Algenreaktor: Ein nachhaltiger Beitrag zur Gebäudeökologie

Forscher der Southeast University Nanjing und der ETH Zürich haben sich zusammengetan, um die Natur in unsere gebaute Umwelt zu integrieren. Im Rahmen des Projekts wurde ein Algenreaktor entwickelt, der aus 3D-gedruckten Fassadenmodulen besteht. Der Algenreaktor dient dazu, die Luft in Städten zu reinigen und regelmäßig algenbasierte Biomasse zu produzieren. Durch die Einbringung der Photosynthese von Chlorella in Innenräume, werden mikrobiologische Kreisläufe in Gebäuden angeregt, inspiriert von Projekten wie Photo.Synth.Etica und SolarLeaf.

Das Fassadenmodul besteht aus recyceltem PETG, das mittels 3D-Druck hergestellt wird und die Fassade durchlässig macht. Jedes Modul enthält eine Kombination aus Aluminiumprofilen, einer 3D-gedruckten Haut mit Rillen, schlanken Solarmodulen für die Pumpenbatterie und Befestigungselementen.

Das Modul kann an der Innenseite von Fenstern oder Glasfassaden angebracht werden. Transparente Wellrohre, die Wasser und Chlorella enthalten, werden in die Rillen der 3D-gedruckten Haut eingesetzt. Die Rillen passen genau zum Rohrdurchmesser und ermöglichen eine einfache Entnahme bei der Ernte der Biomasse oder dem Austausch der Rohre.

Der Luftstrom im Rohr verläuft immer aufwärts, um den Lufttransport von unten nach oben langsam und gleichmäßig zu gestalten. Eine große Anzahl von Modulen hinter einer transparenten Vorhangfassade gewährleistet zahlreiche biochemische Prozesse zur Verbesserung der Raumluftqualität. Gleichzeitig verleiht die Matrix der Fassade eine grüne Farbe und reguliert die Lichtintensität im Inneren.

Das Algenkultursystem des Moduls besteht aus einem gewundenen Rohr, einer Luftpumpe mit Batterie am Boden und einem Überlauftrichter oben. Die Chlorella-Flüssigkeit wird durch den Trichter in das gesamte Rohr gegossen. Die Luftpumpe zieht regelmäßig Raumluft in das Rohr. Die mit Solarenergie betriebene Pumpe macht das Modul unabhängig von der Stromversorgung des Gebäudes.

Da der CO2-Gehalt in Gebäuden durch menschliche Aktivitäten ansteigt, kann die Chlorella effizient Kohlendioxid in Sauerstoff umwandeln und in die Raumluft abgeben. Aufgrund der relativ stabilen und milden Raumtemperatur wird dieser Prozess ermöglicht. Das gewundene Rohr verlängert die Verweildauer der Luft im Algenfluid, sodass die Mikroalgen effizient Kohlendioxid aufnehmen und Sauerstoff produzieren können.

Der Algenreaktor ermöglicht also die Fotosynthese im Rohr, um mit der Raumluft in Wechselwirkung zu treten. Alle drei bis vier Wochen wird das Rohr aus dem Modul entfernt, um die Biomasse zu ernten und Wasser sowie Chlorella auszutauschen. Das komplexe Modul wird mittels 3D-Drucktechnologie hergestellt. Dabei kommt die Fused Granulate Fabrication (FGF) Technologie zum Einsatz. Der Pellet-Extruder wird an einem KUKA-Roboterarm montiert, um ein 3D-Drucksystem mit sechs Freiheitsgraden zu bilden.

Das Algenreaktor-Projekt stellt eine innovative Verbindung von Biologie und Architektur dar. Es zeigt, wie Nebenmodule an Fenstern die Raumluft reinigen und nachhaltige Nahrung oder Medizin produzieren können. Das natürliche Grün der Mikroalgen sorgt für ein angenehmes visuelles Ambiente im Gebäude. Das Projekt verdeutlicht, dass sowohl Stadtbewohner als auch die Natur von neuen Formen des Innenraumgartens profitieren können, um eine hybride Symbiose von Biologie und Architektur zu schaffen.

Projektinformationen:

Design & Forschungsprojekt an der Southeast University Nanjing.
Design und Fertigung: CHAI Xini, HE Muchun, CHEN Xinchang, ZHOU Yue.
Projektleiter: Hao Hua (Southeast University) & Benjamin Dillenburger (ETH Zürich).

FAQ:

Frage: Was ist das Ziel des Projekts?
Antwort: Das Ziel des Projekts ist es, die Natur in unsere gebaute Umwelt zu integrieren und die Luft in Städten zu reinigen.

Frage: Was wurde im Rahmen des Projekts entwickelt?
Antwort: Im Rahmen des Projekts wurde ein Algenreaktor entwickelt, der aus 3D-gedruckten Fassadenmodulen besteht.

Frage: Wie wird die Algenkultur in den Modulen realisiert?
Antwort: Die Algenkultur wird durch transparente Wellrohre realisiert, die Wasser und Chlorella enthalten, und in die Rillen der 3D-gedruckten Haut eingesetzt werden.

Frage: Was ist das Besondere an den Algenreaktor-Modulen?
Antwort: Die Algenreaktor-Module reinigen die Luft, produzieren algenbasierte Biomasse und verbessern die Raumluftqualität durch biochemische Prozesse.

Frage: Wie werden die Algen in den Modulen mit CO2 versorgt?
Antwort: Der CO2-Gehalt in den Gebäuden wird genutzt, da die Chlorella effizient Kohlendioxid in Sauerstoff umwandeln kann.

Frage: Wie oft muss die Biomasse geerntet und das Wasser sowie die Chlorella ausgetauscht werden?
Antwort: Die Biomasse wird alle drei bis vier Wochen geerntet und das Wasser sowie die Chlorella ausgetauscht.

Frage: Wie wird das Modul hergestellt?
Antwort: Das komplexe Modul wird mittels 3D-Drucktechnologie hergestellt, genauer gesagt mit der Fused Granulate Fabrication (FGF) Technologie.

Frage: Was ist das natürliche Grün der Mikroalgen und welche Funktion hat es?
Antwort: Das natürliche Grün der Mikroalgen sorgt für ein angenehmes visuelles Ambiente im Gebäude.

Frage: Wer sind die Projektverantwortlichen?
Antwort: Das Projekt wird von der Southeast University Nanjing und der ETH Zürich unter der Leitung von Hao Hua und Benjamin Dillenburger durchgeführt.

Definitions:

– Algenreaktor: Ein Gerät oder eine Anlage, in der Algen kultiviert und genutzt werden, zum Beispiel zur Reinigung von Luft oder zur Produktion von Biomasse.

– Photosynthese: Der Prozess, bei dem grüne Pflanzen mithilfe von Sonnenlicht und Chlorophyll Kohlendioxid in Sauerstoff und Glucose umwandeln.

– Chlorella: Eine Gattung von einzelligen Grünalgen, die aufgrund ihrer Fähigkeit zur Photosynthese weit verbreitet sind.

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Website der Southeast University Nanjing