1. A fully predictive model for one-dimensional light attenuation byChlamydomonas reinhardtii in a torus photobioreactor
- Author
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J. Deremetz, Jean-François Cornet, L. Pottier, Jeremy Pruvost, Jack Legrand, Claude-Gilles Dussap, Laboratoire de génie des procédés - environnement - agroalimentaire (GEPEA), Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire), Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-École nationale vétérinaire, agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon), Université de Nantes (UN), Bioprocédés Appliqués aux Microalgues (GEPEA-BAM), Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes), Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF), SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Mines Nantes (Mines Nantes)-Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Sigma CLERMONT (Sigma CLERMONT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes), Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire), Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon), Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Université Bretagne Loire (UBL), and Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
- Subjects
0106 biological sciences ,optical radiative properties ,[SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology ,Photon ,Light ,Irradiance ,Photobioreactor ,Bioengineering ,010501 environmental sciences ,Models, Biological ,7. Clean energy ,01 natural sciences ,Applied Microbiology and Biotechnology ,light transfer ,law.invention ,predictive model ,Bioreactors ,Predictive Value of Tests ,photobioreactor ,law ,010608 biotechnology ,Botany ,Radiative transfer ,Animals ,PIEnergie ,[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering ,Photosynthesis ,Radiometry ,0105 earth and related environmental sciences ,Photons ,Attenuation ,Reproducibility of Results ,Equipment Design ,Photometer ,Ray ,Photobiology ,Culture Media ,Integrating sphere ,two-flux method ,Biological system ,Mathematics ,Chlamydomonas reinhardtii ,Biotechnology - Abstract
International audience; The light attenuation in a photobioreactor is determined using a fully predictive model. The optical properties were first calculated, using a data bank of the literature, from only the knowledge of pigments content, shape, and size distributions of cultivated cells which are a function of the physiology of the current species. The radiative properties of the biological turbid medium were then deduced using the exact Lorenz-Mie theory. This method is experimentally validated using a large-size integrating sphere photometer. The radiative properties are then used in a rectangular, one-dimensional two-flux model to predict radiant light attenuation in a photobioreactor, considering a quasi-collimated field of irradiance. Combination of this radiative model with the predictive determination of optical properties is finally validated by in situ measurement of attenuation profiles in a torus photobioreactor cultivating the microalgae Chlamydomonas reinhardtii, after a complete and proper characterization of the incident light flux provided by the experimental set-up.
- Published
- 2005
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