光生物反應器

光反應器的研究在世界面臨石油危機時就已經開始了，當時科學研究工作者主要是用綠藻進行了大量的研究，其主要目的是研究其能否作為能源來替代石油資源。隨着研究的不斷深入，20世紀50年代時人們就已經對光生物反應器有了一定程度的掌握，但是這時人們研究出來的各種類型的光生物反應器主要是停留在理論的試驗研究，沒有任何一種光反應器用於實踐生產中。而這種研究大多是封閉式的光反應反應器，開放式的光生物反應器也在這時得到了很大程度的發展，主要原因是開放式的光生物反應器的操作條件容易控制，不像密閉式的光生物反應器那樣難以控制，受到外部環境的影響較大；此外，開放式的光生物反應器的投資成本比較低，而且相關的設備要求也沒有密閉式的光生物反應器那樣精密，佔地空間還比較小，能夠很好的利用空間。開放式的光生物反應器主要用於螺旋藻、小球藻和鹽藻等多種微藻的大規模培養並取得了良好的效果。 ^[1] 

所謂的開放式光生物反應器，顧名思義，就是指在一種開放的條件下進行生物的培養和相關的過程反應。開放式光反應器主要有兩種基本的類型，分別是水平式的光生物反應器和傾斜式的光生物反應器。水平式的光生物反應器的得名主要原因是它的反應器的系統是水平放置在地上，反應器中的培養液或者説營養液不能實現自己供給，必須通過外部的力量使得培養液能夠循環，而這種循環主要是通過槳輪或者旋轉臂的轉動來實現。而傾斜式的光生物反應器和水平式光生物反應器最主要的區別就是它的反應器是放置於一個傾斜面上，而其培養液同樣不能通過內部的循環而自己供給，也必須在外部的力量下使得培養液進行循環，但這種循環主要是依靠泵的動力使培養液在斜面上形成湍流來完成的。 ^[1] 

雖然開放式生物反應器結構簡單，不佔用較大的空間，而且建造的成本也比較低。但是它具有很多缺點，主要原因是它是開放式的，而微生物的繁殖條件有的比較嚴格，受外部環境的影響比較大，因此其培養的條件就不穩定，容易受到外部的干擾而影響最後的產氫效果，並且這種開放式的光生物反應器，需要的光照量比較大，但是在實際的轉化過程其光合轉化的效率卻很低，能量主要還是依靠微生物的內部物質循環來提供，這對微生物的生長不利。 ^[1] 

密閉式光生物反應器，顧名思義，其最主要的特點就是它是密封的，和外部環境是隔絕的。密閉式光生物反應器主要是用透明的材料建造的，主要是有利於內部的微生物利用光照，還有一點就是有利於觀察內部反應變化的現象。這種密閉式的光生物反應器和開放式的光生物反應器相比主要優勢是它可以實現一定程度的連續式的生產，並且由於其與外部的環境是隔絕的，不容易受到外部環境的影響，能夠按着微生物生長的既定的目標進行下去，並且這種光生物反應器的應用範圍比較廣，產氫的效率也比較高，當然產氫的純度也比較高。但是密閉式光生物反應器的建造成本比較高，需要較高的投資才有可能完成，但是一旦建成光生物反應器，它對於反應過程中的温度以及相關微生物生長的條件能夠進行有效的控制，並且也容易操作，還能夠在一定程度下降低環境的污染。 ^[1]