Pressurized Algae Photobioreactor: 10 Hakbang (na may Mga Larawan)

2025 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2025-01-23 15:12

Bago sumisid sa itinuturo na ito, nais kong ipaliwanag nang kaunti pa tungkol sa kung ano ang proyektong ito at kung bakit ko ito pinili. Kahit na medyo mahaba ito, hinihikayat ko kayo na mangyaring basahin ito, dahil ang marami sa aking ginagawa ay hindi magkakaroon ng katuturan nang wala ang impormasyong ito.

Ang buong pangalan ng proyektong ito ay magiging isang pressurized algae photobioreactor na may autonomous na koleksyon ng data, ngunit iyon ay medyo mahaba bilang isang pamagat. Ang kahulugan ng isang photobioreactor ay:

"Isang bioreactor na gumagamit ng isang ilaw na mapagkukunan upang malinang ang mga phototrophic microorganism. Ang mga organismo na ito ay gumagamit ng potosintesis upang makabuo ng biomass mula sa ilaw at carbon dioxide at may kasamang mga halaman, lumot, macroalgae, microalgae, cyanobacteria at lila na bakterya"

Ginagamit ang aking pag-setup ng reaktor para sa lumalagong freshwater algae, ngunit maaari itong magamit para sa iba pang mga organismo.

Sa aming krisis sa enerhiya at mga isyu sa pagbabago ng klima, maraming mga kahaliling mapagkukunan ng enerhiya, tulad ng solar power, na ginalugad. Gayunpaman, naniniwala ako na ang aming paglipat mula sa nakasalalay sa mga fossil fuel patungo sa mas mapagkukunan ng enerhiya na mapagkukunan ng kapaligiran ay magiging unti-unti, dahil hindi natin kumpletong ma-overhaul ang ekonomiya. Ang mga biofuel ay maaaring magsilbing isang uri ng stepping stone dahil maraming mga kotse na tumatakbo sa mga fossil fuel ay madaling mai-convert upang tumakbo sa biofuels. Ano ang mga hinihiling mong biofuel?

Ang mga biofuel ay mga fuel na ginawa kahit na ang mga biological na proseso tulad ng photosynthesis o anaerobic digestion, kaysa sa mga geological na proseso na lumilikha ng mga fossil fuel. Maaari silang magawa sa pamamagitan ng iba't ibang mga proseso (na kung saan ay hindi ko nasasakop nang detalyado dito). Dalawang karaniwang pamamaraan ay ang transesterification at ultrasonication.

Sa kasalukuyan, ang mga halaman ang pinakamalaking mapagkukunan para sa biofuels. Ito ay makabuluhan sapagkat upang makalikha ng mga langis na kinakailangan para sa biofuels, ang mga halaman na ito ay dapat dumaan sa potosintesis upang maiimbak ang enerhiya ng araw bilang enerhiya ng kemikal. Nangangahulugan ito na kapag sinusunog namin ang mga biofuel, ang mga emissions ay nakapatay na nakansela kasama ang carbon dioxide na sinipsip ng mga halaman. Ito ay kilala bilang pagiging neutral sa carbon.

Sa kasalukuyang teknolohiya, ang mga halaman ng mais ay maaaring magbigay ng 18 galon ng biofuel bawat acre. Ang mga soybeans ay nagbibigay ng 48 galon, at ang mga sunflower ay nagbibigay ng 102. Mayroong iba pang mga halaman, ngunit walang ihambing sa algae na maaaring magbigay ng 5, 000 hanggang 15, 000 galon bawat acre (Ang pagkakaiba-iba ay dahil sa mga species ng algae). Maaaring lumaki ang algae sa bukas na mga pond na kilala bilang raceways o sa photobioreactors.

Kaya't kung ang mga biofuel ay napakahusay at maaaring magamit sa mga kotse na gumagamit ng mga fossil fuel, bakit hindi natin ito ginagawa nang higit pa? Gastos Kahit na may mataas na ani ng langis ng algal, ang gastos ng produksyon para sa mga biofuel ay mas mataas kaysa sa mga fossil fuel. Ginawa ko ang sistemang reaktor na ito upang makita kung mapabuti ko ang kahusayan ng isang photobioreactor, at kung gumagana ito kung gayon ang aking ideya ay maaaring magamit sa mga komersyal na aplikasyon.

Narito ang aking konsepto:

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng presyon sa isang photobioreactor, maaari kong madagdagan ang solubility ng carbon dioxide tulad ng inilarawan ng Batas ni Henry, na nagsasaad na sa isang pare-pareho na temperatura, ang halaga ng isang naibigay na gas na natutunaw sa isang naibigay na uri at dami ng likido ay direktang proporsyonal sa bahagyang presyon ng gas na iyon sa balanse ng likidong iyon. Ang bahagyang presyon ay kung magkano ang presyon ng isang naibigay na compound na nagbubunga. Halimbawa, ang bahagyang presyon ng nitrogen gas sa antas ng dagat ay.78 atm dahil iyon ang porsyento ng nitrogen doon sa hangin.

Nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng pagtaas ng konsentrasyon ng carbon dioxide o sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon ng hangin, tataas ko ang dami ng natunaw na CO2 sa bioreactor. Sa setup na ito, babago lang ang presyon. Inaasahan kong papayagan nito ang algae na sumailalim sa photosynthesis nang higit pa at mas mabilis na lumaki.

DISCLAIMER: Ito ay isang eksperimento na kasalukuyang ginagawa ko at sa pagsulat ko nito, hindi ko alam na makakaapekto ito sa paggawa ng algae. Pinakamasamang kaso, ito ay magiging isang gumaganang photobioreactor. Bilang bahagi ng aking eksperimento, kailangan kong subaybayan ang paglaki ng algae. Gumagamit ako ng mga CO2 sensor para dito gamit ang isang Arduino at SD card upang makolekta at mai-save ang data para sa akin upang pag-aralan. Ang bahagi ng koleksyon ng data na ito ay opsyonal kung nais mong gumawa lamang ng isang photobioreactor, ngunit bibigyan ko ng mga tagubilin at Arduino code para sa mga nais gamitin ito.

Hakbang 1: Mga Kagamitan

Dahil opsyonal ang bahagi ng koleksyon ng data, hahatiin ko ang listahan ng mga materyales sa dalawang seksyon. Gayundin, lumilikha ang aking pag-setup ng dalawang mga photobioreactor. Kung nais mo lamang ng isang reaktor, gamitin lamang ang kalahati ng mga materyales para sa anumang bagay sa itaas ng 2 (Sasabihin sa listahang ito ang bilang o mga materyal na sinusundan ng mga sukat kung naaangkop). Nagdagdag din ako ng mga link sa ilang mga materyal na maaari mong gamitin, ngunit hinihimok kita na gumawa ng paunang pagsasaliksik sa mga presyo bago bumili dahil maaari silang magbago.

Photobioreactor:

• 2 - 4.2 galon na bote ng tubig. (Ginamit para sa pagbibigay ng tubig. Siguraduhin na ang bote ay simetriko at walang built in na hawakan. Dapat din itong muling magamit.
• 1 - RGB LED strip (15 hanggang 20 talampakan, o kalahati para sa isang reaktor. Hindi kailangang isa-isang matugunan, ngunit tiyakin na ito ay may kasamang sariling controller at power supply)
• 2 - 5 galon na kapasidad ng mga aquarium bubbler + humigit-kumulang na 2 talampakan ng tubing (karaniwang ibinibigay kasama ang bubbler)
• 2 - mga timbang para sa tubo ng mga bubbler. Gumamit lang ako ng 2 maliliit na bato at goma.
• 2 talampakan - 3/8 "panloob na diameter ng tubo ng plastik
• 2 - 1/8 "NPT bike valves (link ng Amazon para sa mga balbula)
• 1 tubo - 2 bahagi ng epoxy
• Kulturang starter ng algae
• Natutunaw na halaman na pataba ng halaman (Gumamit ako ng tatak ng MiracleGro mula sa Home Depot)

Mahalagang Impormasyon:

Batay sa konsentrasyon ng kulturang starter, kakailanganin mo ng higit pa o mas kaunti sa bawat galon na kapasidad ng reactor. Sa aking eksperimento, nagsagawa ako ng 12 mga daanan ng 2.5 galon bawat isa ngunit nagsimula lamang sa 2 tablespoons. Kailangan ko lamang palaguin ang algae sa isang hiwalay na tangke hanggang sa magkaroon ako ng sapat. Gayundin, hindi mahalaga ang species, ngunit ginamit ko ang Haematococcus dahil mas natutunaw sila sa tubig kaysa sa filament algae. Narito ang isang link para sa algae. Bilang isang kasiya-siyang eksperimento sa panig, maaari akong bumili ng bioluminescent algae minsan. Nakita kong natural itong naganap sa Puerto Rico at mukhang cool sila.

Gayundin, marahil ito ang aking ika-4 na pag-ulit ng disenyo at sinubukan kong gawin ang gastos nang mas mababa hangga't maaari. Iyon ang isang kadahilanan kung bakit sa halip na mag-pressure sa isang aktwal na tagapiga, gagamit ako ng maliliit na mga bubbler ng aquarium. Gayunpaman, mayroon silang mas kaunting puwersa at maaaring ilipat ang hangin sa presyon ng humigit-kumulang 6 psi kasama ang presyon ng paggamit.

Nalutas ko ang problemang ito sa pamamagitan ng pagbili ng mga air bubbler na may isang paggamit na maaari kong ikonekta ang tubing. Iyon ay kung saan nakuha ko ang aking 3/8 mga sukat ng tubo mula sa. Ang pag-inom ng bubbler ay konektado sa tubing, at pagkatapos ay ang kabilang dulo ay konektado sa reaktor. Gin-e-recycle nito ang hangin upang masukat ko rin ang nilalaman ng carbon dioxide gamit ang aking mga sensor. Ang mga komersyal na aplikasyon ay maaaring magkaroon lamang ng isang matatag na supply ng hangin upang magamit at itapon sa halip. Narito ang isang link para sa mga bubbler. Bahagi sila ng isang filter ng aquarium na hindi mo kailangan. Ginamit ko lang ang mga ito dahil ginamit ko ang isa para sa ang aking mga alagang hayop. Marahil ay maaari mo ring matagpuan ang bubbler nang walang filter na online din.

Pagkolekta ng data:

• 2 - Mga sensor ng Vernier CO2 (tugma ang mga ito sa Arduino, ngunit mahal din. Pinahiram ko ang minahan mula sa aking paaralan)
• Heat shrink tubing - hindi bababa sa 1 pulgada ang lapad upang magkasya sa mga sensor
• 2 - Vernier analog protoboard adapters (order code: BTA-ELV)
• 1 - breadboard
• mga wire ng jumper ng tinapay
• 1 - SD card o MicroSD at adapter
• 1 - Kalasag ng Arduino SD card. Ang akin ay mula sa Seed Studio at ang aking code ay para din dito. Maaaring kailanganin mong ayusin ang code kung ang iyong kalasag ay mula sa ibang mapagkukunan
• 1 - Arduino, ginamit ko ang Arduino Mega 2560
• USB cable para sa Arduino (upang mag-upload ng code)
• Supply ng kuryente ng Arduino. Maaari mo ring gamitin ang isang brick ng charger ng telepono gamit ang USB cable upang magbigay ng 5V na lakas

Hakbang 2: Presyon

Upang mapilit ang lalagyan, dapat gawin ang dalawang pangunahing bagay:

1. Dapat na maayos ng takip ang bote nang ligtas
2. Kailangang mai-install ang isang balbula upang magdagdag ng presyon ng hangin

Mayroon na kaming balbula. Pumili lamang ng isang puwesto sa bote na nasa itaas ng linya ng algae at mag-drill ng isang butas dito. Ang lapad ng butas ay dapat na katumbas ng diameter ng balbula na mas malaki o dulo ng tornilyo (Maaari kang gumawa muna ng isang mas maliit na butas ng piloto at pagkatapos ay ang aktwal na butas ng lapad). Pinapayagan nitong payagan ang non balbula na magtapos sa barley sa bote. Gamit ang isang naaangkop na wrench, hinigpitan ko ang balbula sa plastik. Gumagawa ito ng mga uka sa plastik para sa turnilyo din. Susunod, kinuha ko lang ang balbula, nagdagdag ng mga tape ng tubo, at ibalik ito sa lugar.

Kung ang iyong bote ay walang makapal na may pader na plastik:

Gamit ang ilang papel de liha, magaspang ang plastik sa paligid ng butas. Pagkatapos, sa mas malaking bahagi ng balbula, maglagay ng isang mapagbigay na halaga ng epoxy. Maaari itong maging dalawang bahagi ng epoxy o anumang iba pang uri. Siguraduhin lamang na makatiis ito ng mataas na presyon at lumalaban sa tubig. Susunod, ilagay lamang ang balbula sa lugar at hawakan nang kaunti hanggang sa dumikit ito sa lugar. Huwag punasan ang labis sa paligid ng mga gilid. Payagan ang oras ng epoxy na gumaling din bago subukan ang photobioreactor.

Tulad ng para sa talukap ng mata, ang mayroon ako ay mayroong isang singsing na O at naka-secure sa mahigpit. Gumagamit ako ng isang max ng 30 psi ng presyon at maaari itong pigilan. Kung mayroon kang isang tornilyo sa takip, mas mabuti pa ito. Siguraduhin lamang na i-thread ito sa plumber tape. Panghuli, maaari mong balutin ang twine o mabibigat na duty duct tape sa ilalim ng bote hanggang sa takip upang mahigpit na hawakan ito.

Upang subukan ito, dahan-dahang magdagdag ng hangin sa pamamagitan ng balbula at makinig para sa mga paglabas ng hangin. Ang paggamit ng ilang tubig na may sabon ay makakatulong makilala kung saan tumatakas ang hangin at kailangang dagdagan ang epoxy.

Hakbang 3: Bubbler

Tulad ng nabanggit ko sa seksyon ng mga materyales, ang mga sukat para sa aking tubing ay batay sa binili kong bubbler. Kung ginamit mo ang link o bumili ng parehong tatak ng bubbler, pagkatapos ay hindi mo kailangang mag-alala tungkol sa iba pang mga sukat. Gayunpaman, kung mayroon kang ibang tatak ng bubbler, kung gayon may ilang mga hakbang na kailangan mong gawin:

1. Siguraduhin na mayroong isang paggamit. Ang ilang mga bubbler ay magkakaroon ng isang malinaw na input, at ang iba ay magkakaroon nito sa paligid ng output (tulad ng mayroon ako, sumangguni sa mga imahe).
2. Sukatin ang diameter ng input at iyon ang panloob na lapad para sa tubing.
3. Tiyaking ang output / bubbler tubing ay maaaring magkasya sa pamamagitan ng iyong input tubing madali kung ang paggamit ng iyong bubbler ay nasa paligid ng output.

Susunod, i-thread ang mas maliit na tubing sa pamamagitan ng mas malaki at pagkatapos ay ilakip ang isang dulo sa output ng bubbler. Ang slide ang mas malaking dulo sa paglipas ng input. Gumamit ng epoxy upang i-hold ito sa lugar at upang mai-seal mula sa mataas na presyon. Mag-ingat lamang na hindi maglagay ng anumang epoxy sa loob ng pantalan ng pag-inom. Paalala, ang paggamit ng papel de liha upang gaanong mag-gasgas ng isang ibabaw bago magdagdag ng epoxy ay nagpapatibay sa bono.

Panghuli, gumawa ng isang butas sa bote na sapat na malaki para sa tubing. Sa aking kaso, 1/2 (Larawan 5). Thread ang mas maliit na tubing sa pamamagitan nito at sa tuktok ng bote. Maaari mo na ngayong mag-attach ng isang timbang (Gumamit ako ng mga goma at isang bato) at ibalik ito sa bote. Pagkatapos ay ilagay ang mas malaking tubo sa pamamagitan din ng bote at i-epoxy ito sa lugar. Pansinin na ang malaking tubo ay nagtatapos pagkatapos lamang nitong pumasok sa bote. Ito ay dahil ito ay isang paggamit ng hangin at hindi mo gugustuhin na mag-splash ang tubig ito

Ang isang benepisyo sa pagkakaroon ng saradong sistemang ito ay nangangahulugan na ang singaw ng tubig ay hindi makatakas at ang iyong silid ay hindi magtatapos sa amoy tulad ng algae.

Hakbang 4: Mga LED

Ang mga LED ay kilala sa pagiging mahusay ng enerhiya at mas palamig (temperatura ng matalino) kaysa sa normal na maliwanag na bombilya o fluorescent. Gayunpaman, gumagawa pa rin sila ng ilang init at madali itong mapansin kung ito ay naka-on habang pinagsama pa rin. Kapag ginamit namin ang mga piraso sa proyektong ito, hindi sila magkakasama-sama. Ang anumang labis na init ay madaling masasalamin o hinihigop ng solusyon sa algae water.

Nakasalalay sa mga species ng algae, kakailanganin nila ang higit pa o mas mababa na ilaw at init. Halimbawa, ang uri ng bioluminescent ng algae na nabanggit ko kanina ay nangangailangan ng mas maraming ilaw. Ang isang patakaran ng hinlalaki na ginamit ko ay upang panatilihin ito sa pinakamababang setting at dahan-dahang pagtaas nito ng isang antas o dalawa ng ningning habang lumaki ang algae.

Anyways, upang i-set up ang LED system, balutin lamang ang strip sa paligid ng bote ng ilang beses sa bawat pambalot na darating tungkol sa 1 pulgada. Ang aking bote ay may mga tagaytay na kung saan ang LED ay maginhawang umaangkop. Gumamit lang ako ng kaunting tape ng tape upang mapanatili ito sa lugar. Kung gumagamit ka ng dalawang bote na tulad ko, balutin lamang ang kalahati sa isang bote at kalahati sa isa pa.

Ngayon ay maaaring nagtataka ka kung bakit ang aking mga LED strip ay hindi balot hanggang sa tuktok ng aking photobioreactor. Sinadya kong gawin ito dahil kailangan ko ng puwang para sa hangin at para sa sensor. Kahit na ang bote ay may dami ng 4.2 galon, kalahati lamang niyan ang ginamit ko upang mapalago ang algae. Gayundin, kung ang aking reactor ay may isang maliit na pagtulo, kung gayon ang presyon ng lakas ng tunog ay mahuhulog nang mas mababa dahil ang dami ng makatakas na hangin ay isang mas maliit na porsyento ng kabuuang halaga ng hangin sa loob ng bote. Mayroong isang mahusay na linya na kailangan kong maging kung saan ang algae ay magkakaroon ng sapat na carbon dioxide upang lumaki, ngunit sa parehong oras ay dapat mayroong mas kaunting hangin upang ang carbon dioxide na tinatanggap ng algae ay may epekto sa pangkalahatang komposisyon ng hangin, pinapayagan akong i-record ang data.

Halimbawa, kung huminga ka sa isang paper bag, mapupuno ito ng isang mataas na porsyento ng carbon dioxide. Ngunit kung huminga ka lang sa bukas na kapaligiran, ang pangkalahatang komposisyon ng hangin ay magiging pareho at imposibleng matukoy ang anumang pagbabago.

Hakbang 5: Mga Koneksyon ng Protoboard

Dito kumpleto ang iyong pag-set up ng photobioreactor kung hindi mo nais na idagdag ang koleksyon ng data at mga sensor ng arduino. Maaari mo lamang laktawan ang hakbang tungkol sa lumalaking algae.

Kung ikaw ay interesado subalit, kakailanganin mong ilabas ang electronics para sa isang paunang pagsubok bago ilagay ito sa bote. Una, ikonekta ang kalasag ng SD card sa tuktok ng arduino. Ang anumang mga pin na karaniwang magagamit mo sa arduino na ginagamit ng kalasag ng SD card ay magagamit pa rin; ikonekta lamang ang jumper wire sa butas nang direkta sa itaas.

Nag-attach ako ng mga larawan ng mga pagsasaayos ng pin ng arduino sa hakbang na ito na maaari kang mag-refer. Ginamit ang mga berdeng wires upang ikonekta ang 5V sa arduino 5V, orange upang ikonekta ang GND sa Arduino ground, at dilaw upang ikonekta ang SIG1 sa Arduino A2 at A5. Tandaan na maraming mga labis na koneksyon sa mga sensor na maaaring magawa, ngunit hindi kinakailangan ang mga ito para sa koleksyon ng data at tinutulungan lamang ang library ng Vernier na magsagawa ng ilang mga pag-andar (tulad ng pagtukoy sa ginamit na sensor)

Narito ang isang mabilis na pangkalahatang ideya ng kung ano ang ginagawa ng mga pin ng protoboard:

1. SIG2 - 10V output signal na ginagamit lamang ng ilang mga vernier sensor. Hindi namin ito kakailanganin.
2. GND - kumokonekta sa arduino ground
3. Vres - iba't ibang mga vernier sensor ay may iba't ibang mga resistors sa kanila. Ang pagbibigay ng boltahe at pagbabasa ng kasalukuyang output mula sa pin na ito ay tumutulong upang makilala ang mga sensor, ngunit hindi ito gumana para sa akin. Alam ko rin kung anong sensor ang ginagamit ko dati kaya't hard-code ko ito sa programa.
4. ID - makakatulong din na makilala ang mga sensor, ngunit hindi kinakailangan dito
5. 5V - nagbibigay ng 5 volts na lakas sa sensor. Nakakonekta sa arduino 5V
6. SIG1 - output para sa mga sensor mula sa isang sukat na 0 hanggang 5 volts. Hindi ko ipaliwanag ang mga equation ng pagkakalibrate at lahat upang mai-convert ang output ng sensor sa aktwal na data, ngunit isipin ang sensor ng CO2 na gumaganang tulad nito: mas maraming CO2 ang nadarama nito, mas maraming boltahe ang bumalik sa SIG2.

Sa kasamaang palad, gagana lamang ang library ng sensor ng Vernier sa isang sensor at kung kailangan naming gumamit ng dalawa, kakailanganin naming basahin ang hilaw na boltahe na na-output ng mga sensor. Naibigay ko ang code bilang isang.ino file sa susunod na hakbang.

Habang idinidikit mo ang mga wire ng jumper sa breadboard, tandaan na ang mga hilera ng mga butas ay konektado. Ito ay kung paano namin ikonekta ang mga protoboard adaptor sa arduino. Gayundin, ang ilang mga pin ay maaaring magamit ng SD card reader, ngunit tinitiyak kong hindi sila makagambala sa bawat isa. (Karaniwan itong digital pin 4)

Hakbang 6: Code at Pagsubok

I-download ang arduino software sa iyong computer kung wala mo itong naka-install na.

Susunod, ikonekta ang mga sensor sa mga adapter at siguraduhin na ang lahat ng mga kable ay maayos (Suriin upang matiyak na ang mga sensor ay nasa mababang setting mula 0 - 10, 000 ppm). Ipasok ang SD card sa puwang at ikonekta ang arduino sa iyong computer sa pamamagitan ng USB cable. Pagkatapos buksan ang file na SDTest.ino na aking naibigay sa hakbang na ito at i-click ang upload button. Kakailanganin mong i-download ang SD library bilang isang.zip file at idagdag din ito.

Matapos ang matagumpay na pag-upload ng code, mag-click sa mga tool at piliin ang serial monitor. Dapat mong makita ang impormasyon tungkol sa pagbabasa ng sensor na naka-print sa screen. Matapos patakbuhin ang code nang ilang sandali, maaari mong i-unplug ang arduino at alisin ang SD card.

Anyways, kung isingit mo ang SD card sa iyong laptop, makakakita ka ng isang file na DATALOG. TXT. Buksan ito at tiyakin na mayroong data dito. Nagdagdag ako ng ilang mga pag-andar sa pagsubok sa SD na mai-save ang file pagkatapos ng bawat pagsulat. Nangangahulugan iyon kahit na ilabas mo ang mid card na SD card, magkakaroon ito ng lahat ng data hanggang sa puntong iyon. Ang aking AlgaeLogger.ino file ay mas kumplikado sa mga pagkaantala upang mapatakbo ito sa loob ng isang linggo. Sa tuktok nito, nagdagdag ako ng isang pagpapaandar na magsisimula ng isang bagong file ng datalog.txt kung mayroon na. Hindi ito kinakailangan para gumana ang code, ngunit nais ko lang ang lahat ng data na kinokolekta ng Arduino sa iba't ibang mga file sa halip na pag-uri-uriin ang mga ito sa oras na ipinakita. Maaari ko ring mai-plug in ang arduino bago simulan ang aking eksperimento at i-reset lamang ang code sa pamamagitan ng pag-click sa pulang pindutan kapag handa na akong magsimula.

Kung ang test code ay nagtrabaho, maaari mong i-download ang AlgaeLogger.ino file na aking ibinigay at i-upload ito sa arduino. Kapag handa ka nang simulan ang iyong koleksyon ng data, i-on ang arduino, ipasok ang SD card, at i-click ang pulang pindutan sa arduino upang muling simulan ang programa. Ang code ay kukuha ng mga sukat sa isang oras na agwat sa loob ng 1 linggo. (168 mga koleksyon ng data)

Hakbang 7: Pag-install ng Mga Sensor Sa Photobioreactor

Oh oo, paano ko makakalimutan?

Kailangan mong i-install ang mga sensor sa photobioreactor bago subukang mangolekta ng data. Mayroon lamang akong hakbang upang subukan ang mga sensor at code bago ang isang ito upang kung ang isa sa iyong mga sensor ay may sira, pagkatapos ay makakakuha ka kaagad ng ibang bago bago isama ito sa photobioreactor. Ang pagkakaroon upang alisin ang mga sensor pagkatapos ng hakbang na ito ay magiging mahirap, ngunit posible. Ang mga tagubilin sa kung paano gawin ito ay nasa hakbang ng Mga Tip at Pangwakas na Saloobin.

Gayunpaman, isasama ko ang mga sensor sa talukap ng aking bote dahil ito ang pinakamalayo sa tubig at ayaw kong mabasa ito. Gayundin, napansin ko ang lahat ng singaw ng tubig na nakakubli malapit sa ilalim at manipis na mga dingding ng bote kaya't ang pagkakalagay na ito ay maiiwasan ang singaw ng tubig na makasama sa mga sensor.

Upang magsimula, i-slide ang tubong pag-urong ng init sa sensor, ngunit tiyaking hindi takpan ang lahat ng mga butas. Susunod, pag-urong ang tubing gamit ang isang maliit na apoy. Hindi mahalaga ang kulay ngunit gumamit ako ng pula para sa kakayahang makita.

Susunod na mag-drill ng isang 1 butas sa gitna ng takip at gumamit ng papel de liha upang magaspang ang plastik sa paligid nito. Makakatulong ito sa epoxy bond na maayos.

Sa wakas, magdagdag ng ilang epoxy sa tubing at i-slide ang sensor sa lugar sa talukap ng mata. Magdagdag ng ilang higit pang epoxy sa labas at loob ng takip kung saan natutugunan ng takip ang pag-urong ng init at payagan itong matuyo. Dapat itong maging airtight ngayon, ngunit kakailanganin nating i-pressure ito upang ligtas.

Hakbang 8: Pagsubok sa Presyon Sa Mga Sensor

Dahil nasubukan na namin ang photobioreactor nang pauna gamit ang balbula ng bisikleta, kailangan lang naming mag-abala tungkol sa takip dito. Tulad ng huling oras, dahan-dahang magdagdag ng presyon at makinig para sa paglabas. Kung nakakita ka ng isa, magdagdag ng ilang epoxy sa loob ng takip at sa labas.

Gumamit din ng tubig na may sabon upang makahanap ng mga paglabas kung nais mo, ngunit huwag maglagay ng anumang sa loob ng sensor.

Napakahalaga na walang hangin ang makakatakas mula sa photobioreactor. Ang pagbabasa ng CO2 sensor ay apektado ng isang pare-pareho na direktang nauugnay sa presyon. Ang pag-alam sa presyon ay magbibigay-daan sa iyo upang malutas ang aktwal na konsentrasyon ng carbon dioxide para sa koleksyon ng data at pagtatasa.

Hakbang 9: Kultura ng Algae at Mga Nutrisyon

Upang mapalago ang algae, punan ang lalagyan sa itaas lamang ng mga LED na may tubig. Dapat ay nasa paligid ng 2 galon ang nagbibigay o kumuha ng ilang tasa. Pagkatapos, magdagdag ng natutunaw na pataba ng halaman alinsunod sa mga direksyon sa kahon. Nagdagdag ako ng kaunti pa talaga upang madagdagan ang paglaki ng algae. Panghuli, idagdag sa kulturang starter ng algae. Orihinal na gumamit ako ng 2 kutsarang para sa buong 2 galon, ngunit gumagamit ako ng 2 tasa sa panahon ng aking eksperimento upang mas mabilis lumaki ang algae.

Itakda ang mga LED sa pinakamababang setting at dagdagan ito sa paglaon kung ang tubig ay naging masyadong madilim. I-on ang bubbler at hayaang umupo ang reactor ng isang linggo o higit pa upang lumaki ang algae. Marami kang kailangan upang paikutin ang tubig sa paligid ng ilang beses upang maiwasan ang algae mula sa pag-aayos hanggang sa ilalim.

Gayundin, ang potosintesis ay sumisipsip ng pangunahin sa pula at asul na ilaw, kaya't ang mga dahon ay berde. Upang mabigyan ang algae ng ilaw na kailangan nila nang hindi masyadong pinainit ang mga ito, gumamit ako ng lila na ilaw.

Sa mga nakalakip na larawan, lumalaki lamang ako ng orihinal na 2 kutsarang starter na kailangan kong umabot sa 40 tasa para sa aking tunay na eksperimento. Maaari mong sabihin na ang algae ay lumago ng maraming isinasaalang-alang na ang tubig ay perpektong malinaw bago.

Hakbang 10: Mga Tip at Pangwakas na Saloobin

Marami akong natutunan habang binubuo ang proyektong ito at masaya akong sinasagot ang mga katanungan sa mga komento sa abot ng aking makakaya. Samantala, narito ang ilang mga tip na mayroon ako:

1. Gumamit ng double sided foam tape upang ma-secure ang mga bagay sa lugar. Nabawasan din nito ang mga panginginig mula sa bubbler.
2. Gumamit ng isang power strip upang maprotektahan ang lahat ng mga bahagi pati na rin magkaroon ng puwang upang mai-plug in ang mga bagay.
3. Gumamit ng isang bomba ng bisikleta na may sukatan ng presyon, at huwag magdagdag ng presyon nang hindi pinupunan ang tubig sa bote. Ito ay sa dalawang kadahilanan. Una, ang presyon ay tataas nang mas mabilis, at pangalawa, ang bigat ng tubig ay pipigilan ang ilalim ng bote mula sa pag-invert.
4. Paikutin ang algae bawat ngayon at pagkatapos upang magkaroon ng pantay na solusyon.
5. Upang alisin ang mga sensor: gumamit ng isang matalim na talim upang maputol ang tubing off ng sensor at mapunit hangga't makakaya mo. Pagkatapos, dahan-dahang hilahin ang sensor.

Magdaragdag ako ng maraming mga tip sa pag-iisip nila.

Sa wakas, nais kong tapusin sa pamamagitan ng pagsasabi ng ilang mga bagay. Ang layunin ng proyektong ito ay upang makita kung ang algae ay maaaring lumago nang mas mabilis para sa produksyon ng biofuel. Habang ito ay isang gumaganang photobioreactor, hindi ko magagarantiyahan ang presyon ay magkakaroon ng pagkakaiba hanggang matapos ang lahat ng aking mga pagsubok. Sa oras na iyon, gagawa ako ng pag-edit dito at ipapakita ang mga resulta (Hanapin ito minsan sa kalagitnaan ng Marso).

Kung sa tingin mo ang itinuturo na ito ay potensyal na kapaki-pakinabang at ang dokumentasyon ay mabuti, mag-iwan sa akin ng tulad o isang komento. Pumasok din ako sa mga paligsahan sa LED, Arduino, at Epilog kaya bumoto para sa akin kung karapat-dapat ako rito.

Hanggang doon, masaya DIY'ing lahat

EDIT:

Ang aking eksperimento ay isang tagumpay at nakarating din ako sa isang state science fair! Matapos ihambing ang mga graph ng mga carbon dioxide sensor, nagpatakbo din ako ng pagsubok na ANOVA (Pagsusuri ng Pagkakaiba-iba). Karaniwan ang ginagawa ng pagsubok na ito ay natutukoy nito ang posibilidad ng mga ibinigay na resulta na natural na nagaganap. Kung mas malapit ang halaga ng posibilidad na 0, mas malamang na makita ang ibinigay na resulta, nangangahulugang anuman ang independiyenteng variable na binago ay talagang may epekto sa mga resulta. Para sa akin, ang halaga ng posibilidad (aka p-halaga) ay napakababa, sa isang lugar na malapit sa 10 naitaas hanggang -23 …. karaniwang 0. Ito ay nangangahulugan na ang pagtaas ng presyon sa reaktor ay pinapayagan ang algae na lumago nang mas mahusay at sumipsip ng higit pa sa CO2 tulad ng nahulaan ko.

Sa aking pagsubok mayroon akong isang control group na walang idinagdag na presyon, 650 cubic cm ng hangin, 1300 cubic cm ng hangin, at 1950 cubic cm ng air ang naidagdag. Huminto sa paggana nang maayos ang mga sensor sa pinakamataas na trail ng presyon kaya't ibinukod ko ito bilang isang outlier. Kahit na, ang halaga ng P ay hindi nagbago nang malaki at madali pa ring bilugan sa 0. Sa mga eksperimento sa hinaharap, susubukan ko at makahanap ng isang maaasahang paraan upang masukat ang pagsalin ng CO2 nang walang mga mamahaling sensor, at marahil ay i-upgrade ang reaktor upang ligtas itong mapangasiwaan ang mas mataas mga presyon

Runner Up sa LED Contest 2017