空间微藻光生物反应器地面试验样机研制

摘要

目的针对空间环境条件特点,研制空间微藻光生物反应器地面试验样机,为未来长期空间飞行、深空探测等飞行任务的乘员提供藻蛋白和O2,并清除密闭环境中的CO2等废气。方法根据未来空间条件下使用要求,进行系统设计、加工,研制成空间微藻光生物反应器,然后进行微藻培养验证实验。结果该装置共包括生物反应器主体、光源、CO2供应组件、溶氧脱除组件等9个部分。在该装置中,采用了一种新型的光生物反应器主体为微藻的生长提供场所;研制成供气膜功能组件,为微藻提供生长所需的CO2气体,提高了CO2的吸收利用率;采用膜技术,研制成脱气膜功能组件,及时脱除了藻液中的溶解氧,不仅为乘员提供了呼吸用氧,提高了藻体的生长速率,而且大大地降低了空间微重力条件下的气/液分离负荷。验证试验结果表明:该装置系统运行良好,其能耗、体积、藻蛋白生产能力等均满足设计要求。经7d培养后,培养液的藻体密度从0.174g(DW)/L增加到4.064g(DW)/L,平均每天的藻蛋白生产能力高达11.1g(DW)。结论研制的微藻光生物反应器试验样机运行稳定,藻体生长良好,O2的脱除和CO2的供应原理适合空间微重力环境下使用要求。