¿Qué es un biorreactor?

Biorreactor

Nombre

Nombre: Biorreactor

Palabras clave: ADN, ciencias biológicas, insulina bacteriana

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Los biorreactores pueden parecer extraños, pero los principios básicos son bastante simples. El estómago es un biorreactor complejo que se utiliza para procesar los alimentos en el cuerpo humano. Los alimentos son digeridos por varias enzimas en el estómago y convertidos en nutrientes que podemos absorber. Los biorreactores en bioingeniería son dispositivos de reacción diseñados para producir o detectar diversas sustancias químicas simulando las funciones de organismos in vitro. En otras palabras, un biorreactor es un sistema de dispositivo que utiliza las funciones biológicas de enzimas u organismos (como microorganismos) para realizar reacciones bioquímicas in vitro. Es un simulador de funciones biológicas, como un tanque de fermentación, una enzima inmovilizada o un reactor de células inmovilizadas. .

A partir de la aplicación generalizada de enzimas inmovilizadas, se ha descubierto que las propias células naturales tienen un sistema de reacción en serie multifuncional. Inmovilizar células por medios físicos o químicos utilizando enzimas o sistemas enzimáticos es un atajo. El reactor celular inmovilizado es como una "hélice funcional para las actividades vitales". La tecnología de células inmovilizadas comenzó en la década de 1970 y sus aplicaciones prácticas han superado a las enzimas inmovilizadas. Por ejemplo, Estados Unidos, Europa y Japón utilizan el proceso de lecho de columna bacteriana inmovilizada para producir jarabe con alto contenido de fructosa a gran escala.

Por ejemplo

Biorreactor de lombrices de tierra

Como Hongjiang

Moda y protección del medio ambiente estrella-lombriz de tierra

La basura es Un subproducto de una ciudad. Cuanto más grande es la ciudad, más residuos produce. La eliminación del exceso de residuos es un problema social creciente al que se enfrentan todos los países. La mayoría de estos desechos en nuestro país terminan en vertederos, lo que no solo desperdicia muchos recursos, sino que además no puede degradarse por completo y produce fácilmente contaminación secundaria.

Ahora, una nueva tecnología de tratamiento biológico de residuos se está volviendo popular gradualmente en países desarrollados como Japón y Estados Unidos. Esta tecnología utiliza una criatura antigua con la que estamos muy familiarizados: las lombrices de tierra. El tracto digestivo de una lombriz de tierra es una planta de tratamiento de residuos orgánicos naturales. A través de la deglución y digestión continuas, las lombrices de tierra pueden convertir la basura en cosas beneficiosas para los humanos: los intestinos de las lombrices de tierra pueden secretar una variedad de ingredientes bioactivos, y algunos minerales se convertirán en nutrientes que las plantas absorben fácilmente después de ser procesados ​​por las lombrices de tierra. El lombricompost tiene un valor de pH adecuado, propiedades de retención de agua y fertilizantes y contiene oligoelementos que necesitan las plantas. Es un biofertilizante ecológico y respetuoso con el medio ambiente. En un ecosistema de eliminación de basura que puede formar un círculo virtuoso, las lombrices son las merecidas protagonistas.

En los países desarrollados, el procesamiento de la basura con lombrices ha llegado a los hogares y se ha convertido en una moda. A medida que la escala de aplicación de lombrices de tierra continúa expandiéndose, también han surgido biorreactores de lombrices que pueden controlar automáticamente la temperatura y la humedad.

Lombrices de tierra aptas para el tratamiento de residuos urbanos en China

Los biorreactores de lombrices extranjeros tienen requisitos muy estrictos para la clasificación de residuos. Los distintos residuos, como los lodos municipales y los excrementos animales, deberían tratarse en reactores diferentes. No podemos replicar esta tecnología de biorreactor de lombrices porque nuestra basura aún no se ha recogido por separado y se mezclan varios materiales, y las lombrices no pueden hacer nada. El profesor Sun Zhenjun de la Universidad Agrícola de China toma como dirección de investigación el desarrollo de biorreactores de lombrices adecuados para las condiciones nacionales de China.

El requisito previo para el funcionamiento del biorreactor de lombrices es una gran cantidad de lombrices. Sun Zhenjun introdujo la Eisenia truncatula de Japón y la Eiseki truncatula de California, EE. UU. Después de 2000 cruces, se reprodujeron de generación en generación. Mediante hibridación natural e inducción con cebo, se cultivaron gusanos Eiseki mejorados con una alta tasa de reproducción y adecuados para el tratamiento de residuos urbanos de mi país.

El profesor Sun ha dominado los hábitos de vida de las lombrices de tierra a través de exploraciones a largo plazo. Sabía que los gusanos Eiseki eran más activos alrededor de los 26°C y con una humedad de alrededor de 70°C, con un valor de pH más débil. Él controla la actividad de las lombrices cambiando varios factores ambientales para que existan en el reactor con la densidad máxima: cuanto mayor sea la densidad de las lombrices, mejor será la eficiencia del reactor.

Ruta técnica para crear el reactor de lombrices de China

Existen opiniones internacionales divergentes sobre por qué las lombrices pueden digerir la basura. Algunas personas dicen que las lombrices de tierra usan algunos nutrientes de los desechos, otras dicen que comen microorganismos de los desechos y otras piensan que son ambas cosas.

Diferentes entendimientos conducen a diferentes rutas técnicas para el diseño de biorreactores. Los experimentos del profesor Sun demostraron que las lombrices se alimentan principalmente de hongos y bacterias, y su capacidad para digerir los desechos es el resultado de su interacción con algunos microorganismos: los microorganismos convierten los desechos orgánicos de la basura en sustancias en descomposición que las lombrices pueden tragar y, lo que es más importante, , estas sustancias contienen una gran cantidad de microorganismos y las lombrices de tierra obtienen nutrientes principalmente al tragar microorganismos.

De esta manera, el profesor Sun cambió la práctica internacional de estudiar únicamente las lombrices de tierra en reactores de investigación y combinó el pretratamiento de desechos con biorreactores de lombrices en un sistema. Primero procesan los residuos, separan el vidrio, el plástico, el metal y el caucho, y luego fermentan la materia orgánica restante. Esto no solo supera el problema de que los desechos domésticos no están clasificados y no son adecuados para el procesamiento de lombrices, sino que también a través de la fermentación, se puede generar una temperatura alta de 60 ° C ~ 70 ° C dentro de la basura. Después de un ajuste adicional, puede proporcionar. la temperatura óptima para que las lombrices se alimenten, mejorando en gran medida la eficiencia de reacción de la máquina.

El primer biorreactor de lombrices de tierra a gran escala de China

El biorreactor de lombrices de tierra se ha estudiado con éxito en el laboratorio. El siguiente paso es transformar el resultado de esta investigación científica en un producto lo antes posible.

Liu Fuli de Tangshan, su fábrica de cría de lombrices produce más de 30.000 kilogramos de lombrices cada año. En los últimos años, la competencia en el mercado ha sido feroz y Liu Fuli está ansioso por nuevas tecnologías de alta tecnología.

Liu Fuli encontró a Sun Zhenjun y las dos partes decidieron cooperar en el desarrollo de productos de biorreactores para lombrices de tierra.

En ese momento, el desarrollo de biorreactores de lombrices de tierra se incluyó en los proyectos clave de ciencia y tecnología de la ciudad de Tangshan, y las autoridades de ciencia y tecnología brindaron un fuerte apoyo. Resulta que el distrito Fengrun de la ciudad de Tangshan, el tercer condado lechero más grande del país, está planeando construir un parque lechero de alta tecnología. Para la gran cantidad de estiércol que dejaron más de 60.000 vacas, nunca encontraron un método ideal para tratarlo. El biorreactor de lombrices les permitió ponerse de pie.

Con la cooperación de unidades de aplicación, unidades de producción e investigadores científicos, en mayo de 2002 nació en Tangshan, Hebei, un biorreactor de lombrices de tierra a gran escala con una longitud de 20 metros y una anchura de 2,5 metros. Puede procesar 6 toneladas de desechos orgánicos cada día y producir de 4 a 5 toneladas de biofertilizante. En comparación con productos extranjeros similares, este biorreactor tiene una estructura más simple y un costo más bajo, lo que lo hace más adecuado para la promoción y aplicación nacionales.

Actualmente, los investigadores han desarrollado una variedad de biorreactores para lombrices de tierra, que van desde reactores pequeños y simples adecuados para uso doméstico hasta grandes biorreactores adecuados para comunidades y granjas de animales, e incluso sitios de eliminación de basura. El nacimiento del biorreactor de lombrices llevará la tecnología de tratamiento biológico de residuos de China a un nuevo nivel.