אקט בלחץ Photobioreactor: 10 שלבים (עם תמונות)

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-13 06:57

לפני שאצלול לתוך ההנחיה הזו, הייתי רוצה להסביר קצת יותר על מה הפרויקט הזה ומדוע בחרתי לעשות אותו. למרות שזה קצת ארוך, אני ממליץ לך לקרוא את זה בבקשה, מכיוון שהרבה ממה שאני עושה לא יהיה הגיוני בלי המידע הזה.

שמו המלא של הפרויקט הזה יהיה פוטוביוגרקט של אצות בלחץ עם איסוף נתונים אוטונומי, אבל זה יהיה קצת ארוך ככותרת. ההגדרה של פוטוביורקטור היא:

"ביואקטור המנצל מקור אור לטיפוח מיקרואורגניזמים פוטוטרופיים. אורגניזמים אלה משתמשים בפוטוסינתזה ליצירת ביומסה מאור ופחמן דו חמצני וכוללים צמחים, טחבים, מקרו -אצות, מיקרו -אצות, ציאנובקטריות וחיידקים סגולים".

מערך הכור שלי משמש לגידול אצות מים מתוקים, אך הוא עשוי לשמש לאורגניזמים אחרים.

עם משבר האנרגיה שלנו ושינויי האקלים, ישנם מקורות אנרגיה חלופיים רבים, כגון אנרגיה סולארית, הנחקרים. עם זאת, אני מאמין שהמעבר שלנו מהתלות בדלקים מאובנים למקורות אנרגיה ידידותיים יותר לסביבה יהיה הדרגתי, מכיוון שאיננו יכולים לשפץ את הכלכלה במהירות. דלקים ביולוגיים יכולים לשמש מעין אבן דרך מכיוון שמכוניות רבות שפועלות על דלקים מאובנים ניתנות להמרה להפעלה על דלק ביולוגי. מהם דלקים ביולוגיים אתם שואלים?

דלקים ביולוגיים הם דלקים המיוצרים על ידי תהליכים ביולוגיים כגון פוטוסינתזה או עיכול אנאירובי, ולא התהליכים הגיאולוגיים היוצרים דלקים מאובנים. הם יכולים להתבצע באמצעות תהליכים שונים (אשר לא אכסה בהם בפירוט כאן). שתי שיטות נפוצות הן transesterification ו ultrasonication.

נכון לעכשיו, צמחים הם המקור הגדול ביותר לדלקים ביולוגיים. זה משמעותי מכיוון שכדי ליצור את השמנים הדרושים לדלקים ביולוגיים, צמחים אלה חייבים לעבור פוטוסינתזה לאחסון אנרגיה סולארית כאנרגיה כימית. המשמעות היא שכאשר אנו שורפים דלקים ביולוגיים, הפליטות שנכבות מתבטלות עם הפחמן הדו חמצני שספגו הצמחים. זה ידוע כנוטרלי פחמן.

עם הטכנולוגיה הנוכחית, צמחי תירס יכולים לתת 18 ליטרים של דלק ביולוגי לדונם. פולי סויה נותנים 48 גלונים, וחמניות נותנות 102. ישנם צמחים אחרים, אך אף אחד מהם לא משתווה לאצות שיכולות לתת 5, 000 עד 15, 000 ליטרים לדונם (הווריאציה נובעת ממין האצות). ניתן לגדל אצות בבריכות פתוחות הידועות בשם מסלולי מרוצים או בפוטוביורקטורים.

אז אם הדלקים הביולוגיים כל כך גדולים וניתן להשתמש בהם במכוניות שמשתמשות בדלקים מאובנים, למה אנחנו לא עושים את זה יותר? עֲלוּת. אפילו עם תפוקות שמן אצות גבוהות, עלות הייצור של דלקים ביולוגיים גבוהה בהרבה מזו של דלקים מאובנים. יצרתי את מערכת הכורים הזו כדי לבדוק אם אני יכול לשפר את היעילות של פוטוביוגרקט, ואם זה עובד אז הרעיון שלי עשוי לשמש ביישומים מסחריים.

להלן הקונספט שלי:

על ידי הוספת לחץ לפוטוביורקטור, אני יכול להגדיל את מסיסות הפחמן הדו חמצני כפי שמתואר בחוק הנרי, הקובע כי בטמפרטורה קבועה, כמות הגז הנתון המתמוסס בסוג נתון ונפח הנוזל הוא ביחס ישיר ל לחץ חלקי של אותו גז בשיווי משקל עם הנוזל. לחץ חלקי הוא כמה לחץ מתחם נתון מפעיל. לדוגמה, הלחץ החלקי של גז חנקן בגובה פני הים הוא.78 אטם מכיוון שזהו אחוז החנקן שיש באוויר.

המשמעות היא שעל ידי הגדלת ריכוז הפחמן הדו חמצני או על ידי הגברת לחץ האוויר, אגדיל את כמות CO2 המומס בביואקטור. בהתקנה זו, אני רק אשנה את הלחץ. אני מקווה שזה יאפשר לאצות לעבור פוטוסינתזה יותר ולצמוח מהר יותר.

כתב ויתור: זהו ניסוי שאני עורך כרגע ואני בזמן כתיבתו, אינני יודע שהוא ישפיע על ייצור האצות. במקרה הגרוע ביותר, זה יהיה פוטוביוגרקט פונקציונלי בכל מקרה. כחלק מהניסוי שלי, אני צריך לעקוב אחר צמיחת האצות. אני אשתמש בחיישני CO2 לשם כך עם כרטיס Arduino ו- SD כדי לאסוף ולשמור את הנתונים עבורי לניתוח. חלק זה של איסוף נתונים הוא אופציונלי אם אתה רק רוצה לייצר פוטוביוגרקטור, אבל אני אתן הוראות וקוד ארדואינו למי שרוצה להשתמש בו.

שלב 1: חומרים

מכיוון שחלק איסוף הנתונים הוא אופציונאלי, אחלק את רשימת החומרים לשני חלקים. כמו כן, ההתקנה שלי יוצרת שני פוטוביוריאקטורים. אם אתה רוצה רק כור אחד, פשוט השתמש במחצית מהחומרים לכל דבר מעל 2 (רשימה זו תספר מספר או חומרים ואחריהם המידות אם רלוונטי). הוספתי גם קישורים לחומרים מסוימים שבהם תוכל להשתמש, אך אני ממליץ לך לבצע מחקר קודם על המחירים לפני הקנייה מכיוון שהם יכולים להשתנות.

מכשיר צילום:

• בקבוק מים 2 - 4.2 ליטר. (משמש למתן מים. ודא שהבקבוק סימטרי וללא ידית מובנית. הוא אמור להיות אטום גם כן.
• 1 - רצועת LED RGB (15 עד 20 רגל, או חצי מהכור אחד. לא חייבת להיות ניתנת להתייחסות בנפרד, אך וודאו שהיא מגיעה עם בקר ואספקת חשמל משלה)
• בועות אקווריום בגודל 2 - 5 ליטר + צינורות של כ 2 רגל (בדרך כלל מסופקים עם הבועה)
• 2 - משקולות לצינורות הבועות. השתמשתי רק בשני סלעים קטנים וגומיות.
• 2 רגל - צינורות פלסטיק בקוטר 3/8 אינץ '
• 2 - 1/8 "שסתומי אופניים NPT (קישור אמזון לשסתומים)
• צינור אחד - 2 חלקים אפוקסי
• תרבות המתנעת אצות
• דשן צמחי מסיס במים (השתמשתי במותג MiracleGro מבית הום דיפו)

מידע חשוב:

בהתבסס על ריכוז תרבות המתנע, תזדקק ליכולת כור פחות או יותר לכל ליטר. בניסוי שלי, ערכתי 12 מסלולים של 2.5 ליטר כל אחד אבל התחלתי רק עם 2 כפות. פשוט הייתי צריך לגדל את האצות במיכל נפרד עד שיספיק לי. כמו כן, מינים לא חשובים, אבל השתמשתי בהמטוקוקוס מכיוון שהם מתמוססים במים טוב יותר מאצות נימה. להלן קישור לאצות. כניסוי צדדי מהנה, אולי אקנה מתישהו את האצה הביולומינצנטית. ראיתי שזה קורה באופן טבעי בפורטו ריקו והם נראו ממש מגניבים.

כמו כן, זהו כנראה האיטרציה הרביעית שלי לעיצוב וניסיתי להפוך את העלות לנמוכה ככל האפשר. זו אחת הסיבות לכך שבמקום ללחוץ על מדחס בפועל אשתמש בבועות אקווריום קטנות. עם זאת, יש להם פחות כוח ויכולים להזיז אוויר בלחץ של כ -6 psi בתוספת לחץ הכניסה שלו.

פתרתי את הבעיה הזו על ידי רכישת בועות אוויר עם קליטה שאליה אני יכול לחבר צינורות. משם קיבלתי את מידות הצינורות שלי בגודל 3/8 אינץ '. צריכת הבועה מחוברת לצינור ואז הקצה השני מחובר לכור. זה ממחזר את האוויר כך שאוכל גם למדוד את תכולת הפחמן הדו חמצני באמצעות החיישנים שלי.. ליישומים מסחריים כנראה רק תהיה אספקת אוויר קבועה לשימוש וזורקת אותה במקום. הנה קישור לבועות. הם חלק ממסנן אקווריום שאינך צריך. השתמשתי בהם רק כי פעם השתמשתי באחד מהם. הדגים של חיית המחמד שלי. אתה כנראה יכול למצוא רק את הבועה בלי המסנן גם באינטרנט.

איסוף נתונים:

• 2 - חיישני CO2 Vernier (הם תואמים ל- Arduino, אך גם יקרים. שאלתי את שלי מבית הספר שלי)
• צינורות כיווץ חום - קוטר לפחות 1 אינץ 'כך שיתאים לחיישנים
• 2 - מתאמי פרוטבורד אנלוגיים ורניר (קוד הזמנה: BTA -ELV)
• 1 - קרש לחם
• חוטי מגשר של קרש לחם
• 1 - כרטיס SD או MicroSD ומתאם
• 1 - מגן כרטיס SD מסוג Arduino. שלי הוא מ- Seed Studio וגם הקוד שלי מיועד לזה. ייתכן שיהיה עליך להתאים את הקוד אם המגן שלך הוא ממקור אחר
• 1 - Arduino, השתמשתי ב- Arduino Mega 2560
• כבל USB עבור Arduino (להעלאת קוד)
• ספק כוח ארדואינו. אתה יכול גם להשתמש בלב מטען טלפון עם כבל USB כדי לספק מתח של 5V

שלב 2: לחץ

על מנת להפעיל לחץ על המיכל, יש לעשות שני דברים עיקריים:

1. המכסה אמור להיות מסוגל להיצמד לבקבוק בצורה מאובטחת
2. יש להתקין שסתום להוספת לחץ אוויר

יש לנו כבר את השסתום. כל שעליך לעשות הוא לבחור נקודה על הבקבוק הרבה מעל קו האצות ולקדוח בו חור. קוטר החור צריך להיות שווה לקוטר הקצה של השסתום הגדול או הבורג (אתה יכול ליצור חור טייס קטן יותר ולאחר מכן את החור בקוטר בפועל). זה אמור לאפשר לקצה שאינו שסתום להיכנס לשעורה לתוך הבקבוק. בעזרת מפתח ברגים מתכוונן, הידקתי את השסתום לתוך הפלסטיק. זה גורם לחריצים בפלסטיק גם לבורג. לאחר מכן, פשוט הוצאתי את השסתום, הוספתי סרט אינסטלטורים והחזרתי אותו למקומו.

אם הבקבוק שלך אינו מכיל פלסטיק בעל קירות עבים:

בעזרת מעט נייר זכוכית, גס את הפלסטיק סביב החור. לאחר מכן, על החלק הגדול יותר של השסתום, מרחו כמות נדיבה של אפוקסי. זה יכול להיות אפוקסי בשני חלקים או כל סוג אחר. רק וודא שהוא עומד בלחץ גבוה ועמיד במים. לאחר מכן, פשוט הניח את השסתום במקום והחזק אותו מעט עד שהוא נדבק למקומו. אין לנגב את העודפים מסביב לקצוות. אפשר גם לזמן האפוקסי לרפא לפני בדיקת הפוטוביורקטור.

באשר למכסה, זה שיש לי מגיע עם טבעת O ונאחז היטב. אני משתמש בלחץ מקסימלי של 30 psi וזה יכול לעצור אותו. אם יש לך בורג על המכסה, זה אפילו טוב יותר. רק הקפד להשחיל אותו עם סרט אינסטלטורים. לבסוף, אתה יכול לעטוף חוט או סרט דבק כבד מתחת לבקבוק עד מעל המכסה כדי להחזיק אותו בחוזקה.

כדי לבדוק זאת, הוסיפו לאט אוויר דרך השסתום והקשיבו לדליפות אוויר. שימוש במי סבון יעזור לזהות לאן האוויר חודר וצריך להוסיף עוד אפוקסי.

שלב 3: Bubbler

כפי שציינתי בחלק החומרים, המידות לצינורות שלי מבוססות על הבועה שקניתי. אם השתמשת בקישור או קנית את אותו מותג בועות, אין לך מה לדאוג מממדים אחרים. עם זאת, אם יש לך מותג בועות אחר, עליך לבצע מספר צעדים:

1. וודא שיש צריכה. לחלק מהבועים תהיה קלט ברור, ואחרים יהיו סביב הפלט (כמו זה שיש לי, עיין בתמונות).
2. מדוד את קוטר הקלט וזה הקוטר הפנימי של הצינור.
3. וודא שפלט הצינור/בועה יכול להתאים דרך צינורות הקלט שלך בקלות אם צריכת הבועה שלך נמצאת סביב הפלט.

לאחר מכן, השחילו את הצינור הקטן יותר דרך הצינור הגדול ואז צרפו קצה אחד לפלט הבועה. החלק את הקצה הגדול יותר על הקלט. השתמש באפוקסי כדי להחזיק אותו במקום ולאטום מפני לחץ גבוה. רק היזהר לא לשים אפוקסי בתוך יציאת הכניסה. הערה בצד, שימוש בנייר זכוכית לגירוד קל של משטח לפני הוספת אפוקסי מחזק את הקשר.

לבסוף, חור בבקבוק גדול מספיק לצינור. במקרה שלי, זה היה 1/2 (תמונה 5). השחילו את הצינור הקטן יותר דרכו ולמעלה החלק העליון של הבקבוק. כעת תוכלו לצרף משקל (השתמשתי בגומיות ובסלע) ולהחזיר אותו לתוך לאחר מכן הכניסו את הצינור הגדול יותר גם דרך הבקבוק ואפוקסי אותו במקום. שימו לב שהצינור הגדול מסתיים מיד לאחר שהוא נכנס לבקבוק. זאת מכיוון שזוהי כניסת אוויר ולא הייתם רוצים שישתפכו מים לתוכם. זה.

יתרון למערכת סגורה זו פירושו שאדי מים לא יברחו והחדר שלך לא יריח בסופו של דבר כמו אצות.

שלב 4: נוריות

נוריות LED ידועות בהיותן חסכוניות באנרגיה והרבה יותר קרירות (מבחינת טמפרטורה) מנורות ליבון או פלורסנט רגילות. עם זאת, הם עדיין מייצרים מעט חום וניתן להבחין בו בקלות אם הוא מופעל כשהוא עדיין מגולגל. כאשר אנו משתמשים ברצועות בפרויקט זה, הם לא יהיו כל כך מקובצים יחד. כל חום נוסף מוקרן או נספג בקלות בתמיסת מי האצות.

בהתאם למיני האצות, הם יצטרכו פחות או יותר אור וחום. לדוגמה, סוג האצות הדו -מנורות שהזכרתי קודם דורש הרבה יותר אור. כלל אצבע שהשתמשתי בו הוא לשמור אותו על ההגדרה הנמוכה ביותר ולהגדיל אותו לאט ברמה או שתיים של בהירות ככל שהאצות גדלו.

בכל אופן, כדי להתקין את מערכת ה- LED, פשוט עטוף את הרצועה מסביב לבקבוק כמה פעמים כאשר כל עטיפה עולה כסנטימטר אחד. בבקבוק שלי היו רכסים שהנורית מתאימה להם בנוחות. פשוט השתמשתי בקלטת אריזה כדי לשמור אותו במקום. אם אתה משתמש בשני בקבוקים כמוני, פשוט עטוף חצי סביב בקבוק אחד וחצי סביב השני.

עכשיו אתה עשוי לתהות מדוע רצועות הלד שלי אינן מתעטפות עד לחלקו העליון של הפוטוביורקטור שלי. עשיתי את זה בכוונה כי הייתי צריך מקום לאוויר ולחיישן. למרות שהבקבוק בנפח של 4.2 ליטרים, השתמשתי רק במחצית מזה כדי לגדל את האצות. כמו כן, אם לכור שלי הייתה דליפה קטנה, אז לחץ הנפח היה יורד בצורה פחות דרסטית מכיוון שנפח האוויר הנמלט הוא אחוז קטן יותר מכמות האוויר הכוללת בתוך הבקבוק. יש קו דק שהייתי צריך להיות בו המקום שבו לאצות יהיה מספיק פחמן דו חמצני כדי לגדול, אך יחד עם זאת צריך להיות פחות אוויר מספיק כך שהפחמן הדו חמצני שהאצות סופגות ישפיע על ההרכב הכולל של אוויר, ומאפשר לי להקליט את הנתונים.

לדוגמה, אם אתה נושם בשקית נייר, הוא יתמלא באחוז גבוה של פחמן דו חמצני. אבל אם רק נושמים את האווירה הפתוחה, ההרכב הכולל של האוויר עדיין יהיה בערך אותו דבר ובלתי אפשרי לזהות שינוי כלשהו.

שלב 5: חיבורי Protoboard

כאן הושלמה הגדרת הפוטוביורקטור שלך אם אינך רוצה להוסיף את אוסף הנתונים והחיישנים של הארדואינו. אתה יכול פשוט לדלג לשלב בנושא גידול אצות.

אם אתה מעוניין, יהיה עליך להוציא את האלקטרוניקה לבדיקה ראשונית לפני הנחתה בבקבוק. ראשית, חבר את מגן כרטיס ה- SD על גבי הארדואינו. כל סיכות שבדרך כלל היית משתמש בהן בארדואינו המשמשות את מגן כרטיס ה- SD עדיין זמינות; פשוט חבר את חוט המגשר לחור ישירות למעלה.

צירפתי לשלב זה תמונות של תצורות סיכות הארדואינו שתוכל להתייחס אליהן. חוטים ירוקים שימשו לחיבור 5V ל- arduino 5V, כתום לחיבור GND לקרקע Arduino, וצהוב לחיבור SIG1 ל- Arduino A2 ו- A5. שים לב שיש הרבה חיבורים נוספים לחיישנים שאפשר היה לבצע, אך הם אינם נחוצים לאיסוף נתונים ועוזרים רק לספריית ורנייה לבצע פונקציות מסוימות (כגון זיהוי החיישן המשמש)

להלן סקירה מהירה של מה הפינים של הלוח הפרוטובור עושים:

1. SIG2 - אות פלט 10V המשמש רק כמה חיישני vernier. לא נזדקק לזה.
2. GND - מתחבר לקרקע ארדואינו
3. Vres - לחיישני vernier שונים יש נגדים שונים. אספקת מתח וקריאת הפלט הנוכחי מהפין הזה עוזרים לזהות חיישנים, אבל זה לא עבד בשבילי. ידעתי גם באיזה חיישן אני משתמש מראש אז קידדתי אותו לתוכנית.
4. מזהה - עזור גם לזהות חיישנים, אך אין צורך כאן
5. 5V - נותן הספק של 5 וולט לחיישן. מחובר ל- arduino 5V
6. SIG1 - פלט לחיישנים מסולם של 0 עד 5 וולט. אני לא אסביר את משוואות הכיול והכל כדי להמיר את פלט החיישן לנתונים אמיתיים, אבל תחשוב על חיישן ה- CO2 כפועל כך: ככל שהוא מרגיש יותר CO2 כך הוא מחזיר יותר מתח ב- SIG2.

לרוע המזל, ספריית החיישנים של ורנייה פועלת רק עם חיישן אחד ואם נצטרך להשתמש בשניים, יהיה עלינו לקרוא את המתח הגולמי שמוציא החיישנים. סיפקתי את הקוד כקובץ.ino בשלב הבא.

כאשר אתה מחבר חוטי מגשר ללוח הלחם, זכור ששורות חורים מחוברות. כך אנו מחברים את מתאמי הפרוטובארד לארדואינו. כמו כן, כמה סיכות עשויות לשמש את קורא כרטיסי ה- SD, אך דאגתי שהן לא יפריעו זו לזו. (בדרך כלל זה סיכה דיגיטלית 4)

שלב 6: קוד ובדיקה

הורד את תוכנת הארדואינו למחשב שלך אם עדיין לא מותקנת.

לאחר מכן, חבר את החיישנים למתאמים וודא שכל החיווט תקין (בדוק לוודא שהחיישנים נמצאים בהגדרה נמוכה בין 0 - 10, 000 עמודים לדקה). הכנס את כרטיס ה- SD לחריץ וחבר את הארדואינו למחשב באמצעות כבל ה- USB. לאחר מכן פתח את הקובץ SDTest.ino שסיפקתי בשלב זה ולחץ על כפתור ההעלאה. יהיה עליך להוריד את ספריית ה- SD כקובץ.zip ולהוסיף אותה גם כן.

לאחר העלאת הקוד בהצלחה, לחץ על כלים ובחר את הצג הטורי. אתה אמור לראות מידע על קריאת החיישן המודפסת למסך. לאחר הפעלת הקוד לזמן מה, תוכל לנתק את הארדואינו ולהוציא את כרטיס ה- SD.

בכל מקרה, אם תחדיר את כרטיס ה- SD למחשב הנייד שלך, תראה קובץ DATALOG. TXT. פתח אותו וודא שיש בו נתונים. הוספתי כמה פונקציות למבחן ה- SD שישמרו את הקובץ לאחר כל כתיבה. זה אומר שגם אם תוציא את כרטיס ה- SD באמצע התוכנית, יהיו בו כל הנתונים עד לאותה נקודה. הקובץ AlgaeLogger.ino שלי מורכב עוד יותר עם עיכובים כדי לגרום לו לפעול במשך שבוע. נוסף על כך, הוספתי פונקציה שתפעיל קובץ datalog.txt חדש אם הוא כבר קיים. זה לא היה נדרש בשביל שהקוד יעבוד, אבל רק רציתי את כל הנתונים שהארדואינו אוסף על קבצים שונים במקום למיין אותם לפי השעה המוצגת. אני יכול גם לחבר את הארדואינו לפני שאני מתחיל את הניסויים ופשוט לאפס את הקוד על ידי לחיצה על הכפתור האדום כשאני מוכן להתחיל.

אם קוד הבדיקה עבד, תוכל להוריד את הקובץ AlgaeLogger.ino שסיפקתי ולהעלות אותו ל- arduino. כאשר אתה מוכן להתחיל את איסוף הנתונים שלך, הפעל את הארדואינו, הכנס את כרטיס ה- SD ולחץ על הכפתור האדום על הארדואינו כדי להפעיל מחדש את התוכנית. הקוד יבצע מדידות במרווח של שעה במשך שבוע אחד. (168 אוספי נתונים)

שלב 7: התקנת חיישנים לתוך הפוטוביורקטור

אה כן, איך יכולתי לשכוח?

עליך להתקין את החיישנים בפוטוביורקטור לפני שתנסה לאסוף נתונים. היה לי רק את הצעד לבדוק את החיישנים והקוד לפני החכם הזה, כך שאם אחד החיישנים שלך פגום, אתה יכול לקבל אחד אחר מיד לפני שילובו בפוטוביורקטור. יהיה עליך להסיר את החיישנים לאחר שלב זה, אך זה אפשרי. הוראות כיצד לעשות זאת נמצאות בשלב הטיפים והמחשבות האחרונות.

בכל אופן, אני אשלב את החיישנים במכסה הבקבוק שלי מכיוון שהוא הכי רחוק מהמים ואני לא רוצה שהוא יירטב. כמו כן, שמתי לב לכל אדי המים המעובים ליד החלק התחתון והקירות הדקים של הבקבוק, כך שמיקום זה ימנע מאדי מים לפגוע בחיישנים.

כדי להתחיל, החלק את צינורות כיווץ החום מעל החיישן, אך הקפד לא לכסות את כל החורים. לאחר מכן, לכווץ את הצינור באמצעות להבה קטנה. הצבע לא משנה אבל השתמשתי באדום להראות.

לאחר מכן נקדח חור בגודל 1 אינץ 'במרכז המכסה והשתמש בנייר זכוכית כדי לחסוך את הפלסטיק שסביבו. זה יעזור היטב לאפוקס.

לבסוף, הוסף מעט אפוקסי על הצינור והחלק את החיישן למקומו על המכסה. הוסף עוד אפוקסי מבחוץ ולפנים הכובע שבו הכובע פוגש את כיווץ החום ואפשר לו להתייבש. כעת הוא אמור להיות אטום, אך נצטרך לבדוק אותו בלחץ כדי להיות בטוח.

שלב 8: בדיקת לחץ בעזרת חיישנים

מכיוון שכבר בדקנו את הפוטוביורקטור מראש עם שסתום האופניים, עלינו רק לטרוח לגבי המכסה כאן. כמו בפעם הקודמת, לאט לאט להוסיף לחץ ולהקשיב לדליפות. אם אתה מוצא אחד, הוסף מעט אפוקסי לחלק הפנימי של הכובע ומבחוץ.

השתמש גם במי סבון לאיתור נזילות אם תרצה, אך אל תכניס אף אחד לחיישן.

חשוב ביותר ששום אוויר לא יברח מהפוטוביורקטור. קריאת חיישן CO2 מושפעת מקבוע הקשור ישירות ללחץ. הכרת הלחץ תאפשר לך לפתור את ריכוז הפחמן הדו חמצני בפועל לאיסוף וניתוח נתונים.

שלב 9: תרבות אצות ותזונה

כדי לגדל את האצות, מלאו את המיכל עד מעל הנורות במים. זה צריך להיות בסביבות 2 ליטר לתת או לקחת כמה כוסות. לאחר מכן, הוסף דשן צמחי מסיס בהתאם להוראות האריזה. הוספתי עוד קצת כדי להגדיל את צמיחת האצות. לבסוף, הוסיפו בתרבות המתנעת אצות. במקור השתמשתי ב -2 כפות לכל 2 הליטרים, אך אשתמש ב -2 כוסות במהלך הניסוי שלי בכדי לגרום לאצות לגדול מהר יותר.

הגדר את הנוריות להגדרה הנמוכה ביותר והגדיל אותה מאוחר יותר אם המים הופכים כהים מדי. הפעל את הבועה ותן לכור לשבת כשבוע עד שהאצות יגדלו. אתם רבים צריכים לסובב את המים כמה פעמים כדי למנוע מהאצות להתיישב לתחתית.

כמו כן, הפוטוסינתזה סופגת בעיקר אור אדום וכחול, ולכן העלים ירוקים. כדי לתת לאצות את האור שהם צריכים מבלי לחמם אותן יותר מדי, השתמשתי באור סגול.

בתמונות המצורפות גידלתי רק את 2 כפות המתנע המקוריות שהיו לי בערך 40 כוסות לניסוי בפועל. אתה יכול לדעת שהאצה גדלה מאוד בהתחשב בכך שהמים היו צלולים לחלוטין לפני כן.

שלב 10: טיפים ומחשבות אחרונות

למדתי הרבה בעת בניית הפרויקט הזה ואני שמח לענות על שאלות בהערות כמיטב יכולתי. בינתיים, הנה כמה טיפים שיש לי:

1. השתמש בקלטת קצף דו צדדית לאבטחת הדברים במקומם. זה גם הפחית את הרטט מהבועה.
2. השתמש ברצועת חשמל כדי להגן על כל החלקים וכן יש מקום לחבר דברים.
3. השתמש במשאבת אופניים עם מד לחץ, ואל תוסיף לחץ מבלי למלא את הבקבוק במים. זאת משתי סיבות. ראשית, הלחץ יגדל מהר יותר, ושנית, משקל המים ימנע מתחתית הבקבוק להפוך.
4. מערבבים את האצות מדי פעם כדי שיהיה פתרון אחיד.
5. כדי להסיר את החיישנים: השתמש בלהב חד כדי לחתוך את הצינור מהחיישן ולקרוע עד כמה שאתה יכול. לאחר מכן, משוך בעדינות את החיישן.

אוסיף עוד טיפים ככל שיעלו בדעתי.

לבסוף, אני רוצה לסיים באמירה של כמה דברים. מטרת הפרויקט היא לבדוק אם ניתן לגדל אצות מהר יותר לייצור דלק ביולוגי. למרות שמדובר בפוטוביורקטור עובד, אני לא יכול להבטיח שהלחץ ישפיע עד שכל הניסויים שלי יסתיימו. באותו זמן, אערוך כאן ואראה את התוצאות (חפשו אותה מתישהו באמצע מרץ).

אם הרגשת שההנחיה הזו שימושית ואפשר שהתיעוד טוב, תשאיר לי לייק או הערה. נכנסתי גם לתחרויות ה- LED, Arduino ו- Epilog אז הצביעו לי אם מגיע לי.

עד אז, עשה זאת לכולם בשמחה

לַעֲרוֹך:

הניסוי שלי הצליח והצלחתי להגיע איתו גם ליריד מדעי ממלכתי! לאחר השוואת הגרפים של חיישני הפחמן הדו חמצני, ערכתי גם בדיקת ANOVA (ניתוח שונות). בעצם מה שבדיקה זו עושה היא שהיא קובעת את ההסתברות שהתוצאות הנתונות יתרחשו באופן טבעי. ככל שערך ההסתברות קרוב יותר ל -0, כך הסיכוי לראות את התוצאה הנתונה פחות, כלומר כל משתנה עצמאי שהשתנה השפיע למעשה על התוצאות. בשבילי, ערך ההסתברות (aka p -value) היה נמוך מאוד, איפשהו בסביבות 10 עלה ל -23…. בעצם 0. המשמעות היא שהגברת הלחץ בכור אפשרה לאצות לצמוח טוב יותר ולספוג יותר CO2 כפי שניבאתי.

בבדיקה הייתה לי קבוצת ביקורת ללא תוספת לחץ, 650 ס"מ מעוקב של אוויר, 1300 ס"מ מעוקב אוויר, ו -1950 ס"מ מעוקב של אוויר. החיישנים הפסיקו לפעול כראוי על שביל הלחץ הגבוה ביותר ולכן הוצאתי אותו כחריג. למרות זאת, ערך ה- P לא השתנה הרבה ועדיין מעוגל בקלות ל- 0. בניסויים עתידיים, הייתי מנסה למצוא דרך אמינה למדידת ספיגת CO2 ללא חיישנים יקרים, ואולי לשדרג את הכור כך שיוכל להתמודד בבטחה גבוה יותר לחצים.

סגנית תחרות LED 2017