DEVELOPMENT OF A FLOATING SENSOR TO MEASURE THE LIGHT SPECTRAL DISTRIBUTION WITHIN A MICROALGAL PHOTOBIOREACTOR

La luce è un parametro importante per la crescita dei microrganismi fotosintetici. Per questo motivo, le informazioni sullo spettro della luce e sulla distribuzione dell'intensità della luce all'interno di un fotobioreattore (PBR) sono utili per sviluppare metodi di crescita altamente automatizzati. In questo lavoro abbiamo progettato un sensore ottico flottante per misurare l'intensità della luce spettrale in diversi punti all'interno del PBR. Il sensore è dotato di un algoritmo di localizzazione, in modo da poter tracciare una mappa della distribuzione dell'intensità luminosa all'interno del PBR. Inoltre, viene proposto un modello per simulare con un ray-tracing software la distribuzione spettrale della luce all'interno di un fotobioreattore per diverse lunghezze d'onda all'interno dello spettro della radiazione fotosinteticamente attiva (PAR). Il metodo è stato progettato per ottenere simulazioni di distribuzione della luce facilmente e riproducibili all'interno del fotobioreattore più velocemente rispetto agli altri metodi proposti in letteratura, aggirando la necessità di determinare le proprietà radiative delle cellule algali. Questo modello è stato utilizzato per valutare l'accuratezza delle misurazioni del sensore ottico all'interno del PBR

Light is an essential parameter for the growth of photosynthetic microorganisms. For this reason, information on the light spectrum and light intensity distribution within a photobioreactor (PBR) are helpful to develop highly automated growth methods. In this work, we designed a floating optical sensor to measure the spectral light intensity at different points within the PBR. In addition, the sensor is equipped with a localization algorithm so that a light intensity distribution map within the PBR can be plotted. Moreover, a model is proposed to simulate the spectral distribution of light inside a photobioreactor with a ray trace software for different wavelengths within the photosynthetically active radiation (PAR) spectrum. The method was designed to obtain quickly and reproducible light distribution simulations within the photobioreactor faster than the other methods proposed in the literature, bypassing the need to determine the radiative properties of the algal cells. This model has been used to assess the accuracy of the optical sensor measurements within the PBR.