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Climate Detectives Projekte 2023-2024

Titel des Projekts: Grüne Ideen - Einsatz von Photobioreaktoren zur Verringerung der Umweltverschmutzung

  National gewählter Gewinner

Ovidius-Gymnasium   Constanta   Rumänien

Forschungsfrage

Wie können wir die CO2-Emissionen durch die Nutzung der Photosynthesekapazität des Phytoplanktons verringern?

Zusammenfassung des Projekts

Ziel unseres Projekts ist die Schaffung eines experimentellen Photobioreaktors, der zur Kultivierung von Mikroalgen (hauptsächlich Phytoplankton), zur Bindung von CO2 und N-Oxiden aus den bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehenden Gasen, aber auch zur Behandlung von Abwässern eingesetzt werden soll. Auf diese Weise werden die in die Atmosphäre gelangenden Treibhausgasemissionen verringert und die Photosynthese angeregt, was die Grundlage für die Erzeugung von Algenbiomasse bildet, die später zur Gewinnung pharmakologisch nützlicher Stoffe, zur Herstellung von Biodiesel und Bioethanol oder als Düngemittel verwendet werden kann. Wir verknüpfen die Labordaten mit den von EO/Satelliten gelieferten Daten, um die Chlorophyllkonzentration an der rumänischen Schwarzmeerküste zu ermitteln.

Wichtigste Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Wie können wir die CO2-Emissionen durch die Nutzung der Photosynthesekapazität des Phytoplanktons verringern?

Für die 2 Proben, die wir analysiert haben, um eine Abnahme des Volumens der Proben, durch Verdunstung, von etwa 50% in einem Zeitraum von 45 Tagen, mit einer signifikanten Zunahme der Zelldichte während des Experiments gefunden wurde; die Zellkolonien wurden beobachtet, um zunehmende Größen haben, während der 16 Wochen der Beobachtungen, und eine höhere Anzahl von Zellen als ursprünglich
Während der fünfwöchigen Analyse der Proben kam es zu einem Anstieg der Chlorophyllkonzentration um etwa 20% in den Proben, die dem Licht und dem Düngerzusatz (Charge 1) ausgesetzt waren, im Vergleich zu den Kontrollproben - von 0, 2 auf 0,35 μg Chlorophyll/L. In den lichtexponierten Proben wurde nur ein Anstieg um 5% festgestellt
Die wichtigsten Bestandteile eines Photobioreaktors sind:
1. Lichtquelle zur Bereitstellung von Energie für die Photosynthese und das Algenwachstum (natürlich oder künstlich).
2. Kulturgefäß (aus Glas, Kunststoff oder Metall, in Form von Röhren, Tanks oder Beuteln).
3. Misch- und Belüftungssystem zur Verhinderung von Schichtenbildung und Verschmutzung sowie zur Bereitstellung von Sauerstoff für das Algenwachstum.
4. Nährstoffzufuhrsystem.
5. Erntesystem (Zentrifuge oder Filtersystem).
6. Überwachungs- und Kontrollsystem: Sensoren und Steuerungen zur Überwachung und Regelung von Temperatur, Licht, pH-Wert usw. für das Algenwachstum.
Die Anwendungen und Vorteile der Photobioreaktoren sind>
- Herstellung von Biokraftstoffen: Biodiesel, Ethanol und Wasserstoff.
- Abwasserreinigung: Entfernung von Schadstoffen aus dem Abwasser, einschließlich Stickstoff und Phosphor.
- Luftreinigung: Entfernung von CO2 und anderen umweltschädlichen Oxiden.
- Lebens- und Futtermittel: Produktion von Biomasse für die menschliche und tierische Ernährung (Algenbiomasse wird 30 Mal schneller produziert als landwirtschaftliche Biomasse).
- Pharmazeutika: Algen sind in der Lage, zahlreiche Substanzen mit potenziellen medizinischen Anwendungen zu produzieren.

Wie geht es weiter? Maßnahmen, die etwas bewirken und zur Verringerung des Problems beitragen

Durch die Anbringung der miteinander verbundenen Zylinder eines Photobioreaktors an der Außenwand von Gebäuden kann Algenbiomasse gewonnen, Treibhausgase aufgefangen und ein ästhetischer Aspekt erzielt werden, der das Image der bebauten städtischen Umwelt verbessern kann. Durch die Nutzung der natürlichen photosynthetischen Fähigkeiten der Algen bieten diese Photobioreaktoren eine nachhaltige Methode zur Bindung von Kohlendioxidemissionen, wodurch die Auswirkungen der Treibhausgase auf die Atmosphäre gemildert werden. Darüber hinaus verspricht die Kultivierung von Algen zur Biomasseproduktion eine erneuerbare Energiequelle zu werden, die die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern könnte. Diese Verschmelzung von Funktionalität und Schönheit erhöht nicht nur die visuelle Attraktivität städtischer Umgebungen, sondern dient auch als greifbare Erinnerung an unsere kollektive Verantwortung, Innovationen für eine grünere, nachhaltigere Zukunft zu schaffen.

Die Einführung von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) ist von entscheidender Bedeutung. Bei CCS werden CO2-Emissionen aus Industrieprozessen und Kraftwerken abgeschieden, zu Lagerstätten transportiert und sicher unterirdisch gelagert oder für die verbesserte Ölgewinnung verwendet. Dadurch wird verhindert, dass CO2 in die Atmosphäre gelangt und zur globalen Erwärmung beiträgt.

Die Projekte werden von den Teams erstellt und sie übernehmen die volle Verantwortung für die gemeinsamen Daten.
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