什么是生物反应器？
生物反应器
名字
名称:生物反应器
关键词:DNA、生命科学、细菌胰岛素
内容
内容
生物反应器听起来很奇怪，但基本原理相当简单。胃是一个复杂的生物反应器，用于处理人体内的食物。食物在胃里被各种酶消化，变成我们可以吸收的营养物质。生物工程中的生物反应器，是通过在体外模拟生物体的功能，设计用来生产或检测各种化学物质的反应装置。换句话说，生物反应器是利用酶或生物(如微生物)的生物功能在体外进行生化反应的装置系统，是生物功能模拟器，如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器。
在固定化酶广泛应用的基础上，发现天然细胞本身具有多功能的串联反应系统。用酶或酶系统通过物理或化学方法固定化细胞是一条捷径。固定化细胞反应器就像一个“生命活动功能推进器”。固定化细胞技术始于20世纪70年代，其实际应用已经超过了固定化酶。例如，美国、欧洲和日本都采用固定化细菌柱床工艺大规模生产高果糖浆。
例如
蚯蚓生物反应器
如洪江
时尚环保明星——蚯蚓
垃圾是一个城市的副产品。城市越大，产生的垃圾越多。处理过多的垃圾是所有国家面临的日益严重的社会问题。我国这些垃圾大多采用填埋方式，不仅浪费大量资源，而且不能完全降解，容易产生二次污染。
现在，一种新的垃圾生物处理技术在日本和美国等发达国家逐渐流行起来。这项技术使用了一种我们非常熟悉的古老生物——蚯蚓。蚯蚓的消化道是天然的有机废物处理厂。蚯蚓通过不断的吞咽和消化，可以把垃圾变成对人类有益的东西:蚯蚓肠道可以分泌多种生物活性成分，一些矿物质经过蚯蚓处理后会成为植物容易吸收的营养物质。蚯蚓粪具有适宜的pH值、保水保肥性能，并含有植物所需的微量元素，是一种绿色环保的生物肥料。在能够形成良性循环的垃圾处理生态系统中，蚯蚓是当之无愧的主角。
在发达国家，蚯蚓处理垃圾已经进入家庭，成为一种时尚。随着蚯蚓应用规模的不断扩大，能够自动控制温度和湿度的蚯蚓生物反应器也应运而生。
适合中国城市垃圾处理的蚯蚓
国外蚯蚓生物反应器对垃圾分类的要求非常严格。不同的废物，如城市污泥和动物粪便，应由不同的反应器处理。这种蚯蚓生物反应器技术我们是不能复制的，因为我们的垃圾还没有分类收集，各种物质混杂在一起，蚯蚓也无能为力。中国农业大学孙振军教授以研制适合中国国情的蚯蚓生物反应器为研究方向。
蚯蚓生物反应器运行的前提是有大量的蚯蚓。孙振军从日本引进赤子爱胜蚓，从美国加州引进赤子爱胜蚓，经过2000次杂交，逐代繁殖。通过自然杂交和饵料诱导，培育出繁殖率高、适合我国城市垃圾处理的改良赤子爱胜蚓。
孙教授通过长期的探索，掌握了蚯蚓的生活习性。他知道赤子爱胜蚓在26℃左右最活跃，在70%左右的湿度下活性最好，pH值要弱。他通过改变各种环境因素来控制蚯蚓的活动，让蚯蚓以最大密度存在于反应器中——蚯蚓的密度越高，反应器的效率越好。
创建中国蚯蚓反应器的技术路线
蚯蚓为什么能消化垃圾，国际上众说纷纭。有人说蚯蚓利用了废物中的一些营养物质，有人说它吃废物中的微生物，还有人认为两者都有。不同的理解导致生物反应器设计的技术路线不同。孙教授的实验证明，蚯蚓主要以真菌和细菌为食，其消化废物的能力是其与一些微生物相互作用的结果——微生物将垃圾中的有机废物变成腐烂的蚯蚓可以吞咽的物质，更重要的是这些物质中包含了大量的微生物，蚯蚓主要通过吞咽微生物来获取营养。
这样，孙教授改变了国际上通常只在研究反应器中研究蚯蚓的做法，将废物预处理与蚯蚓生物反应器结合成一个系统。他们简单地先处理垃圾，挑出玻璃、塑料、金属和橡胶，然后发酵剩下的有机物。这不仅克服了生活垃圾不分类，不适合蚯蚓处理的问题，而且通过发酵，可以在垃圾内部产生60℃ ~ 70℃的高温，经过进一步调节，可以提供蚯蚓摄食的最适温度，大大提高了反应器的效率。
中国首个大型蚯蚓生物反应器
蚯蚓生物反应器已经在实验室研究成功，下一步就是尽快将这一科研成果转化为产品。
唐山的刘福莉，他的蚯蚓养殖厂每年生产3万多公斤蚯蚓。近年来，市场竞争激烈，刘福莉渴望高科技新技术。
刘福莉找到孙振军，双方决定合作开发蚯蚓生物反应器产品。
此时蚯蚓生物反应器的研制被列入唐山市科技攻关重点项目，科技主管部门给予了大力支持。原来，作为全国第三大乳业县的唐山市丰润区，正在规划建设乳业高科技园区。对于6万多头奶牛留下的大量粪便，他们一直没有找到理想的处理方法，蚯蚓生物反应器让他们站了起来。
在应用单位、生产单位和科研人员的配合下，2002年5月，一个长20米、宽2.5米的大型蚯蚓生物反应器在河北唐山诞生。每天可处理6吨有机垃圾，生产4 ~ 5吨生物肥料。与国外同类产品相比，该生物反应器结构更简单，成本更低，更适合在国内推广应用。
目前，研究人员已经开发了多种蚯蚓生物反应器，从适合家庭使用的小型简单反应器到适合社区和动物养殖场的大型生物反应器，甚至垃圾处理场。蚯蚓生物反应器的诞生将使中国的垃圾生物处理技术达到一个新的水平。