktora efektivitāti, un, ja tas darbojas, manu ideju var izmantot komerciālos lietojumos.

Šeit ir mana koncepcija:

Pievienojot spiedienu fotobioreaktoram, es varu palielināt oglekļa dioksīda šķīdību, kā aprakstīts Henrija likumā, kas nosaka, ka nemainīgā temperatūrā noteiktas gāzes daudzums, kas izšķīst noteikta veida un tilpuma šķidrumā, ir tieši proporcionāls šīs gāzes daļējais spiediens līdzsvarā ar šo šķidrumu. Daļējs spiediens ir attiecīgā savienojuma spiediens. Piemēram, slāpekļa gāzes daļējais spiediens jūras līmenī ir 0,78 atm, jo tas ir slāpekļa procentuālais daudzums gaisā.

Tas nozīmē, ka, palielinot oglekļa dioksīda koncentrāciju vai palielinot gaisa spiedienu, es palielināšu izšķīdušā CO2 daudzumu bioreaktorā. Šajā iestatījumā es mainīšu tikai spiedienu. Es ceru, ka tas ļaus aļģēm vairāk pakļauties fotosintēzei un ātrāk augt.

ATRUNA: Šis ir eksperiments, ko es pašlaik veicu, un es šī raksta laikā nezinu, vai tas ietekmēs aļģu ražošanu. Sliktākajā gadījumā tas jebkurā gadījumā būs funkcionāls fotobioreaktors. Mana eksperimenta ietvaros man jāuzrauga aļģu augšana. Šim nolūkam es izmantošu CO2 sensorus ar Arduino un SD karti, lai apkopotu un saglabātu datus, kurus es varētu analizēt. Šī datu vākšanas daļa nav obligāta, ja vēlaties vienkārši izveidot fotobioreaktoru, bet es sniegšu norādījumus un Arduino kodu tiem, kas to vēlas izmantot.

1. solis: materiāli

Tā kā datu vākšanas daļa nav obligāta, es sadalīšu materiālu sarakstu divās sadaļās. Arī mana iestatīšana rada divus fotobioreaktorus. Ja vēlaties tikai vienu reaktoru, vienkārši izmantojiet pusi no materiāliem, kas pārsniedz 2 (šajā sarakstā būs norādīts numurs vai materiāli, kam seko izmēri, ja tādi ir). Es arī pievienoju saites uz noteiktiem materiāliem, kurus varat izmantot, taču iesaku pirms pirkšanas veikt izpēti par cenām, jo tās var mainīties.

Fotobioreaktors:

• 2 - 4,2 galonu ūdens pudele. (Izmanto ūdens padevei. Pārliecinieties, vai pudele ir simetriska un tai nav iebūvēta roktura. Tai jābūt arī atkārtoti noslēdzamai.
• 1 - RGB LED sloksne (15 līdz 20 pēdas jeb uz pusi mazāk vienam reaktoram. Nav jābūt individuāli adresējamam, taču pārliecinieties, vai tam ir savs kontrolieris un barošanas avots)
• 2–5 galonu tilpuma akvārija burbuļi + aptuveni 2 pēdas caurules (parasti komplektā ar burbuļvannu)
• 2 - svars burbuļu caurulēm. Es tikko izmantoju 2 mazus akmeņus un gumijas lentes.
• 2 pēdas - 3/8 collu plastmasas caurule ar iekšējo diametru
• 2 - 1/8 "NPT velosipēdu vārsti (Amazon saite vārstiem)
• 1 caurule - 2 daļas epoksīda
• Aļģu iesācēju kultūra
• Ūdenī šķīstošs augu mēslojums (es izmantoju MiracleGro zīmolu no Home Depot)

Svarīga informācija:

Pamatojoties uz startera kultūras koncentrāciju, jums būs nepieciešams vairāk vai mazāk uz reaktora jaudu. Savā eksperimentā es veicu 12 takas pa 2,5 galoniem katrā, bet sāku tikai ar 2 ēdamkarotēm. Man vienkārši bija jāaudzē aļģes atsevišķā tvertnē, līdz man bija pietiekami. Arī sugām nav nozīmes, bet es izmantoju Haematococcus, jo tās ūdenī izšķīst labāk nekā pavedienu aļģes. Šeit ir saite uz aļģēm. Kā jautru blakus eksperimentu es varētu kādreiz iegādāties bioluminiscējošās aļģes. Es redzēju, ka tas notiek dabiski Puertoriko, un tie izskatījās patiešām forši.

Turklāt, iespējams, šī ir mana ceturtā dizaina atkārtošana, un es esmu mēģinājis padarīt izmaksas pēc iespējas zemākas. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc tā vietā, lai radītu spiedienu ar faktisku kompresoru, es izmantošu mazus akvārija burbuļus. Tomēr tiem ir mazāks spēks un tie var pārvietot gaisu ar spiedienu aptuveni 6 psi plus ieplūdes spiedienu.

Es atrisināju šo problēmu, iegādājoties gaisa burbuļus ar ieplūdes cauruli, kurai varu pievienot caurules. No turienes es saņēmu 3/8 collu caurules mērījumus. Burbuļvada ieplūde ir pievienota caurulēm, bet otrs - reaktorā. Tas pārstrādā gaisu, lai es varētu arī izmērīt oglekļa dioksīda saturu, izmantojot savus sensorus. Komerciālajām lietojumprogrammām, iespējams, būs tikai stabila gaisa padeve, ko izmantot un izmest. Šeit ir saite uz burbuļiem. Tie ir daļa no jums nevajadzīga akvārija filtra. Es tos izmantoju tikai tāpēc, ka izmantoju vienu Mani mājdzīvnieki zvejo. Iespējams, ka tiešsaistē varat atrast tikai burbuļvannu bez filtra.

Datu vākšana:

• 2 - Vernier CO2 sensori (tie ir saderīgi ar Arduino, bet arī dārgi. Savējo aizņēmos no savas skolas)
• Termiski saraušanās caurule - vismaz 1 collas diametrs, lai ietilptu sensoros
• 2 - Vernier analogie protoboard adapteri (pasūtījuma kods: BTA -ELV)
• 1 - maizes dēlis
• maizes dēļa džemperu vadi
• 1 - SD karte vai MicroSD un adapteris
• 1 - Arduino SD kartes vairogs. Manējais ir no Seed Studio, un arī mans kods ir paredzēts tam. Jums var būt nepieciešams pielāgot kodu, ja jūsu vairogs ir no cita avota
• 1 - Arduino, es izmantoju Arduino Mega 2560
• USB kabelis Arduino (koda augšupielādei)
• Arduino barošanas avots. Varat arī izmantot tālruņa lādētāja ķieģeli ar USB kabeli, lai nodrošinātu 5 V jaudu

2. solis: spiediens

Lai tvertnē izdarītu spiedienu, jāveic divas galvenās darbības:

1. Vākam jābūt droši nostiprinātam pie pudeles
2. Lai pievienotu gaisa spiedienu, ir jāuzstāda vārsts

Vārsts mums jau ir. Vienkārši izvēlieties vietu uz pudeles krietni virs aļģu līnijas un izurbiet tajā caurumu. Cauruma diametram jābūt vienādam ar vārsta lielākā vai skrūves gala diametru (vispirms varat izveidot mazāku izmēģinājuma caurumu un pēc tam faktiskā cauruma diametru). Tam vajadzētu ļaut miežam bez vārsta gala ieiet pudelē. Izmantojot regulējamu uzgriežņu atslēgu, es pievilku vārstu plastmasā. Tādējādi plastmasā tiek izveidotas rievas arī skrūvei. Tālāk es vienkārši izņēmu vārstu, pievienoju santehniķu lenti un ievietoju to vietā.

Ja jūsu pudelē nav biezu sienu plastmasas:

Izmantojot smilšpapīru, sasmalciniet plastmasu ap caurumu. Pēc tam uz vārsta lielākās daļas uzklājiet lielu daudzumu epoksīda. Tas var būt divu daļu epoksīda vai jebkura cita veida. Vienkārši pārliecinieties, ka tas var izturēt augstu spiedienu un ir ūdens izturīgs. Pēc tam vienkārši novietojiet vārstu vietā un nedaudz turiet, līdz tas paliek vietā. Neslaukiet lieko ap malām. Pirms fotobioreaktora pārbaudes ļaujiet epoksīda laikam sacietēt.

Kas attiecas uz vāku, tas, kas man ir, ir aprīkots ar O gredzenu un cieši nostiprinās. Es izmantoju ne vairāk kā 30 psi spiedienu, un tas var to aizturēt. Ja jums ir uzskrūvējams vāciņš, tas ir vēl labāk. Vienkārši pārliecinieties, ka to pavedina ar santehniķu lenti. Visbeidzot, jūs varat ietīt auklu vai lieljaudas līmlenti zem pudeles virs vāciņa, lai to stingri noturētu.

Lai to pārbaudītu, lēnām pievienojiet gaisu caur vārstu un klausieties, vai nav gaisa noplūdes. Ziepjūdens izmantošana palīdzēs noteikt, kur izplūst gaiss, un jāpievieno vairāk epoksīda.

3. darbība

Kā jau minēju materiālu sadaļā, manu cauruļu izmēri ir balstīti uz nopirkto burbuļvannu. Ja izmantojāt saiti vai iegādājāties to pašu burbuļbirkas zīmolu, tad jums nav jāuztraucas par citiem izmēriem. Tomēr, ja jums ir cita zīmola burbuļošana, jums jāveic dažas darbības:

1. Pārliecinieties, vai ir ieplūde. Dažiem burbuļiem būs skaidra ievade, bet citiem - ap izeju (piemēram, man, skatiet attēlus).
2. Izmēriet ieejas diametru un tas ir caurules iekšējais diametrs.
3. Pārliecinieties, vai izejas/burbuļvadu caurules var viegli ieiet caur jūsu ieejas caurulēm, ja burbuļvada ieplūde atrodas ap izeju.

Pēc tam vītiet mazāko cauruli caur lielāko un pēc tam pievienojiet vienu galu burbuļošanas izejai. Bīdiet lielāko galu virs ievades. Izmantojiet epoksīdu, lai to noturētu un noslēgtu no augsta spiediena. Vienkārši uzmanieties, lai ieplūdes atverē netiktu ievietots epoksīdsveķis. Sānu piezīme: izmantojot smilšpapīru, lai viegli saskrāpētu virsmu pirms epoksīda pievienošanas, saite kļūst stiprāka.

Visbeidzot, izveidojiet pudelē pietiekami lielu caurumu caurulēm. Manā gadījumā tas bija 1/2 (5. attēls). Izvelciet mazāko cauruli caur to un augšup pudeles augšdaļu. Tagad varat pievienot svaru (es izmantoju gumijas lentes un akmeni) un ievietot to atpakaļ pudelē. Pēc tam izvelciet caurulīti arī cauruli un ievietojiet to epoksīda vietā. Ņemiet vērā, ka lielā caurule beidzas tūlīt pēc ieiešanas pudelē. Tas ir tāpēc, ka tā ir gaisa ieplūdes atvere un jūs nevēlaties, lai ūdens izšļakstītos to.

Šīs slēgtās sistēmas priekšrocība ir tāda, ka ūdens tvaiki neizplūdīs un jūsu istaba nesmaržos pēc aļģēm.

4. solis: gaismas diodes

Ir zināms, ka gaismas diodes ir energoefektīvas un daudz vēsākas (temperatūras ziņā) nekā parastās kvēlspuldzes vai dienasgaismas spuldzes. Tomēr tie joprojām rada zināmu siltumu, un to var viegli pamanīt, ja tas ir ieslēgts, kamēr tas vēl ir sarullēts. Kad mēs izmantosim sloksnes šajā projektā, tās nebūs tik saliktas kopā. Aļģu ūdens šķīdums viegli izstaro vai absorbē jebkādu papildu siltumu.

Atkarībā no aļģu sugas tām būs nepieciešams vairāk vai mazāk gaismas un siltuma. Piemēram, bioluminiscējošajam aļģu veidam, kuru es minēju iepriekš, ir vajadzīgs daudz vairāk gaismas. Īkšķis, ko es izmantoju, ir saglabāt to zemākajā iestatījumā un lēnām palielināt to par vienu vai diviem spilgtuma līmeņiem, augot aļģēm.

Jebkurā gadījumā, lai iestatītu LED sistēmu, vienkārši pāris reizes aptiniet sloksni ap pudeli, un katrs apvalks ir aptuveni 1 collas. Manā pudelē bija izciļņi, kuros LED ērti iederas. Es vienkārši izmantoju mazliet iesaiņojuma lentes, lai to noturētu vietā. Ja jūs izmantojat divas pudeles, tāpat kā es, vienkārši aptiniet pusi ap vienu pudeli un pusi ap otru.

Tagad jūs, iespējams, domājat, kāpēc manas LED sloksnes neapvelkas līdz pat mana fotobioreaktora augšdaļai. Es to darīju ar nodomu, jo man bija nepieciešama vieta gaisam un sensoram. Lai gan pudeles tilpums ir 4,2 galoni, es izmantoju tikai pusi no tā, lai audzētu aļģes. Turklāt, ja manā reaktorā būtu neliela noplūde, tad tilpuma spiediens kritīsies mazāk krasi, jo izplūstošā gaisa tilpums ir mazāks procents no kopējā gaisa daudzuma pudelē. Man bija jāatrodas smalkā līnijā, kur aļģēm būtu pietiekami daudz oglekļa dioksīda, lai tās augtu, bet tajā pašā laikā vajadzētu būt mazāk gaisa, lai aļģu absorbētais oglekļa dioksīds ietekmētu aļģu kopējo sastāvu. gaiss, ļaujot man ierakstīt datus.

Piemēram, ja jūs elpojat papīra maisiņā, tas tiks piepildīts ar lielu oglekļa dioksīda procentu. Bet, ja jūs vienkārši elpojat atklātā atmosfērā, gaisa kopējais sastāvs joprojām būs aptuveni tāds pats un nav iespējams noteikt jebkādas izmaiņas.

5. darbība. Protoboard savienojumi

Šeit jūsu fotobioreaktora iestatīšana ir pabeigta, ja nevēlaties pievienot arduino datu vākšanu un sensorus. Jūs varat vienkārši pāriet uz aļģu audzēšanas soli.

Tomēr, ja jūs interesē, pirms ievietošanas pudelē jums būs jāizņem elektronika iepriekšējai pārbaudei. Pirmkārt, pievienojiet SD kartes vairogu arduino augšpusē. Joprojām ir pieejamas visas tapas, kuras parasti izmantotu arduino un kuras izmanto SD kartes vairogs; vienkārši pievienojiet džempera vadu caurumam tieši virs tā.

Šim solim esmu pievienojis arduino tapu konfigurāciju attēlus, uz kuriem varat atsaukties. Zaļie vadi tika izmantoti, lai savienotu 5V arduino 5V, oranži, lai savienotu GND ar Arduino zemi, un dzeltenie, lai savienotu SIG1 ar Arduino A2 un A5. Ņemiet vērā, ka ar sensoriem ir iespējams izveidot daudz papildu savienojumu, taču tie nav nepieciešami datu vākšanai un palīdz tikai Vernjē bibliotēkai veikt noteiktas funkcijas (piemēram, izmantotā sensora identificēšanu).

Šeit ir īss pārskats par to, ko protoboarda tapas dara:

1. SIG2 - 10 V izejas signāls, ko izmanto tikai daži sensora sensori. Mums tas nebūs vajadzīgs.
2. GND - savienojas ar arino zemi
3. Vres - dažādiem nernier sensoriem ir dažādi rezistori. sprieguma piegāde un strāvas izejas nolasīšana no šīs tapas palīdz identificēt sensorus, bet man tas nedarbojās. Es arī iepriekš zināju, kādu sensoru es izmantoju, tāpēc es to kodēju ar programmu.
4. ID - arī palīdz identificēt sensorus, bet šeit nav vajadzīgs
5. 5V - dod sensoram 5 voltu jaudu. Pievienots arduino 5V
6. SIG1 - sensoru izeja no skalas no 0 līdz 5 voltiem. Es neskaidrošu kalibrēšanas vienādojumus un visu, lai sensora izeju pārvērstu faktiskajos datos, bet domāju, ka CO2 sensors darbojas šādi: jo vairāk CO2 tas uztver, jo vairāk sprieguma tas atgriežas SIG2.

Diemžēl Vernjē sensoru bibliotēka darbojas tikai ar vienu sensoru, un, ja mums ir jāizmanto divi, tad mums būs jālasa neapstrādātais spriegums, ko izvada sensori. Nākamajā solī esmu piegādājis kodu kā.ino failu.

Piestiprinot džempera vadus pie maizes dēļa, paturiet prātā, ka ir savienotas caurumu rindas. Šādi mēs savienojam protoboard adapterus arduino. Arī dažas tapas var izmantot SD karšu lasītājs, taču es pārliecinājos, ka tās netraucē viena otrai. (Parasti tā ir digitālā tapa 4)

6. darbība: kods un pārbaude

Lejupielādējiet arduino programmatūru savā datorā, ja tā vēl nav instalēta.

Pēc tam pievienojiet sensorus adapteriem un pārliecinieties, vai visi vadi ir kārtībā (pārbaudiet, vai sensori ir zemā iestatījumā no 0 līdz 10 000 ppm). Ievietojiet SD karti slotā un savienojiet arduino ar datoru, izmantojot USB kabeli. Pēc tam atveriet SDTest.ino failu, ko esmu piegādājis šajā solī, un noklikšķiniet uz augšupielādes pogas. Jums būs nepieciešams lejupielādēt SD bibliotēku kā.zip failu un arī to pievienot.

Pēc veiksmīgas koda augšupielādes noklikšķiniet uz rīkiem un atlasiet sērijas monitoru. Jums vajadzētu redzēt ekrānā drukāto informāciju par sensora rādījumu. Pēc kāda laika koda palaišanas varat atvienot arduino un izņemt SD karti.

Jebkurā gadījumā, ievietojot SD karti klēpjdatorā, jūs redzēsit DATALOG. TXT failu. Atveriet to un pārliecinieties, vai tajā ir dati. Esmu pievienojis dažas funkcijas SD testam, kas saglabās failu pēc katras rakstīšanas. Tas nozīmē, ka pat tad, ja izņemsiet SD karti programmas vidū, tajā būs visi dati. Mans AlgaeLogger.ino fails ir vēl sarežģītāks ar kavēšanos, lai tas darbotos nedēļu. Papildus tam es pievienoju funkciju, kas sāks jaunu datalog.txt failu, ja tāds jau pastāv. Tas nebija nepieciešams, lai kods darbotos, bet es tikai vēlējos, lai visi dati, ko Arduino apkopo par dažādiem failiem, nevis būtu jāšķiro pēc norādītās stundas. Pirms eksperimenta uzsākšanas es varu arī pieslēgt arduino kontaktligzdai un vienkārši atiestatīt kodu, noklikšķinot uz sarkanās pogas, kad esmu gatavs sākt.

Ja testa kods darbojās, varat lejupielādēt manu piegādāto failu AlgaeLogger.ino un augšupielādēt to arduino. Kad esat gatavs sākt datu vākšanu, ieslēdziet arduino, ievietojiet SD karti un noklikšķiniet uz sarkanās pogas uz arduino, lai restartētu programmu. Kods veiks mērījumus ar vienas stundas intervālu 1 nedēļu. (168 datu kolekcijas)

7. darbība: sensoru uzstādīšana fotobioreaktorā

Ak jā, kā es varēju aizmirst?

Pirms datu vākšanas jums ir jāinstalē sensori fotobioreaktorā. Man bija tikai solis pārbaudīt sensorus un kodu pirms šī, lai, ja kāds no jūsu sensoriem būtu bojāts, jūs varētu uzreiz iegūt citu, pirms to integrēt fotobioreaktorā. Pēc šī soļa būs jānoņem sensori, bet tas ir iespējams. Norādījumi par to, kā to izdarīt, ir sniegti sadaļā Padomi un pēdējās domas.

Jebkurā gadījumā es integrēšu sensorus pudeles vākā, jo tas atrodas vistālāk no ūdens, un es nevēlos, lai tas kļūtu slapjš. Es arī pamanīju, ka visi ūdens tvaiki kondensējas pie pudeles dibena un plānām sienām, tāpēc šis izvietojums neļaus ūdens tvaikiem bojāt sensorus.

Lai sāktu darbu, pabīdiet termosarukuma cauruli virs sensora, taču pārliecinieties, ka tas neaizklāj visus caurumus. Pēc tam, samazinot cauruli, izmantojot nelielu liesmu. Krāsai nav nozīmes, bet redzamībai es izmantoju sarkanu.

Pēc tam urbiet 1 collas caurumu vāka centrā un izmantojiet smilšpapīru, lai sasmalcinātu apkārtējo plastmasu. Tas palīdzēs epoksīda savienojumam labi sasaistīties.

Visbeidzot, pievienojiet caurulēm nedaudz epoksīda un bīdiet sensoru uz vāka. Pievienojiet vēl kādu epoksīdu no vāciņa ārpuses un iekšpuses, kur vāciņš saskaras ar siltuma saraušanos, un ļaujiet tai nožūt. Tagad tam vajadzētu būt hermētiskam, bet mums būs jāveic spiediena pārbaude, lai tas būtu drošs.

8. solis: spiediena pārbaude ar sensoriem

Tā kā mēs jau iepriekš pārbaudījām fotobioreaktoru ar velosipēda vārstu, mums šeit ir jāuztraucas tikai par vāciņu. Tāpat kā iepriekšējā reizē, lēnām pievienojiet spiedienu un klausieties, vai nav noplūdes. Ja atrodat, pievienojiet epoksīdu vāciņa iekšpusē un ārpusē.

Ja vēlaties, izmantojiet arī ziepjūdeni, lai atrastu noplūdes, bet nelieciet sensorā.

Ir ārkārtīgi svarīgi, lai no fotobioreaktora neizplūst gaiss. CO2 sensora rādījumus ietekmē konstante, kas tieši saistīta ar spiedienu. Zinot spiedienu, varēsit noteikt faktisko oglekļa dioksīda koncentrāciju datu vākšanai un analīzei.

9. solis: Aļģu kultūra un barības vielas

Lai audzētu aļģes, piepildiet trauku ar ūdeni tieši virs gaismas diodēm. Tam vajadzētu būt apmēram 2 galoniem, lai dotu vai ņemtu dažas tases. Pēc tam pievienojiet šķīstošo augu mēslojumu saskaņā ar norādījumiem uz kastes. Es faktiski pievienoju nedaudz vairāk, lai palielinātu aļģu augšanu. Visbeidzot, pievienojiet aļģu startera kultūru. Sākotnēji es izmantoju 2 ēdamkarotes visiem 2 galoniem, bet eksperimenta laikā es izmantošu 2 tases, lai aļģes augtu ātrāk.

Iestatiet gaismas diodes uz zemāko iestatījumu un palieliniet to vēlāk, ja ūdens kļūst pārāk tumšs. Ieslēdziet burbuļvannu un ļaujiet reaktoram sēdēt apmēram nedēļu, lai aļģes augtu. Lai izvairītos no aļģu nokļūšanas apakšā, jums daudzkārt jāapgriež ūdens.

Turklāt fotosintēze galvenokārt absorbē sarkano un zilo gaismu, tāpēc lapas ir zaļas. Lai dotu aļģēm nepieciešamo gaismu, tās pārāk nesildot, es izmantoju violetu gaismu.

Pievienotajos attēlos es tikai izaudzēju sākotnējās 2 ēdamkarotes startera, kas man vajadzēja apmēram 40 tases manam faktiskajam eksperimentam. Jūs varat teikt, ka aļģes ļoti pieauga, ņemot vērā, ka ūdens iepriekš bija pilnīgi skaidrs.

10. solis: padomi un pēdējās domas

Veidojot šo projektu, es daudz iemācījos un labprāt atbildu uz jautājumiem komentāros, cik vien spēju. Tikmēr šeit ir daži padomi, kas man ir:

1. Izmantojiet divpusēju putu lenti, lai nostiprinātu lietas vietā. Tas arī samazināja burbuļbumbas vibrācijas.
2. Izmantojiet strāvas sloksni, lai aizsargātu visas detaļas, kā arī lai būtu vieta, kur pieslēgt lietas.
3. Izmantojiet velosipēda sūkni ar manometru un nepievienojiet spiedienu, nepiepildot pudeli ar ūdeni. Tas ir divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, spiediens palielināsies ātrāk, un, otrkārt, ūdens svars neļaus pudeles apakšai apgriezties.
4. Ik pa brīdim apgrieziet aļģes, lai būtu vienmērīgs risinājums.
5. Lai noņemtu sensorus: izmantojiet asu asmeni, lai nogrieztu cauruli no sensora un noplēstu, cik vien iespējams. Pēc tam uzmanīgi izvelciet sensoru.

Es pievienošu vairāk padomu, tiklīdz tie ienāks prātā.

Visbeidzot, es vēlētos beigt, sakot dažas lietas. Šī projekta mērķis ir noskaidrot, vai aļģes var ātrāk audzēt biodegvielas ražošanai. Lai gan tas ir strādājošs fotobioreaktors, es nevaru garantēt, ka spiediens mainīs, kamēr nebūs pabeigti visi mani izmēģinājumi. Tajā laikā es šeit izdarīšu labojumu un parādīšu rezultātus (meklējiet to kaut kad marta vidū).

Ja uzskatāt, ka šī pamācība ir potenciāli noderīga un dokumentācija ir laba, atstājiet man atzīmi Patīk vai komentējiet. Es arī piedalījos LED, Arduino un Epilog konkursos, tāpēc balsojiet par mani, ja es to esmu pelnījis.

Līdz tam priecīgu DIY visiem

EDIT:

Mans eksperiments bija veiksmīgs, un es arī ar to varēju nokļūt valsts zinātnes gadatirgū! Pēc oglekļa dioksīda sensoru grafiku salīdzināšanas es arī veicu ANOVA (dispersijas analīzes) testu. Būtībā šis tests ir tas, ka tas nosaka doto rezultātu dabiskas parādīšanās varbūtību. Jo tuvāk varbūtības vērtība ir 0, jo mazāka iespēja redzēt doto rezultātu, kas nozīmē, ka neatkarīgi mainītais mainīgais faktiski ietekmēja rezultātus. Man varbūtības vērtība (aka p -vērtība) bija ļoti zema, kaut kur ap 10 paaugstināta līdz -23…. būtībā 0. Tas nozīmēja, ka pieaugošais spiediens reaktorā ļāva aļģēm labāk augt un absorbēt vairāk CO2, kā biju paredzējis.

Manā testā man bija kontroles grupa bez spiediena, 650 kubikcentimetru gaisa, 1300 kubikcentimetru gaisa un 1950 kubikcentimetru gaisa. Sensori pārstāja pareizi darboties augstākā spiediena ceļā, tāpēc es to izslēdzu kā izņēmumu. Tomēr P vērtība daudz nemainījās un joprojām bija viegli noapaļojama līdz 0. Turpmākajos eksperimentos es mēģinātu atrast drošu veidu, kā izmērīt CO2 uzņemšanu bez dārgiem sensoriem, un varbūt uzlabot reaktoru, lai tas varētu droši rīkoties ar augstāku līmeni spiedienu.

Otrā vieta LED konkursā 2017