東南大學開發(fā)3D打印藻類反應器模塊，可用于凈化室內空氣和培養(yǎng)小球藻生物質

2024年2月18日，南極熊獲悉，來自南京東南大學和蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員合作開發(fā)了一種新型的藻類反應器，這是一種采用3D 打印技術制造的模塊，旨在凈化室內空氣和培養(yǎng)小球藻生物質。該模塊采用回收的 PETG(rPETG) 材料制成，可無縫集成到建筑外墻中，為應對城市空氣質量挑戰(zhàn)提供了可持續(xù)的解決方案。

這項藻類反應器項目由研究人員郝華和本杰明·迪倫伯格領導，旨在將自然融入我們的建筑環(huán)境中。這項尖端技術涉及創(chuàng)建藻類反應器，這是一種 3D 打印的立面模塊，可為城市居民凈化空氣并定期生產(chǎn)藻類生物質。受Photo.Synth.Etica 和 SolarLeaf 等項目的啟發(fā)，該反應堆可刺激建筑物內的微生物循環(huán)。

表皮模塊由 3D 打印的 rPETG 材料組成，可容納培養(yǎng)管并使立面呈半透明狀。每個模塊都由混合框架和藻類培養(yǎng)系統(tǒng)組成。該框架由垂直和水平鋁型材制成，支撐帶有凹槽的 3D 打印表皮、用于泵電池的細長太陽能電池板和緊固件。

這些模塊可以安裝在窗戶或玻璃幕墻的內部。含有水和小球藻的透明波紋管安裝在 3D 打印皮膚的凹槽上。凹槽輪廓與管直徑相匹配，可在收獲生物質或更換管時輕松拆卸。

△3D 打印藻類反應器。（圖片來源：東南大學）

沿著凹槽的管道設計確保氣流從下到上緩慢而順暢地流動。透明幕墻后面的模塊矩陣保持生化過程，以改善室內空氣質量，并為立面增添綠色色調，同時調節(jié)室內光強度。

藻類培養(yǎng)系統(tǒng)包括一個波紋管、底部帶有電池的氣泵和頂部的防溢漏斗。小球藻液體充滿管子，氣泵每隔一段時間將室內空氣吸入其中。集成太陽能電池板使模塊獨立于建筑物的電力供應。

藻類反應器使管狀液體內的光合作用能夠與室內空氣有效地相互作用。每三到四個星期，將管子從模塊上取下來收集生物質并更換水和小球藻。采用大規(guī)模熔融顆粒制造 (FGF) 技術 3D 打印復雜的模塊主體，并在 KUKA 機器人手臂上安裝顆粒擠出機，以確保結構穩(wěn)定性和精確的細節(jié)。

使用透明的再生PETG（rPETG）顆粒來打印帶有凹槽的皮膚。分層的細絲和差異化的幾何形狀將直射陽光轉化為散射光，促進藻類生長。

藻類反應器將生物化學反應過程溫和地引入建筑環(huán)境中，展示輔助窗戶模塊如何凈化室內空氣并生產(chǎn)可持續(xù)的食品或藥品。微藻的天然綠色提供了視覺舒適感，表明通過生物學和建筑混合系統(tǒng)內的新型室內園藝，對城市居民和自然都有好處。