Während Langzeit-Weltraummissionen ist die biologische Behandlung von Abwasser im Rahmen des Lebenserhaltungssystems notwendig. Dies kann über einen fermentativen Prozess in einen Blasensäulenreaktor erfolgen. Weiterhin finden Blasensäulenreaktoren unter anderem Anwendung in der chemischen, biochemischen und petrochemischen Industrie. In einem Blasensäulenreaktor erfolgt der Stoff- und Wärmetransport über Diffusions- und Konvektionsprozesse. Der Diffusionsprozess beruht auf Temperatur- und Konzentrationsgradienten, Stoffeigenschaften und Eigenschaften von Stoffkombinationen (zum Beispiel der thermischen Leitfähigkeit oder die Diffusionskonstante).
Der Konvektionsprozess beruht auf dem lokalen Strömungsfeld in der Umgebung der dispersen Phase. Das mögliche Potential diese zugrundeliegenden Transferraten zu kontrollieren bzw. zu verbessern, hängt von detaillierten Kenntnissen ab, in wieweit die Beeinflussung des lokalen Strömungsfeldes über erzwungenen Konvektion den Stofftransport über die Phasengrenze, hier die Blase, beeinflusst.
Im Rahmen dieses Projektes werden Experimente an einer generischen Blasensäule unter Mikrogravitation durchgeführt. Hierbei wird durch eine geführte kinematische Anregung das Strömungsfeld moduliert und der Einfluss dieser Anregung auf den Diffusions- und Konvektionsprozess untersucht. Die Untersuchungen dienen somit der Verbesserung des Verständnisses der Konvektions- und Diffusionsprozesse.
Die Hauptziele sind hierbei:
1. Die Messung und Quantifizierung des Einflusses der Strömungsmodulation auf die charakteristischen Zeitskalen der Diffusion. 2. Die Evaluierung des Potentials der spezifischen Führung von Konvektion und Diffusion in Blasensäulen.
Die gewonnen Ergebnisse sollen einen Beitrag zur Grundlagenforschung aber auch hinsichtlich des Designs und des Betriebs von Blasensäulenreaktoren liefern.