ביוריאקטור
ביוריאקטור (מאנגלית: Bioreactor; ביוֹ - ביולוגיה, ריאקציה - תגובה) הוא מונח המתאר מתקן או מערכת ייצור או הנדסה, המיועדים לסביבה של פעילות ביולוגית.[1] לדוגמה, בהנדסת תאים, ביוריאקטור הוא המתקן המשמש לגידול תאים או רקמת תאים בתהליך של תרבית תאים. בתעשיות כימיות ובטיהור שפכים נעשה שימוש ברקמה ביולוגית לצורך הפעלת תהליכים כימיים רצויים.
אופני סיווג ביוריאקטורים
קיימים כמה דרכים לסווג ביוריאקטורים:
סיווג לפי אופן הפעולה
שלושת אופני (או מודי) הפעולה של ביוריאקטורים הם:
- אצווה (batch): בביוריאקטור הפועל באופן זה ממלאים את המכל בחומר הגלם, ונותנים לתהליכים הביולוגיים להתבצע עד להשגת התוצאה הרצויה. התהליך מתבצע במשך פרק זמן הנמדד בדקות, שעות, ואפילו חודשים. בסיום התהליך מרוקנים את המכל ומעבירים את תוצאי התהליך לשלב העיבוד הבא, ומכינים את המכל למחזור נוסף. דוגמה לביוריאקטור כזה הוא מכל תסיסה ביקב.
- זרימה רציפה: הזרמה רציפה של חומר גלם לתוך המיכל, ושל תוצאים החוצה. במכוני טיהור שפכים משתמשים לעיתים באופן פעולה זה.
- מנות: אופן פעולה זה הוא מעין שילוב של אופני הפעולה הקודמים. ההבדל בינו ובין אצווה הוא שבשלב הריקון רק חלק מהתוצאים יוצאים מהמיכל, ולאחר הריקון מוסיפים למכל כמות חומר גלם שמשלימה את החסר, ואין שלב הכנה. גם אופן פעולה זה משמש במכוני טיהור שפכים.
סיווג לפי המטרה
ברוב המקרים המטרה לשמה משתמשים בביוריאקטור היא אחת מהבאות:
- ייצור ביומסה
- שימוש בביומסה כדי לגרום לשינויים כימיים בחומר הגלם והפיכתו לתוצא.
- קיימים ביוריאקטורים המשמשים במחקר.
סיווג לפי סוג התאים
שלושת הסוגים העיקריים המשמשים בביוריאקטורים הם:
- תאים צמחיים - בדרך כלל אצות. ביוריאקטורים המשתמשים בביומסה צמחית מתייחדים בכך שהם צריכים לאפשר לאור שמש להגיע לביומסה, ולכן עליהם להיות שקופים או פתוחים
- חיידקים (מיקרובים)
- פטריות - בהרבה מקרים שמרים
סיווג לפי מצב התאים
- מרחפים - התאים מרחפים בנפח התמיסה
- מקובעים - התאים צמודים למשטח כלשהו, ומקובעים למקומם. ביוריאקטורים כאלו יכילו בדרך כלל אמצעים להגדלת שטח הפנים אליו יכולים התאים להיצמד, למשל על ידי הוספה של חצץ, כדורי זכוכית, חומר סיבי או ממברנות
סיווג לפי הסביבה הכימית
הסביבה הכימית והפיזית בתוך ביוריאקטור קריטית לפעולתו. בין השאר יש לשמור על תחום טמפרטורות מסוים, חומציות בתחום ידוע, ריכוז של חומרים שונים בתמיסה וכן הלאה. מבחינה מעשית, מבחינים בשני סוגים עיקריים:
- אל-אווירני ("אנאירובי")
- אווירני ("אירובי")
בביוריאקטור הפועל בשיטת אצווה, התנאים הכימיים והפיזיים משתנים במהלך המחזור, ולעומתו בביוראקטור הפועל בשיטת הזרימה הרצופה יש לשמור על תנאים קבועים ויציבים.
בביוריאקטורים אווירניים יש לעיתים קרובות מנגנונים להוספת חמצן לתמיסה. ביוריאקטורים אל-אווירניים הם אטומים, ובדרך כלל יש להרחיק מהם גזים הנוצרים במהלך פעולתם. לעיתים קרובות מפיקים ביוריאקטורים כאלו גזים בעירים, למשל מתאן.
קישורים חיצוניים
הערות שוליים
- ^ International Union of Pure and Applied Chemistry. "bioreactor". Compendium of Chemical Terminology Internet edition.
