Savonian biolaboratoriossa voidaan testata ja demonstroida biojalostusteknologioita laboratoriomittakaavan prosessilaitteistoilla. Laboratorioon on hankittu saksalaisen valmistajan Eppendorfin BioFlo 120 -laitteistot eli fermentorit.
Fermentorit soveltuvat hyvin laaja-alaisesti biojalostustutkimuksiin, niillä voidaan toteuttaa sekä hapellisia että hapettomia testauksia panoskokeina sekä jatkuvatoimisina kokeina. Fermentorit koostuvat tietokoneohjelmistosta, ohjausyksiköistä sekä 5 litran vesivaipallisesta ja lämpölevyllisestä reaktorista. Fermentoreita voidaan prosessoida sarjassa tai rinnan. Laitteistossa on mekaaninen sekoitus ja mahdollisuus säätää lämpötilaa 4 asteesta 70 asteeseen. Reaktoreihin voidaan liittää pH-, redox-, liukoinen happi-, lämpötila- sekä pinnankorkeuselektrodit, joilta data tallentuu suoraan tietokantaan. Ohjausyksikköön kuuluu kolme pumppua, joiden avulla prosessiin voidaan syöttää automaattisesti esimerkiksi ravinneliuoksia tai pH:n säätökemikaaleja. Elektrodien, ohjausyksikön ja tietokoneohjelmiston avulla fermentaatioprosessin olosuhteita saadaan säädettyä ja ylläpidettyä automaattisesti.
Tutkimusala on testannut laitteistoa anaerobisen biovedyn tuotantoon. Laitteistolla voidaan selvittää tutkittavan materiaalin tai materiaaliseoksen biovedyntuottopotentiaali pimeäfermentaatiolla. Biovetykokeet käynnistetään bakteerisiirroksella eli ympillä, joka on toiminnassa olevan biokaasulaitoksen rejektiä, jonka vaikutuksen osuus vähennetään tulosten laskennassa. Ymppi lämpökäsitellään ennen reaktoreihin lisäämistä vesihauteen avulla 80 °C:ssa puolentunnin ajan, jolla prosessiin saadaan valikoitua vetyä tuottavia bakteereita. Ympin lisäämisen jälkeen reaktoreihin lisätään tutkittavaa materiaalia koesuunnitelman mukaisesti. Tämän jälkeen reaktoreissa vallitseva pH säädetään happaman puolelle. Vedyntuoton kannalta pH:n tulee olla prosessissa 5–6 välillä ja lämpötilan mesofiilisella alueella, eli 35–38 °C:ssa. Anaerobisten eli hapettomien olosuhteiden varmistamiseksi reaktoreiden ilmatilat typetetään inertillä typpikaasulla, jonka jälkeen reaktoreihin liitetään kaasunkeräyspussit. Pimeäfermentaation toteutumisen varmistamiseksi fermentorien reaktorit peitetään vielä foliolla.
Reaktoreissa muodostunut kaasu kerätään kaasupusseihin, joista mitataan muodostuneen kaasun koostumus vedyn ja hiilidioksidin osalta Madurin GA- 21 plus kaasuanalysaattorilla sekä rikkivety mitataan Geotechin Biogas 5000 kaasuanalysaattorilla. Kaasun määrän mittaamisen apuna käytetään vedellä toimivaa tilavuudenmittasäiliötä. Kaasun mittausten lisäksi prosessia seurataan päivittäin monitorointianalytiikalla, joista määritetään liukoinen happi, redox-potentiaali ja johtokyky sekä viikkotasolla haihtuvien rasvahappojen määrä (VFA) ja kuiva-aineen sekä orgaanisen aineksen määritykset.
Jatkuvatoiminen koeajo mahdollistaa pidempi jaksoisen testauksen, prosessin mikrobiologisen monitoroinnin ja siten dataa voidaan kerätä pidemmältä ajalta kattavammin. Jatkuvatoimisen koeajon tuloksista voidaan arvioida syötteiden vedyntuottopotentiaali ja niiden soveltuvuus laaja-alaisemmin biovedyntuotantoon ja kannattavuuslaskelmien arviointi.
Tutustu fermentorien toimintaan sekä biovedyn tuotantoon tarkemmin alla olevan videon kautta.