Wetenschap - 8 augustus 1996

De reactor

De reactor

Het Gerei

Marcel Janssen kweekt algen in een reactor. Hij zoekt naar een manier om algen efficienter te laten omgaan met het beschikbare licht.


De onderzoeker trekt de deuren van een bruine kast open. In het midden van de kast staat de reactor - een glazen buis waarin luchtbelletjes naar boven borrelen. Aan beide zijden hangen zes halogeenlampen. Platen van melkglas zwakken het licht af.

Marcel Janssen, onderzoeker in opleiding (oio) bij de sectie proceskunde van de vakgroep Levensmiddelentechnologie, kweekt in de reactor algen. Hij wil weten of hij de algen efficienter kan laten groeien door af en toe het licht uit te schakelen. In december 1999 hoopt hij te promoveren op zijn onderzoek.

Algen zijn in de reactor nauwelijks te zien; de vloeistof is zelfs niet lichtgroen getint. Gisteren hebben we de reactor schoongemaakt en er nieuwe algen in gedaan, maar we weten nog niet of ze zijn aangeslagen", verklaart de onderzoeker. We hadden verwacht dat het wat groener zou zijn." Toch zitten er wel algen in de reactor, maar alleen onder de microscoop zijn ze te zien.

Janssen werkt met algen van het geslacht Chlorella, die veel gebruikt worden voor onderzoek. In de reactor komen de algen terecht in gedestilleerd water met een voedingscomponent: stikstof, fosfor, magnesium en sporenelementen van metalen. De borrelende lucht is gewone buitenlucht met drie procent CO2 extra. Daarmee krijgen de algen meer kooldioxide aangeboden dan ze kunnen gebruiken, zodat alleen het licht een beperkende factor is voor de groei, niet de CO2.

De reactor heeft een dubbele wand, waar water doorheen stroomt. Dat houdt hem op een constante temperatuur van 37 graden, ondanks de grote hoeveelheid warmte die de lampen produceren. Ventilatoren proberen de algemene temperatuur in de kast laag te houden.

Er zit flink wat beweging in de buis. De borrelende lucht houdt het geheel goed gemengd. Daardoor is de concentratie van nutrienten, biomassa -de algen zelf- en lucht overal even groot.

In de reactor zit een lichtmeter. Naarmate de biomassa groeit, krijgen de algen in het troebele water steeds minder licht. En zonder dat licht zouden ze sterven. Zodra de lichtintensiteit onder een bepaalde waarde daalt, slaat een pomp tien seconden aan. Die pompt een beetje van de inhoud weg en vult verse vloeistof aan. Als de reactor eenmaal de gewenste concentratie algen bevat, slaat de pomp vijftig tot zestig keer per uur aan.

Janssen zoekt naar de optimale hoeveelheid licht voor de algengroei. Bij te weinig licht groeien de algen langzamer, maar te veel licht is schadelijk voor de algen en beperkt dus ook de groei. De oio kweekt algen bij vier verschillende lichtintensiteiten. Die intensiteit regelt hij door de lampen dichterbij of verder weg te zetten of door het licht af te zwakken met behulp van melkglas. Bij elke lichtintensiteit werkt hij met twee varianten: algen die constant licht krijgen en algen die intermitterend licht krijgen: even aan, even uit, weer even aan, et cetera. Bijvoorbeeld dertig seconden aan en tien seconden uit. Zo'n cyclus kan totaal honderd seconden duren, waarbij de periode dat het licht uit is nooit meer mag zijn dan vijftig procent.

Per experiment is Janssen zo'n week met de reactor bezig. Het duurt een a twee dagen om de algen op te kweken; vervolgens moet de reactor een tijdje continu lopen. Aan het einde van de week is de biomassa volledig aangepast aan de constante of intermitterende lichtintensiteit.

Dan gaat de oio metingen doen om te achterhalen hoe snel de algen groeien bij de verschillende hoeveelheden licht en of ze met intermitterend licht efficienter groeien dan met constant licht.

Hoewel hij niet kijkt naar praktische toepassingen van zijn onderzoek, kan hij zich in de praktijk een reactor voorstellen waarin algen blootstaan aan intermitterend licht. Zo'n reactor bevat delen die niet blootstaan aan zonlicht, zonder dat dit ten koste gaat van het werk van de algen. Op hetzelfde voor zonlicht beschikbare oppervlak kunnen dus meer algen leven. Toepassing van dat principe is denkbaar bij alle klusjes die de mens tegenwoordig door algen laat uitvoeren: afvalwaterzuivering, de verwerking van mest, het verwijderen van zware metalen.

Re:ageer