Иркутские учёные придумали биореактор для «умных» теплиц

Молодые учёные НИ ИрГТУ разрабатывают эффективный биореактор на основе теплолюбивых бактерий.

Установка «Биореактор VT-2» является одной из составляющих более масштабного проекта по созданию комплексной технологии для увеличения эффективности работы теплиц в условиях Сибири. В «умной» теплице, позволяющей выращивать овощи круглый год, установлены автоматизированная система управления, искусственное орошение, циркуляция воды (это предотвратит застой и заболачивание), энергосберегающая система обогрева, биореактор и другое, поясняет один из авторов устройства, студент физико-технического института ИрГТУ Дмитрий Софич.

«Всем известно, что при разложении органики микроорганизмами может выделяться тепло. Наша задача состоит в том, чтобы получить как можно больше такого тепла. Функция биореактора заключается в производстве тепла и удобрений из продуктов жизнедеятельности растений и животных. Данная разработка является прямым аналогом применяемых в сельском хозяйстве биореакторов для получения биогаза. Но, в отличие от них, наш биореактор будет вырабатывать тепло, а не газ. Такой подход обеспечивает дешевизну конструкции, и, как следствие, низкую цену аппарата. По сути, биореактор является аналогом компостной кучи. Однако мы намерены поддерживать в реакторе определенный вид теплолюбивых бактерий (термофилов), которые будут преобладать над другими видами, например, бактериями брожения, – рассказывает Дситрий Софич. – В компостных кучах разные колонии микроорганизмов постепенно сменяют друг друга: одни вырабатывают тепло, затем погибают, другие начинают вырабатывать биогаз. Из-за этого снижается общая продуктивность процесса».

По словам начинающего исследователя, чтобы избежать такой картины и обеспечить теплолюбивым организмам необходимые условия, был создан лабораторный биореактор. Его конструкция представляет собой теплоизолированный цилиндр, предусматривающий установку датчиков температуры, системы аэрации, подогрева и отвода тепла. В разработанной изолированной системе будет поддерживаться определенная температура, необходимая термофилам. Если температура будет слишком высокой для жизнедеятельности микроорганизмов, «лишнее» тепло будет отводиться на нужды теплицы.

Разработчики установки уже провели ряд испытаний опытных образцов. Они использовали отходы пивного производства (дробленый солод). Аппарат показал высокую степень теплоотдачи: реактор саморазогрелся до 60°С.

Авторы проекта позаботились о безопасности устройства. Дмитрий Софич отмечает, что процесс из биологической стадии может перейти в химическую, тогда начнётся окисление, приводящее к высоким температурам и возгоранию. Поэтому политеховцы выкладывают внутренний слой аппарата огнеупорной силикатной твердеющей пеной, которая также разработана в Иркутском техническом университете. Внешний слой установки представлен карбамид формальдегидным пенопластом, который обеспечивает хорошую теплоизоляцию и не способен к самостоятельному горению.

В настоящее время студенты экспериментируют с использованием опилок и отходов птицефабрик в качестве топлива для реактора. На следующем этапе молодые ученые планируют отладить управление процессом, а также определить оптимальный вид микроорганизмов, чтобы в используемой биомассе преобладали термофилы. Дмитрий Софич отмечает, что пока температура в реакторе постоянно меняется, поэтому этот процесс необходимо стабилизировать.

По данным автора, на рынке Биореактор VT-2 может продвигаться, как мобильный комплекс для переработки органики, в том числе для домашнего использования. После определенных конструктивных изменений устройство может применяться даже для обогрева домов. Стоимость биореактора определит степень его автоматизации. Для разного сорта биотоплива будут сформированы таблицы с данными для настройки реактора.