Slėginis dumblių fotobioreaktorius: 10 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:44

Prieš pasinerdamas į šią pamoką, norėčiau šiek tiek daugiau paaiškinti, kas yra šis projektas ir kodėl pasirinkau jį įgyvendinti. Nors ir šiek tiek ilgas, raginu perskaityti, nes be šios informacijos daugelis mano veiksmų nėra prasmės.

Visas šio projekto pavadinimas būtų suslėgto dumblių fotobioreaktorius su autonominiu duomenų rinkimu, tačiau tai būtų šiek tiek ilgas pavadinimas. Fotobioreaktoriaus apibrėžimas yra toks:

"Bioreaktorius, kuris naudoja šviesos šaltinį fototrofiniams mikroorganizmams auginti. Šie organizmai naudoja fotosintezę, kad gautų biomasę iš šviesos ir anglies dioksido, įskaitant augalus, samanas, makro dumblius, mikro dumblius, melsvadumblius ir purpurines bakterijas".

Mano reaktoriaus sąranka naudojama gėlo vandens dumbliams auginti, tačiau ji gali būti naudojama ir kitiems organizmams.

Atsižvelgiant į mūsų energetikos krizę ir klimato kaitos problemas, yra tiriama daugybė alternatyvių energijos šaltinių, tokių kaip saulės energija. Tačiau manau, kad pereisime nuo priklausomo nuo iškastinio kuro prie ekologiškesnių energijos šaltinių palaipsniui, nes negalime greitai visiškai pakeisti ekonomikos. Biokuras gali būti tarsi atspirties taškas, nes daugelį automobilių, naudojančių iškastinį kurą, galima lengvai pakeisti biokuru. Kokio biokuro klausiate?

Biokuras yra kuras, gaminamas naudojant biologinius procesus, tokius kaip fotosintezė ar anaerobinis skaidymas, o ne geologiniai procesai, kuriais kuriamas iškastinis kuras. Jie gali būti pagaminti naudojant skirtingus procesus (kurių čia išsamiai nenurodysiu). Du paplitę metodai yra transesterifikacija ir ultragarsas.

Šiuo metu augalai yra didžiausias biokuro šaltinis. Tai svarbu, nes norint sukurti biokurui reikalingą alyvą, šie augalai turi praeiti fotosintezę, kad saulės energija būtų saugoma kaip cheminė energija. Tai reiškia, kad kai mes deginame biokurą, išmetami teršalai išnyksta kartu su augalų absorbuotu anglies dioksidu. Tai žinoma kaip neutralus anglies dioksidas.

Remiantis dabartinėmis technologijomis, kukurūzų augalai gali duoti 18 galonų biokuro vienam arui. Sojų pupelės duoda 48 galonus, o saulėgrąžos - 102. Yra ir kitų augalų, tačiau nė vienas nepalyginamas su dumbliais, kurie gali duoti nuo 5 000 iki 15 000 galonų už akrą (Skirtumas priklauso nuo dumblių rūšies). Dumblius galima auginti atviruose tvenkiniuose, vadinamuose lenktynių takais, arba fotobioreaktoriuose.

Taigi, jei biokuras yra toks puikus ir gali būti naudojamas automobiliuose, kuriuose naudojamas iškastinis kuras, kodėl to nedarome daugiau? Kaina. Net esant dideliam dumblių aliejaus derliui, biokuro gamybos sąnaudos yra daug didesnės nei iškastinio kuro. Aš sukūriau šią reaktoriaus sistemą norėdamas sužinoti, ar galėčiau pagerinti fotobioreaktoriaus efektyvumą, ir jei jis veikia, mano idėja gali būti naudojama komercinėse srityse.

Čia yra mano koncepcija:

Pridėdamas spaudimą fotobioreaktoriui, galiu padidinti anglies dioksido tirpumą, kaip aprašyta Henrio įstatyme, kuriame teigiama, kad esant pastoviai temperatūrai tam tikrų dujų ir tirpių tam tikro tipo ir tūrio skysčių kiekis yra tiesiogiai proporcingas dalinis tų dujų slėgis pusiausvyroje su tuo skysčiu. Dalinis slėgis yra tam tikro junginio slėgis. Pavyzdžiui, azoto dujų dalinis slėgis jūros lygyje yra 0,78 atm, nes tai yra azoto procentas ore.

Tai reiškia, kad padidindamas anglies dioksido koncentraciją arba padidindamas oro slėgį padidinsiu ištirpusio CO2 kiekį bioreaktoriuje. Šioje sąrankoje aš tik keisiu slėgį. Tikiuosi, kad tai leis dumbliams daugiau fotosintezės ir greičiau augti.

ATSAKOMYBĖS: Tai yra eksperimentas, kurį šiuo metu atlieku ir aš rašydamas tai nežinau, kad tai paveiks dumblių gamybą. Blogiausiu atveju bet kokiu atveju tai bus funkcionalus fotobioreaktorius. Vykdydamas savo eksperimentą, turiu stebėti dumblių augimą. Tam aš naudosiu CO2 jutiklius su „Arduino“ir SD kortele, kad surinkčiau ir išsaugočiau duomenis, kuriuos galėčiau analizuoti. Ši duomenų rinkimo dalis yra neprivaloma, jei norite tiesiog sukurti fotobioreaktorių, bet aš duosiu instrukcijas ir „Arduino“kodą tiems, kurie nori jį naudoti.

1 žingsnis: medžiagos

Kadangi duomenų rinkimo dalis yra neprivaloma, suskirsčiau medžiagų sąrašą į dvi dalis. Be to, mano sąranka sukuria du fotobioreaktorius. Jei norite tik vieno reaktoriaus, tiesiog naudokite pusę medžiagų, kad viršytumėte 2 (šiame sąraše bus nurodytas skaičius ar medžiagos, o prireikus ir matmenys). Taip pat pridėjau nuorodų į tam tikras medžiagas, kurias galite naudoti, tačiau raginu prieš perkant iš anksto pasidomėti kainomis, nes jos gali keistis.

Fotobioreaktorius:

• 2 - 4,2 galonų vandens butelis. (Naudojamas vandens išleidimui. Įsitikinkite, kad butelis yra simetriškas ir neturi įmontuotos rankenos. Jis taip pat turėtų būti uždaromas.
• 1 - RGB LED juostelė (nuo 15 iki 20 pėdų arba perpus mažiau vienam reaktoriui. Jis neturi būti adresuojamas atskirai, tačiau įsitikinkite, kad jis turi savo valdiklį ir maitinimo šaltinį)
• 2–5 galonų talpos akvariumo burbuliukai + maždaug 2 pėdų vamzdeliai (paprastai tiekiami su burbuliukais)
• 2 - svarmenys burbulų vamzdeliams. Aš tiesiog naudoju 2 mažas uolas ir gumines juostas.
• 2 pėdų - 3/8 colio vidinio skersmens plastikiniai vamzdeliai
• 2 - 1/8 "NPT dviračių vožtuvai („ Amazon “vožtuvų nuoroda)
• 1 vamzdelis - 2 dalys epoksidinės dervos
• Dumblių užvedimo kultūra
• Vandenyje tirpios augalų trąšos (naudojau „MiracleGro“prekės ženklą iš „Home Depot“)

Svarbi informacija:

Remiantis starterio kultūros koncentracija, jums reikės daugiau ar mažiau reaktoriaus galono. Savo eksperimente aš vedžiau 12 takelių po 2,5 galono, bet pradėjau tik nuo 2 šaukštų. Aš tiesiog turėjau auginti dumblius atskirame rezervuare, kol man užteks. Be to, rūšys nesvarbios, bet aš naudojau Haematococcus, nes jie geriau ištirpsta vandenyje nei gijiniai dumbliai. Čia yra nuoroda į dumblius. Kaip įdomus šoninis eksperimentas, galbūt kada nors nusipirksiu bioliuminescencinius dumblius. Mačiau, kad tai natūraliai vyksta Puerto Rike, ir jie atrodė tikrai šauniai.

Be to, tai tikriausiai yra mano 4 -asis dizaino kartojimas ir aš stengiausi, kad išlaidos būtų kuo mažesnės. Tai yra viena iš priežasčių, kodėl vietoj slėgio naudojant tikrą kompresorių naudosiu mažus akvariumo burbuliukus. Tačiau jie turi mažesnę jėgą ir gali perkelti orą esant maždaug 6 psi slėgiui ir jo įsiurbimo slėgiui.

Aš išsprendžiau šią problemą pirkdamas oro burbuliukus su įsiurbimu, prie kurio galiu prijungti vamzdelius. Iš čia aš gavau 3/8 colių vamzdžių matavimus. Burbuliatoriaus įsiurbimas yra prijungtas prie vamzdžio, o kitas galas prijungtas prie reaktoriaus. Taip oras perdirbamas, todėl aš taip pat galiu išmatuoti anglies dioksido kiekį naudodami savo jutiklius. Komercinės programos tikriausiai turės nuolatinį oro tiekimą, kurį reikės naudoti ir išmesti. Čia yra nuoroda į burbulus. Jie yra akvariumo filtro dalis, kurios jums nereikia. Aš juos naudoju tik todėl, kad naudojau vieną mano augintinis žvejoja. Tikriausiai ir burbuliuką be filtro galite rasti internete.

Duomenų rinkimas:

• 2 - Vernier CO2 jutikliai (jie suderinami su „Arduino“, bet taip pat brangūs. Aš pasiskolinau savo iš savo mokyklos)
• Šilumos susitraukiantis vamzdelis - mažiausiai 1 colio skersmens, kad tilptų ant jutiklių
• 2 - „Vernier“analoginiai protoboard adapteriai (užsakymo kodas: BTA -ELV)
• 1 - duonos lenta
• duonos lentos trumpikliai
• 1 - SD kortelė arba „MicroSD“ir adapteris
• 1 - „Arduino“SD kortelės skydas. Mano yra iš „Seed Studio“, o mano kodas taip pat skirtas. Jei jūsų skydas yra iš kito šaltinio, gali tekti pakoreguoti kodą
• 1 - „Arduino“, aš naudoju „Arduino Mega 2560“
• USB kabelis „Arduino“(įkelti kodą)
• „Arduino“maitinimo šaltinis. Taip pat galite naudoti telefono įkroviklį su USB kabeliu, kad galėtumėte tiekti 5 V maitinimą

2 žingsnis: slėgis

Norint padidinti slėgį konteineryje, reikia atlikti du pagrindinius dalykus:

1. Dangtelis turi būti saugiai pritvirtintas prie butelio
2. Norint pridėti oro slėgį, reikia sumontuoti vožtuvą

Mes jau turime vožtuvą. Tiesiog pasirinkite vietą ant butelio gerokai virš dumblių linijos ir išgręžkite skylę. Skylės skersmuo turi būti lygus didesnio ar varžto galo skersmeniui (pirmiausia galite padaryti mažesnę bandomąją skylę, o tada tikrojo skersmens skylę). Tai turėtų leisti, kad be vožtuvo galas miežiai tilptų į butelį. Naudodamas reguliuojamą veržliaraktį, aš priveržiau vožtuvą į plastiką. Tai taip pat daro griovelius plastike varžtui. Tada aš tiesiog išėmiau vožtuvą, pridėjau santechniko juostą ir vėl įdėjau į vietą.

Jei buteliuke nėra storasienio plastiko:

Naudodami švitrinį popierių, sutrinkite plastiką aplink skylę. Tada didesnę vožtuvo dalį užtepkite dideliu kiekiu epoksido. Tai gali būti dviejų dalių epoksidas arba bet koks kitas. Tiesiog įsitikinkite, kad jis gali atlaikyti aukštą slėgį ir yra atsparus vandeniui. Tada tiesiog įdėkite vožtuvą į vietą ir šiek tiek palaikykite, kol jis prilips. Negalima nuvalyti pertekliaus aplink kraštus. Prieš išbandydami fotobioreaktorių, taip pat leiskite epoksidui sukietėti.

Kalbant apie dangtį, tas, kurį turiu, yra su O žiedu ir tvirtai pritvirtinamas. Aš naudoju ne daugiau kaip 30 psi slėgį ir jis gali jį sulaikyti. Jei turite užsukamą dangtelį, tai dar geriau. Tiesiog įsitikinkite, kad sriegiuojate jį santechniko juostele. Galiausiai po buteliuku galite apvynioti virvę ar stiprią lipnią juostelę virš dangtelio, kad ji tvirtai laikytųsi.

Norėdami tai patikrinti, lėtai įpilkite oro per vožtuvą ir klausykitės oro nutekėjimo. Naudojant muiluotą vandenį, bus lengviau nustatyti, iš kur išeina oras, ir reikia įpilti daugiau epoksido.

3 žingsnis: burbuliukas

Kaip jau minėjau medžiagų skyriuje, mano vamzdžių matmenys yra pagrįsti įsigytu burbuliuku. Jei naudojote nuorodą arba nusipirkote tą patį burbulų gamintoją, jums nereikia jaudintis dėl kitų matmenų. Tačiau, jei naudojate kitokio tipo burbulus, turite atlikti kelis veiksmus:

1. Įsitikinkite, kad yra įsiurbimo. Kai kurie burbuliukai turės aiškų įvestį, o kiti - aplink išvestį (kaip ir aš, žr. Vaizdus).
2. Išmatuokite įvesties skersmenį ir tai yra vidinis vamzdžio skersmuo.
3. Įsitikinkite, kad išvesties/burbuliukų vamzdeliai gali lengvai patekti į įvesties vamzdelius, jei burbulo įleidimo anga yra aplink išėjimą.

Tada perverkite mažesnį vamzdelį per didesnį ir vieną galą pritvirtinkite prie burbulų išvesties. Stumkite didesnį galą virš įvesties. Naudokite epoksidą, kad jį laikytumėte vietoje ir apsaugotumėte nuo aukšto slėgio. Tiesiog būkite atsargūs, kad į įsiurbimo angą nepatektų epoksido. Šoninė pastaba: naudojant švitrinį popierių, kad šiek tiek subraižytumėte paviršių prieš dedant epoksidą, ryšys sustiprėja.

Galiausiai butelyje padarykite pakankamai didelę skylę vamzdžiams. Mano atveju tai buvo 1/2 colio (5 pav.). Perkiškite mažesnį vamzdelį ir pakelkite butelio viršų. Dabar galite pritvirtinti svorį (aš naudoju gumines juostas ir akmenį) ir vėl įdėti į buteliuką. Tada per buteliuką taip pat įkiškite didesnį vamzdelį ir padėkite jį epoksidiniu būdu. Atkreipkite dėmesį, kad didelis vamzdelis baigiasi iškart po to, kai jis patenka į butelį. Taip yra todėl, kad tai yra oro įsiurbimo anga ir nenorite, kad į ją patektų vanduo. tai.

Šios uždaros sistemos privalumas yra tas, kad vandens garai nepasišalins ir jūsų kambarys nekvepės dumbliais.

4 žingsnis: šviesos diodai

Šviesos diodai yra žinomi kaip energiją taupantys ir daug vėsesni (atsižvelgiant į temperatūrą) nei įprastos kaitrinės arba fluorescencinės lemputės. Tačiau jie vis tiek skleidžia šilumą ir tai galima lengvai pastebėti, jei jis įjungtas, kol jis yra susuktas. Kai šiame projekte naudosime juosteles, jos nebus taip sujungtos. Bet kokia papildoma šiluma lengvai išspinduliuojama arba absorbuojama dumblių vandens tirpalu.

Priklausomai nuo dumblių rūšies, jiems reikės daugiau ar mažiau šviesos ir šilumos. Pavyzdžiui, mano minėtam bioliuminescenciniam dumblių tipui reikia daug daugiau šviesos. Nykščio taisyklė, kurią naudojau, yra išlaikyti žemiausią nustatymą ir lėtai didinti jį vienu ar dviem ryškumo lygiais, augant dumbliams.

Bet kokiu atveju, norėdami nustatyti šviesos diodų sistemą, tiesiog keletą kartų apvyniokite juostelę aplink butelį, o kiekviena pakuotė yra maždaug 1 colio. Mano buteliuke buvo keteros, į kurias patogu patekti šviesos diodas. Aš tiesiog panaudojau šiek tiek pakavimo juostos, kad ji liktų vietoje. Jei naudojate du butelius, kaip aš, tiesiog apvyniokite pusę butelio ir pusę aplink kitą.

Dabar jums gali būti įdomu, kodėl mano šviesos diodų juostelės neuždengia iki mano fotobioreaktoriaus viršaus. Aš tai padariau tyčia, nes man reikėjo vietos orui ir jutikliui. Nors butelio tūris yra 4,2 galono, dumbliams auginti sunaudojau tik pusę jo. Be to, jei mano reaktoriaus nuotėkis būtų nedidelis, tūrio slėgis sumažėtų ne taip drastiškai, nes išeinančio oro tūris yra mažesnė viso butelio oro kiekio dalis. Turėjau būti tiesia linija, kur dumbliai turėtų pakankamai anglies dioksido augti, tačiau tuo pačiu metu oro turėtų būti mažiau, kad dumbliai sugertų anglies dioksido darytų įtaką visai dumblių sudėčiai. ore, leisdamas man įrašyti duomenis.

Pavyzdžiui, jei kvėpuojate popieriniame maišelyje, jis bus užpildytas dideliu anglies dioksido kiekiu. Bet jei jūs tiesiog kvėpuojate atvira atmosfera, bendra oro sudėtis vis tiek bus tokia pati ir neįmanoma nustatyti jokių pokyčių.

5 žingsnis: „Protoboard“jungtys

Čia jūsų fotobioreaktoriaus sąranka baigta, jei nenorite pridėti arduino duomenų rinkimo ir jutiklių. Galite tiesiog pereiti prie dumblių auginimo žingsnio.

Tačiau jei jus domina, prieš įdėdami į butelį, turėsite iš anksto pasiimti elektroniką. Pirmiausia prijunkite SD kortelės skydą ant arduino. Visi kaiščiai, kuriuos paprastai naudojate „arduino“, naudojami SD kortelės skydelyje, vis dar yra prieinami; tiesiog prijunkite jungiamąjį laidą prie skylės tiesiai virš.

Prie šio veiksmo pridėjau arduino kaiščio konfigūracijų nuotraukas, kurias galite nurodyti. Žalieji laidai buvo naudojami prijungti 5V prie „arduino 5V“, oranžiniai - prijungti GND prie „Arduino“žemės, o geltoni - prijungti SIG1 prie „Arduino A2“ir „A5“. Atminkite, kad yra daug papildomų jungčių su jutikliais, kuriuos būtų galima sukurti, tačiau jie nėra reikalingi duomenims rinkti ir padeda tik Vernier bibliotekai atlikti tam tikras funkcijas (pvz., Identifikuoti naudojamą jutiklį)

Čia yra trumpa apžvalga, ką daro protoboardo kaiščiai:

1. SIG2 - 10 V išėjimo signalas, kurį naudoja tik keli „Vernier“jutikliai. Mums to neprireiks.
2. GND - jungiasi prie arduino žemės
3. Vres - skirtingi vernieriniai jutikliai turi skirtingus rezistorius. įtampos tiekimas ir srovės išvesties skaitymas iš šio kaiščio padeda atpažinti jutiklius, bet man tai nepadėjo. Aš taip pat žinojau, kokį jutiklį naudoju iš anksto, todėl kodavau jį programoje.
4. ID - taip pat padeda identifikuoti jutiklius, bet čia nereikalingi
5. 5V - suteikia 5 voltų galią jutikliui. Prijungtas prie arduino 5V
6. SIG1 - jutiklių išėjimas nuo 0 iki 5 voltų skalėje. Aš neaiškinsiu kalibravimo lygtis ir visa tai, kad jutiklio išvestis būtų konvertuojama į faktinius duomenis, bet pagalvokite, kad CO2 jutiklis veikia taip: kuo daugiau CO2 jis jaučia, tuo daugiau įtampos jis grįžta į SIG2.

Deja, „Vernier“jutiklių biblioteka veikia tik su vienu jutikliu ir, jei reikia naudoti du, turėsime skaityti jutiklių išvestą neapdorotą įtampą. Kitame žingsnyje pateikiau kodą kaip.ino failą.

Pritvirtindami trumpiklius prie duonos lentos, atminkite, kad yra sujungtos skylių eilės. Taip mes prijungiame protoboard adapterius prie arduino. Be to, kai kuriuos kaiščius gali naudoti SD kortelių skaitytuvas, tačiau įsitikinau, kad jie netrukdo vienas kitam. (Paprastai tai yra skaitmeninis kaištis 4)

6 žingsnis: kodas ir testas

Atsisiųskite „arduino“programinę įrangą į savo kompiuterį, jei jos dar neįdiegėte.

Tada prijunkite jutiklius prie adapterių ir įsitikinkite, kad visi laidai yra gerai (patikrinkite, ar jutikliai yra žemoje padėtyje nuo 0 iki 10 000 ppm). Įdėkite SD kortelę į lizdą ir prijunkite arduino prie kompiuterio per USB kabelį. Tada atidarykite šį veiksmą pateiktą failą SDTest.ino ir spustelėkite įkėlimo mygtuką. Turite atsisiųsti SD biblioteką kaip.zip failą ir taip pat pridėti.

Sėkmingai įkeliant kodą, spustelėkite įrankius ir pasirinkite serijinį monitorių. Turėtumėte matyti informaciją apie jutiklio rodmenis, atspausdintus ekrane. Kurį laiką paleidę kodą, galite atjungti arduino kištuką ir išimti SD kortelę.

Bet kokiu atveju, jei įdėsite SD kortelę į nešiojamąjį kompiuterį, pamatysite DATALOG. TXT failą. Atidarykite jį ir įsitikinkite, kad jame yra duomenų. Į SD testą įtraukiau kai kurias funkcijas, kurios išsaugos failą po kiekvieno rašymo. Tai reiškia, kad net jei išimsite SD kortelę programos viduryje, ji turės visus duomenis iki to momento. Mano failas „AlgaeLogger.ino“yra dar sudėtingesnis, todėl vėluojama, kad jis veiktų savaitę. Be to, pridėjau funkciją, kuri paleis naują failą datalog.txt, jei toks jau yra. Tai nebuvo būtina, kad kodas veiktų, bet aš tiesiog norėjau, kad visi duomenys, kuriuos „Arduino“renka apie skirtingus failus, užuot turėję juos rūšiuoti pagal nurodytą valandą. Prieš pradėdamas eksperimentą taip pat galiu prijungti arduino ir tiesiog iš naujo nustatyti kodą spustelėdamas raudoną mygtuką, kai būsiu pasirengęs pradėti.

Jei bandymo kodas suveikė, galite atsisiųsti mano pateiktą failą „AlgaeLogger.ino“ir įkelti jį į „arduino“. Kai būsite pasirengę pradėti rinkti duomenis, įjunkite arduino, įdėkite SD kortelę ir spustelėkite raudoną arduino mygtuką, kad paleistumėte programą iš naujo. Kodas matuoja vienos valandos intervalais 1 savaitę. (168 duomenų rinkiniai)

7 žingsnis: jutiklių montavimas į fotobioreaktorių

O taip, kaip galėjau pamiršti?

Prieš bandydami rinkti duomenis, turite įdiegti jutiklius į fotobioreaktorių. Aš turėjau tik išbandyti jutiklius ir kodą prieš šį, kad jei vienas iš jūsų jutiklių yra sugedęs, prieš iš karto integruodami jį į fotobioreaktorių, galite gauti kitą. Po šio veiksmo bus sunku pašalinti jutiklius, tačiau tai įmanoma. Instrukcijos, kaip tai padaryti, yra patarimų ir paskutinių minčių žingsnyje.

Bet kokiu atveju, aš integruosiu jutiklius į butelio dangtį, nes jis yra labiausiai nutolęs nuo vandens ir nenoriu, kad jis sušlaptų. Taip pat pastebėjau, kad visi vandens garai kondensuojasi šalia butelio dugno ir plonų sienelių, todėl ši vieta neleis vandens garams sugadinti jutiklių.

Norėdami pradėti, slinkite termiškai susitraukiantį vamzdelį virš jutiklio, tačiau įsitikinkite, kad neuždengiate visų skylių. Tada sutraukite vamzdelį maža liepsna. Spalva nesvarbu, bet matomumui naudojau raudoną.

Tada išgręžkite 1 colio skylę dangčio centre ir švitriniu popieriumi sutraukite aplink jį esantį plastiką. Tai padės epoksidui gerai suklijuoti.

Galiausiai į vamzdelį įpilkite šiek tiek epoksido ir stumkite jutiklį ant dangčio. Iš išorės ir dangtelio vidų, kur dangtelis susitinka su šilumos susitraukimu, įpilkite dar šiek tiek epoksido ir leiskite jam išdžiūti. Dabar jis turėtų būti sandarus, tačiau norėdami būti saugūs, turėsime atlikti slėgio bandymą.

8 žingsnis: slėgio bandymas naudojant jutiklius

Kadangi fotobioreaktorių jau išbandėme iš anksto su dviračio vožtuvu, čia reikia tik susirūpinti dėl dangtelio. Kaip ir praėjusį kartą, lėtai pridėkite spaudimą ir klausykitės nuotėkio. Jei radote, į dangtelio vidų ir išorę įpilkite šiek tiek epoksido.

Taip pat, jei norite, naudokite muiluotą vandenį, kad surastumėte nuotėkį, bet nedėkite jo į jutiklio vidų.

Labai svarbu, kad iš fotobioreaktoriaus nepatektų oras. CO2 jutiklio rodmenims įtakos turi konstanta, tiesiogiai susijusi su slėgiu. Žinodami slėgį, galėsite nustatyti faktinę anglies dioksido koncentraciją duomenims rinkti ir analizuoti.

9 žingsnis: Dumblių kultūra ir maistinės medžiagos

Norėdami auginti dumblius, užpildykite indą vandeniu, esančiu tiesiai virš šviesos diodų. Tai turėtų būti maždaug 2 galonai duoti arba paimti keletą puodelių. Tada įpilkite tirpių augalų trąšų pagal instrukcijas ant dėžutės. Aš pridėjau šiek tiek daugiau, kad padidintų dumblių augimą. Galiausiai pridėkite dumblių starterio kultūros. Iš pradžių aš naudoju 2 šaukštus visiems 2 galonams, bet eksperimento metu naudosiu 2 puodelius, kad dumbliai greičiau augtų.

Nustatykite šviesos diodus į mažiausią nustatymą ir vėliau padidinkite, jei vanduo tampa per tamsus. Įjunkite burbuliuką ir leiskite reaktoriui sėdėti maždaug savaitę, kad dumbliai augtų. Daugelį kartų reikia sukti vandenį, kad dumbliai nenusėstų dugne.

Be to, fotosintezė daugiausia sugeria raudoną ir mėlyną šviesą, todėl lapai yra žali. Kad dumbliams būtų suteikta reikiama šviesa jų per daug nešildant, naudojau purpurinę šviesą.

Pridedamose nuotraukose aš išauginau tik originalius 2 šaukštus starterio, kurio turėjau maždaug 40 puodelių, kad galėčiau atlikti savo eksperimentą. Galite pasakyti, kad dumbliai labai išaugo, atsižvelgiant į tai, kad anksčiau vanduo buvo visiškai skaidrus.

10 žingsnis: patarimai ir paskutinės mintys

Kurdamas šį projektą daug išmokau ir džiaugiuosi galėdamas atsakyti į klausimus komentaruose. Tuo tarpu aš turiu keletą patarimų:

1. Naudokite dvipusę putplasčio juostą, kad pritvirtintumėte daiktus. Tai taip pat sumažino vibraciją iš burbuliuko.
2. Naudokite maitinimo laidą, kad apsaugotumėte visas dalis, taip pat turite vietos daiktams prijungti.
3. Naudokite dviračio siurblį su manometru ir nepripilkite buteliuko vandens. Taip yra dėl dviejų priežasčių. Pirma, slėgis padidės greičiau, o antra, vandens svoris neleis butelio dugnui apversti.
4. Retkarčiais pasukite dumblius, kad gautumėte tolygų sprendimą.
5. Norėdami išimti jutiklius: aštriu peiliuku nupjaukite jutiklio vamzdelį ir kiek įmanoma nuplėškite. Tada švelniai ištraukite jutiklį.

Pridėsiu daugiau patarimų, kai jie ateis į galvą.

Pabaigoje norėčiau pasakyti keletą dalykų. Šio projekto tikslas - išsiaiškinti, ar dumblius galima greičiau auginti biokuro gamybai. Nors tai yra veikiantis fotobioreaktorius, negaliu garantuoti, kad slėgis pakeis, kol nebus atlikti visi mano bandymai. Tuo metu aš čia redaguosiu ir parodysiu rezultatus (ieškokite kažkada kovo viduryje).

Jei manėte, kad ši pamoka gali būti naudinga ir dokumentai yra geri, palikite man patinka ar komentarą. Aš taip pat dalyvavau LED, Arduino ir Epilog konkursuose, todėl balsuokite už mane, jei to nusipelniau.

Iki tol laimingas pasidaryk pats

REDAGUOTI:

Mano eksperimentas buvo sėkmingas ir su juo taip pat galėjau patekti į valstybinę mokslo mugę! Palyginęs anglies dioksido jutiklių grafikus, taip pat atlikau ANOVA (dispersijos analizės) testą. Iš esmės šis testas daro tai, kad jis nustato duotų rezultatų tikimybę natūraliai atsirasti. Kuo arčiau tikimybės reikšmė yra 0, tuo mažesnė tikimybė matyti nurodytą rezultatą, o tai reiškia, kad nepriklausomas kintamasis, kuris buvo pakeistas, iš tikrųjų turėjo įtakos rezultatams. Man tikimybės vertė (dar žinoma kaip p -vertė) buvo labai maža, kažkur apie 10 padidinta iki -23 … iš esmės 0. Tai reiškė, kad didėjantis slėgis reaktoriuje leido dumbliams geriau augti ir sugerti daugiau CO2, kaip ir prognozavau.

Bandymo metu turėjau kontrolinę grupę be slėgio, 650 kubinių cm oro, 1300 kubinių centimetrų oro ir 1950 kubinių centimetrų oro. Jutikliai nustojo tinkamai veikti aukščiausio slėgio trasoje, todėl aš jo neįtraukiau. Nepaisant to, P reikšmė daug nepasikeitė ir vis tiek lengvai suapvalinama iki 0. Ateityje bandysiu rasti patikimą būdą išmatuoti CO2 suvartojimą be brangių jutiklių ir galbūt atnaujinti reaktorių, kad jis galėtų saugiai valdyti didesnį spaudimus.

Antroji vieta LED konkurse 2017 m