CN101932714A - 生物燃料生产的优化 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式包括利用机械和化学工程化策略来实现含油生物体的生物燃料生产中再更大的效率的装置、组合物和方法。这些提高的效率可以通过应用在此公开的靶向的和良好设计的化学和机械工程方法以实现非破坏性提取过程(NDEP)来实现。

Description

生物燃料生产的优化
相关申请的交叉引用
这份非临时专利申请要求2007年12月4日提交的美国临时专利申请号60/992,261的优先权的权益，通过完全引用将其合并在此。
技术领域
本发明的公开的实施方式处于用于生物燃料生产的系统和方法的领域，特别是利用微藻生产生物燃料的系统和方法。
背景
近来，石油的价格显著地波动，达到了记录性的高度，以及产生了戏剧性的向下回落。部分地，当前的价格升高反映了政治和供应链的不确定性。对便宜的石油供应品的可获得性的关注产生了不断成熟的认识，工业化国家的能源独立性具有关键的战略重要性。现在一般还公认的是，来自化石燃料燃烧的CO2的释放实质上促进了全球变暖和气候变化。作为这些关注的结果，碳中性的生物燃料的国内生产变为对进口的化石燃料消费的越来越吸引人的备选方案。
在1970年代晚期和1990年代期间，美国能源部门的国家可再生能源实验室(NREL)评估了从各种水生和陆地光合生物生产生物燃料的经济可行性(Sheehan et al.，1998)。来自微藻的生物燃料生产被确定为具有所筛选的任何生物体的最大的产量/英亩潜力。估计微藻生物燃料生产是最好的陆地生物燃料生产系统的8到24倍。虽然很有前景，仍然需要在来自微藻的生物燃料生产中提供再更大效率的组合物、系统和方法。
发明概述
现有技术的这种和其他未满足需求由以下更详细地描述的示范性的组合物、系统和方法满足了。
在一个方面，本发明的实施方式利用了机械和和化学工程化策略来实现来自含油生物体的生物燃料生产中的再更高的效率。这些提高的效率可以通过应用在此公开的靶向的和良好设计的化学和机械工程方法以实现非破坏性提取过程(NDEP)来实现。
因此，在此提供的是从含油生物体的油提取的方法，包括：
混合步骤，其包括混合含有含油生物体的培养物的至少一部分和从所述含油生物体提取油的溶剂来获得溶剂-生物体混合物；
提取步骤，其包括将所述溶剂-生物体混合物导入分配室，来获得含有活的提取的生物体的提取的水性部分和溶剂-油部分；以及
再循环步骤，其中至少一部分所述活的提取的生物体再循环到培养系统中。
在一个实施方式中，所述方法进一步包含蒸馏所述溶剂-油部分来获得可用的油的步骤。
在另一个实施方式中，所述方法进一步包括步骤：蒸馏所述溶剂-油部分来获得可用的油和回收的溶剂；再循环至少一部分所述回收的溶剂用于在所述混合步骤中使用。
在另一个实施方式中，进行所述方法，从而所述含油生物体经历混合与油提取的至少两个独立的循环。
在某些实施方式中，所述含油生物体是藻类。
在其他实施方式中，所述含油生物体是含油酵母。
在又其他实施方式中，所述含油生物体是含油真菌。
在某些实施方式中，所述方法中使用的溶剂包括一种或更多种C4-C16烃类。在某些实施方式中，所述溶剂包括C10、C11、C12、C13、C14、C15或C16烃类。在一个实施方式中，所述溶剂是Isopar。
所述方法中使用的含油生物体可以遗传工程化来增强脂质生产。
在某些实施方式中，所述含油生物体在油提取之前先浓缩。
在某些实例中，在所述混合步骤的至少一部分期间使用超声处理。超声处理可以在约20kHz和1MHz、20-100kHz、20-60Khz、30-50Khz之间或在40Khz的频率下进行。在可选择的实施方式中，所述混合步骤可以借助于机械混合(例如，搅动)来另外地促进。在再其他的实施方式中，超声处理和机械混合可以组合地使用。
在另一个方面，在此提供的是从含油藻类的油提取的方法，包括：混合含有所述藻类的培养物的至少一部分和从所述藻类提取油的溶剂来获得溶剂-藻类混合物；将所述溶剂-藻类混合物导入分配室来获得含有活的提取的藻类的提取的水性部分和溶剂-油部分；以及将所述活的提取的藻类的至少一部分再循环到培养系统中。
还在此提供的是来自光合含油生物体的油提取的方法，包括：混合含有所述光合含油生物体的培养物的至少一部分和从所述生物体提取油的溶剂来获得溶剂-生物体混合物；将所述溶剂-生物体混合物导入分配室来获得含有活的提取的生物体的提取的水性部分和溶剂-油部分；以及将所述活的提取的生物体的一部分再循环到培养系统中。
在某些实施方式中，所述方法进一步包括步骤：提供波长移动染料，所述染料适合于提高所述培养系统中所述光合藻类可获得的可用光子的数量。所述波长移动染料可以掺入到颗粒中，或薄膜中。
在某些实施方式中，所述方法进一步包括步骤：提供菲涅耳透镜，其适合于当光源以倾斜的角度接受时提高所述光合藻类可获得的光子的数量。
在某些实施方式中，所述方法进一步包括步骤：蒸馏所述溶剂-油部分来获得可用的油。
在此公开的所有方法和过程可以以连续的方式进行。
在某些实施方式中，包括了用于进行所公开的方法的装置。
在此公开的组合物、系统和方法的示范性的实施方式可以单独地或以不同的组合使用，来提高来自微藻的脂质生产和油提取。在此公开的实施方式可以通过提高太阳能利用效率、细胞培养物密度以及利用新的脂质收获技术来从活的培养物非破坏性地收获油，来提高脂质生产。
附图的简要描述
当参考附图时，将得到本发明的示范性的实施方式的更好的理解，在附图中：
附图1是显示烷烃溶剂处理对原壳小球藻细胞的生存性的影响的图形。
附图2是显示有或者没有超声处理的烷烃溶剂处理对从活细胞的脂质(总脂肪酸(FA))提取的影响的图形。
附图3示意性地显示了可以使用用于从藻类非破坏性提取油的示范性的设备。
附图4是用于从藻类非破坏性提取油的示范性的系统和方法的图表。
附图5包括数据，显示了与癸烷提取结合的不同水平的超声处理对绿藻原壳小球藻的生存力的影响。
附图6是展现了溶剂提取可以每日地进行以回收更多油或中性脂质的曲线。
附图7重复溶剂提取产生更多的油。对比分批(仅第3天)提取的培养物，总生物质和每日的非破坏性提取的中性脂质的概述。
附图8显示了微拟球藻属的生长在非破坏性脂质提取的多个周期后不受损害。
附图9展现了与超声处理结合的溶剂(癸烷)暴露对微拟球藻属物种的生存力的影响。
附图10是展现了在不同的非破坏性提取过程下微拟球藻属物种的生长的曲线。
附图11是显示了在用由超声处理步骤促进的各种溶剂的提取之后，微拟球藻属物种的不同生长速度的曲线。
附图12为叶绿素b和获光复合体的还原测试的转化质粒的设计。质粒过量表达叶绿素b还原酶，其将把叶绿素b转化回叶绿素a(质粒1)，或是RNAi构建体，来降低叶绿素a氧化酶的活性(CAO，质粒2-5)，叶绿素a氧化酶从叶绿素a合成叶绿素b。
附图13在显示了叶绿素b含量降低的转基因生物体中转化频率和叶绿素a/b比例的改变。
附图14是获光复合体对叶绿素荧光的提高和衰减的贡献的叶绿素动力学分析的说明。
附图15显示了与获光复合体的减少相一致的、具有更慢的叶绿素荧光提高动力学和更低的最大叶绿素荧光水平的转基因藻类。利用附图12中的质粒构建体4制造转化体，所述构建体将降低叶绿素a氧化酶的表达，所述酶从叶绿素a制造叶绿素b。
附图16是显示限制光合效率的因素的表格。
附图17是展现了400和600nm之间的可见光的主要窗口不被叶绿素有效吸收的图表。
附图18显示了对于提高光合机制可收获的光子数量有用的一系列示范性的染料.
附图19说明了对于提高光捕获有用的技术之一。在此示意地显示了菲涅耳透镜的益处。
详细说明
除非另外定义，此处使用的所有技术和科学术语具有与本发明属于的技术领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。虽然类似于或等同于在此描述的那些的方法和材料可以被用于示范性的实施方式的实 践或测试，以下描述了适合的方法和材料。在此提及的所有公开物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用将它们完整地合并。在冲突的情况下，当前的说明书，包括定义，是支配性的。此外，材料、方法和实施例仅是说明性的，而不意图是限制性的。
在此使用的，“挤出(milk)”和“非破坏性提取”被用于描述一种过程，其中生物体用溶剂处理来除去脂质而不引起培养物的生存力的显著损失。非破坏性提取或“基本上不杀死”生物体的提取，是指提取与活提取的生物体再循环/再回流到培养系统中用于再生长或另外的脂质和生物质生产的循环，是指一种概念，生物体将存活至少一个提取循环，但是可以在随后的提取循环时被破坏。
“培养系统”广义地指对培养生物体有用的任何系统。这些可以是水池、沟渠、生物反应器、塑料袋、试管、发酵器、摇瓶、气升柱，等等。
“可用的油”是指适合于生物燃料的生产的油。这样的油可以或可以不完全没有溶剂或来自生物体的其他共同提取物。
在此使用的，“连续”提取过程是一种过程，其中混合/提取/再循环步骤以最小的操作员投入连续地进行延长的时间，但是预期的是根据维持或最大化提取生产力的需要以一定间隔运行和停止。
“生物相容的溶剂”是一种溶剂，其可以接触生物体和被所述生物体耐受而没有生存力的显著损失。生物相容的溶剂一般将具有大于5的辛醇值(“log Poct”，辛醇-水分配系数的对数)。参见Frenz J，Largeau C，Casadevall E，Kollerup F，Daugulis AJ(1988)Hydrocarbon recovery and biocompatibility of solvents for extraction of cultures of Botryococcus braunii.Biotech Bioeng 34：755-762。一般地，log P值与溶剂生物相容性良好地相关，因为具有低于4的log Po的溶剂是有毒的，log Po大于5的溶剂是生物相容的(对于这种规则Dodecmone是一个例外)。具有4-5的范围内的log Po的溶剂可能是有毒的(癸醇、二戊基醚)或无毒的(己烷、庚烷)，因而仅基于这个参数不能建立绝对的截断。部分地，这可能反映了在计算log Po中的某些错误，这些溶剂的更精确的值可以预计与生物相容性更好地相关。示范性的溶剂包括：1，12-十二烷二酸二乙醚、正己烷、正庚烷、正辛烷、正十二烷、乙酸十二烷酯、癸烷、二己醚、isopar、1-十二烷醇、1-辛醇、丁氧基乙氧基ehteane、3-辛酮、环状石蜡、varsol、异链烷烃、支链烷烃、油醇、dihecylether、2-十二烷。
“超声处理”的过程是用高能声音或声学辐射处理样品，所述高能声音或声学辐射在此称为“超声(ultrasound)”或“超声学(ultrasonics)”。超声处理在本领域中用于各种目的来使用，包括破坏分子的聚集以分离它们或使它们渗透。
利用新的化学和机械工程化策略，本发明的示范性的实施方式是针对提高可从藻类收获的富含能源的脂质(例如，三酰基甘油)的产量。虽然如下所述的许多示范性的实施方式分别是有用的，当前系统的示范性的组合、系统和方法可以令人称赞地工作来优化成本和产量。
在此公开的系统和方法可以利用一大系列的含油生物体，包括藻类、酵母和真菌。
许多藻类的物种可以以可接受的结果使用。以下藻类物种包括，无限制地：硅藻纲(Bacillariophyceae)株、绿藻纲(Chlorophyceae)、蓝藻纲(Cyanophyceae)、黄藻纲(Xanthophyceae)、金藻纲(Chrysophyceae)、小球藻属(Chlorella)、Crypthecodinium、Schizocytrium、微拟球藻属(Nannochloropsis)、Ulkenia、杜氏藻属(Dunaliella)、小环藻属(Cyclotella)、舟形藻属(Navicula)、菱形藻属(Nitzschia)、小环藻属(Cyclotella)、褐指藻属(Phaeodactylum)和Thaustochytrids。
适合的酵母包括，但不限于，红酵母属(Rhodotorula)、酵母属(Saccharomyces)和Apiotrichum菌株。
可接受的真菌物种包括，但不限于，被孢霉属(Mortierella)菌株。
至少一种示范性的实施方式利用了原壳小球藻(Chlorella protothecoides)。原壳小球藻可能是特别适合的，因为它以高培养细胞密度生长，一般为大多数藻类的10倍(Xu et al.，2006；Miao and Wu，2006)。当在理想条件下异养地生长时，对原壳小球藻记录了高达35gfw/L的创纪录的生物质产量。原壳小球藻能够将它的生物质的至少55％积累为脂质，是大多数藻类株系达不到的值。原壳小球藻可以在葡萄糖或玉米甜味剂水解产物(CSH)上异养地生长。异养的生长提高了脂质含量，可以降低对太阳能的直接依赖性。原壳小球藻产生的生物柴油的能量密度与基于石油的柴油相当(Xu et al.，2006；Miaoand Wu，2006)。原壳小球藻属产生的生物柴油的冷滤温度低于柴油燃料的(Xu et al.，2006；Miao and Wu，2006)。小球藻属以及其他微藻物种具有被遗传工程化的的潜力，它们已经利用烟道气作为富集的CO2的来源在大规模光生物反应器中成功地生长(Brown，1996；Doucha and Livansky，2006；Kadam，1997；Keffler and Kleinheinz，2002，Chow and Tung，1999；Dawson et al.，1997；El-Sheekh，1999；Chen et al.，2001)。
从藻类培养物挤出油而不损害所述藻类：
与生物燃料生产相关的主要成本之一是从大体积的培养基收获生物燃料(Becker，1994)。从藻类收获、破裂、干燥和提取油占据了生产生物柴油的成本的40-60％，对培养物补充提出了额外要求。存在着对非破坏性的、低成本的油提取技术的需求。
某些微藻具有脂质生产的高潜力。当异养地生长时，细胞的大约15-55％是脂质。然而，即使脂质含量很高，如果不能收获脂质而基本上不损害微藻，则微藻生物质的45-85％(非脂质生物质)将需要再生以产生其他有用的脂质。
因此，此处描述的是从含油生物体非破坏性提取油的方法，其包括：混合含有含油生物体的培养物的至少一部分和从所述含油生物体提取油的溶剂来获得溶剂-生物体混合物；将所述溶剂-生物体混合物导入分配室来获得含有活的提取的生物体的提取的水性部分和溶剂-油部分；以及再循环步骤，其中所述活的提取的生物体的至少一部分被再循环到培养系统中。在与奶牛场操作某些方面类似的示范性的系统中，所述系统容许从含油生物体采集可用的油而基本上不破坏或损害所述生物体。提取过程的实施方式包括溶剂提取和超声处理来实现所述生物体的“烃类挤出”。在可用的油的提取之后，所述生物体可以开始积累脂质的新的过程。该示范性的过程容许有效的采集，而同时保持培养的生物体的一部分的生存力。这保存了能量和材料，不然所述能量和材料是再生活的生物体所需要的。
有益地，“挤出”过程可能实际地有益于藻类。混合烷烃与活的培养物还显示了将培养物生长时间从一周延长到超过五周。这种效果可能与从藻类分泌的毒性废产物分配到培养基的疏水性部分相关(Richmond，2004)。
对于藻类来说，通过离心收获细胞(生物质＝0.1％的培养物体积)的通货膨胀调整后的成本在2006年估计是$2.40/kg(Becker，1994)。假定总生物质的55％的脂质产量，从藻类产生一加仑油的离心法的成本估计是$18。通过絮凝或浮集法收获仅仅是稍稍地便宜一点($14.60/加仑)。然而，通过生长更为稠密的藻类培养物，这些成本的一部分可以降低。假定培养物密度和收获藻类的成本之间的线性关系，从具有三倍高密度的培养物收获藻类(例如，缺乏LHC复合物的那些)的成本将是$4.80/加仑产生的油，仍然远高于当今的市场，其中生产汽油的粗制油的成本是$1.60/加仑。为了来自藻类的生物燃料生产与粗油生产成本竞争，收获价格需要进一步降低至1/3。
近来，已经展现的是，极度疏水性的分子，例如β-胡萝卜素，可以利用不溶混的、生物相容的烷烃从活的藻类和细菌培养物连续地提取。这些烷烃一般具有10和16个原子之间的碳链长度(Hejazi et al.，2002；Hejazi and Wijffels，2004；Hejazi et al.，2004)。藻类培养物与烷烃的连续混合容许β-胡萝卜素的不间断的提取。重要地，提取的类胡萝卜素来自类胡萝卜素贮存泡囊而非叶绿体。结果，烷烃提取对长期(50天然后停止)培养物生长没有不利影响(Hejazi et al.，2002；Hejazi and Wijffels，2004；Hejazi et al.，2004)。
在此公开的某些示范性的实施方式利用“烃类挤出”作为从藻类连续收获油的低成本手段。在某些实施方式中，在此描述的过程不需要离心，具有非常高的脂质产量，并且值得注意地，提取过程对藻类是基本上无害的(甚至可能是有益的)。烃类挤出可以消除一般用于从藻类提取油的离心/絮凝和破坏性溶剂(甲醇)或机械破碎步骤的需要。
参考附图1，为了确定脂质是否可以安全地从活的藻类培养物中取出，我们用己烷、癸烷和更长链的烃类提取了空气生长的原壳小球藻培养物，确定溶剂提取是否除去脂质和对细胞生存力有影响。出乎意料地，如附图1所示，活细胞与C10到C16烷烃孵育5分钟对细胞生存力没有影响。
参考附图2，对数生长期培养物用各种烷烃处理5分钟，加或减两秒超声处理。溶剂提取的脂质被皂化，利用C17内标准通过LC-MS分析对游离脂肪酸定量。值得注意地，当补充有两秒超声处理时，总细胞脂肪酸的10％在对溶剂的五分钟暴露期间提取。重要地，短的超声处理增强了脂质提取达75％。
当一起观察时，附图1和附图2，利用有机溶剂从活细胞提取油的结果，展现了非破坏性的提取工作。根据利用尼罗红的细胞三酰基甘油的间接定量，空气生长的细胞中存在的几乎100％的三酰基甘油在伴有超声处理的5分钟提取期间被癸烷提取(附图2)。潜在地，短链或支链烷烃也可以从葡萄糖中生长的高含油(40％的生物质)藻类细胞有效地提取油。溶剂提取时间和温度可以优化，来实现从微藻的最有效的油提取。
虽然明确地不受理论的限制，超声处理被认为通过将培养物液滴破坏成更小的颗粒、容许对藻类的更大的溶剂暴露，改善了油提取。不具有破坏效果的微生物的超声照射已经显示了在低频率下是剂量依赖性的。随着频率提高，更久的照射被微生物耐受(Tiehm，2001)。我们利用了在不同的超声波暴露时间下最佳的频率范围(20kHz到1MHz)和强度，来优化油的提取而不损害细胞的生存力。然而，应理解的是，各种其他频率、强度和暴露时间也可以产生可接受的提取效率。
本发明的示范性的实施方式释放油而基本上不杀死细胞。不具有破坏效果的微生物的超声照射已经显示了在低频率下是剂量依赖性的。随着频率提高，更久的照射被微生物耐受。可以利用在不同的超声波暴露时间下最佳的频率范围(20kHz到60khz)和强度，来优化油的提取而不损害细胞的生存力。然而，应当理解的是，各种其他频率、强度和暴露时间也可以产生可接受的提取效率，包括20kHz和1MHz之间、20-100kHz、20-60Khz、30-50Khz或在40Khz下的频率。已知的是，细胞大小、细胞形状、细胞壁组成和生理状态都影响超声与细胞的相互作用(Wase and Patel，1985；Ahmed and Russell，1975)。
在某些实施方式中，利用溶剂和超声处理的组合，达到了几乎100％的油(细胞中总脂肪酸的10％)提取效率。结果展现了，以实质上降低的成本，从活的培养物连续和非破坏性提取油可以利用生物相容的溶剂来实现。
除了已经描述的可用的脂质之外，植物品种例如藻类也已知产生重要的疏水性的芳香族化合物。某些芳香族化合物例如萘和甲苯是燃料产品中重要的组成部分。有益地，如上所述的溶剂提取技术可以用于提取早先描述的许多这些芳香族化合物以及其他有用的油。这些化学物质将不是利用如上所述的依靠离心和干燥方法的当前提取技术可以提取的。
虽然藻类提取是许多示范性的实施方式的焦点，生长和再循环提取过程也可以用于其他重要的含油生物体。例如，生物体例如酵母和真菌也可以经受这种纯化过程。
在操作中，细胞可以在培养系统中生长，可以连续地泵送到混合室，在此它们可以与生物相容的溶剂混合，和在早先确定的对维持细胞生存力和最大化油提取最佳的条件下超声处理。细胞/溶剂混合物然后可以泵送到相-分离室以容许细胞(下部的相)从溶剂(上部的相)中分配。在细胞和溶剂已经分配之后，细胞可以再循环回到细胞生长储池。含油的溶剂(上部的相)可以被蒸馏(癸烷沸点温度～174℃)，脂质部分将通过GC-MS来定量和表征。蒸馏的溶剂将再循环回到藻类提取室并再利用。溶剂的小部分预计被分配到水相中。由于我们将用空气或富含CO2的空气为细胞充气，我们可以气体排出溶剂的某些部分。为了确定这种损失的数量，气体排放可以被采集并利用冷冻采集器冷却来凝缩和定量任何气体排出的溶剂。一旦系统被优化，操作系统消耗的能量可以利用瓦特计来定量。在此公开的示范性的实施方式中油的溶剂提取可能是高效的和低成本的。
图3显示了基于连续流动溶剂的油提取系统的示意模型，其补充了本发明关于基于溶剂的油提取的公开内容。在一个示范性的实施方式中，所述过程可以包括：1.将藻类喷雾到长柱的顶部以打破液滴大小，用于与上部的溶剂相最大地混合。2.提取器的上部可以含有足够的溶剂(深度)以容许在藻类的沉淀期间有足够的时间用于完全的油提取。3.超声发生器元件可以在溶剂相中提供以加速和改善油的溶剂提取。4.空气可以间歇地注入到藻类相中，以增强混合和从藻类相中除去残余的溶剂。可能有益的是在超声处理期间停止空气注入以增强油提取。5.可以提供管道用于分别去除溶剂和藻类相。
象附图3中显示的柱可以单独地或并行地工作。当溶剂在一个柱中油饱和时，则它可以被关闭，同时交换溶剂来回收油，并送至蒸馏器以除去溶剂相。与此同时，藻类可以泵送到其它柱中。
附图4说明了连续流动的、基于溶剂的油提取的另一个示范性的系统和方法。如在第1点中所示的，生物体例如光合藻类可以在露天的水池(100)中生长，在此培养物可以暴露于太阳辐射。如在第2点所示的，一部分培养物可以与溶剂混合。优选的，机械混合和/或超声处理之一，可以用于改善溶剂与生物体的混合(第3点)。超声处理应当经受预定量的时间以最大化脂质提取和最小化微生物细胞破坏。在备选方案中，超声处理可以在培养物暴露于溶剂之前发生。细胞/溶剂混合物然后可以导入到相-分离或分配室(200)以容许细胞(下部的相)从溶剂(上部的相)中分配(参见第4点)。如在第4/5点中所示的，脱油的细胞和水然后可以沉积到槽罐的底部，活的细胞然后可以导回水池开始新的过程(第9点)。通过相分离采集的溶剂和油然后可以在分离堰(第6点)上方流过进入溶剂和油室(300)。如在第7点所展现的，溶剂和油可以导入蒸馏单元(400)(此时油浓度对于有效的分离是足够高的)。在第8点，在油被除去之后，清洁的溶剂可以泵回溶剂罐中用于再循环。或在备选方案中，清洁的溶剂可以再循环用于在第2点与细胞培养物混合(由第10点展现的)。
附图5展示了实验的结果，其展现了超声处理和癸烷提取对绿藻原壳小球藻的生存力的影响。画面A显示了利用功率5和7的超声达30秒的超声处理和1∶1的藻类∶癸烷体积比之后浓缩的原壳小球藻生存力的降低。降低被计算为log(No/N)，其中No是藻类/mL的起始的计数，N是处理后的计数。画面B显示了藻类∶癸烷比例对细胞死亡的影响。
附图6图形地显示了实验的结果，其展现了可以进行重复的溶剂提取来优化富含能源的分子的产量。在这个实验中，进行了使用50％接种物的重复溶剂提取。数据展现了，活的细胞(原壳小球藻)的溶剂提取除去了三酰基甘油(表示为脂肪酸当量)，以及油提取可以在每日的基础上进行以回收更多的油或中性脂质。细胞中的总脂质(中性的和极性的)由每个组的中间的柱条表示。在两次序贯提取之后提取的总的中性脂质(油)等于总细胞生物质的20％或总细胞脂质(中性的和极性的)的40％。观察到生长速度方面的降低，然而，是在多次溶剂提取之后。
在附图7中，显示了数据，其展现了重复的溶剂提取产生更多的油。数据代表了总生物质，和对比分批(仅第三天)提取的培养物每日的非破坏性提取的中性脂质的概述。结果展现了在序贯的溶剂提取后总生物质的提高到2.4倍，以及对比相同龄的分批处理提取的藻类的33％提高，从每日提取的藻类提取的总的油中41％的提高。这些结果表明，溶剂提取降低了生长抑制，以及降低了生产油的培养物留存时间。这些结果表明，在水池中产生等体积的油的有效留存时间，非破坏性提取的藻类为分批生长的破坏性提取的藻类的近乎1/3。
附图8含有数据，其显示了微拟球藻属的生长在非破坏性脂质提取的多个周期后不受损害。这些结果展现了微拟球藻属物种与原壳小球藻相比对溶剂提取更有抗性。实验显示了在如附图2描述的溶剂提取之后的出芽速率(grow out rate)。在四次溶剂提取之后，在生长速度方面没有障碍。N＝起始生长速度，无溶剂提取，从第0天开始；N1＝在一次溶剂提取后的生长速度，从第1天开始；N1％＝非溶剂提取的细胞的生长速度，从第2天开始；N2＝24小时后溶剂提取第二次的细胞的生长速度，第2天；N3＝24小时后溶剂提取第三次的细胞的生长速度，从第3天开始；N4＝24小时后溶剂提取第四次的细胞的生长速度，从第4天开始。
上述实施方式是示范性的。设备和操作的广泛系列可以用于实现基于溶剂的油提取。例如，藻类培养物和溶剂可以使之作为逆流流动来流动。做为选择，气泡房对于混合可能是有用的。利用螺旋样室来促成藻类和溶剂的混合的其他设计也可以用于有效的混合。
实施例
为了促进对本发明的更完整的了解，以下提供了许多实施例。然而，本发明的范围不应限于在这些实施例中公开的具体的实施方式，其仅用于例示的目的。
实施例1(附图9)：癸烷和超声波处理对微拟球藻属的影响
相同的100ml微拟球藻属物种培养物(n＝2)的可变的部分(0、10％、25％和50％)与癸烷初步(箭头)混合(15分钟)并暴露于超声场(2秒；40kHz水浴)，倾倒溶剂，然后生长(F/2，23℃，24∶0的100μmol，100rpm，33ppt，100mL在500mL烧瓶中)。进一步的，还完成了在对数期和平稳期的可变时间的处理(箭头)。该附图显示了与未处理相比，一定水平的暴露可以正面地影响生长速度和产生的藻类生物质。进一步的，稳定期培养物一般比对数期培养物更耐受溶剂-声波处理，然而相比于特定的生理学生命期，这种影响可能与更高的细胞浓度更为相关。
实施例2(附图10)：癸烷/声波提取对微拟球藻属的延长的生长的影响
在模拟的露天生长条件(30ppt，26-37℃，14∶10的1000umol，F/2)下，装备有混合器和pH控制的(～7.2)CO2气体输入的微拟球藻属物种的12升水族箱，其25％的培养物体积每日取出，用癸烷(15分钟)和声波(2秒)能量可变地(0-25％的全部分)提取脂质，倾倒溶剂，然后返回培养物，同时除去剩余的未处理的部分(0-25％)，干燥并用己烷提取。附图显示了对处理的每日暴露是可耐受的，具有更高初始细胞浓度的培养物进行得更好(正面的生长)，提高癸烷/超声波暴露的水平达到每天培养物体积的25％增加了生长速度和产生的培养物生物质。
实施例3(附图11)：用经济的溶剂提取
微拟球藻属物种(100mL，26℃，80umol，F/2)的相同的培养物(n＝2)用经济的替代性提取溶剂(Varsol 1(环状的石蜡)、Isopar L(石蜡)，通过Univar获得的EXXON产品)的起始暴露(15分钟)和超声波能量(2秒，40kHz)处理，然后生长144小时。附图显示了暴露于isopar L和varsol 1的藻类保持了几乎与未处理的对照相同的生长速度，表明了它们在非破坏性提取过程中的可用性。
实施例4：酵母材料的非破坏性溶剂提取过程：
Red Star干燥的活面包酵母(酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae))
酵母提取
Figure BPA00001189008500141
葡萄糖培养基(ATCC#1245)
Isopar L(Univar的EXXON)
过程和结果：
一克干酵母添加到200ml的酵母提取葡萄糖培养基(YEPD)并在室温下200rpm摇动孵育过夜。10mL这种培养物添加到150mL的YEPD中，如上述的生长。然后，20ml这种过夜的酵母继代培养物与20ml的Isopar L组合并涡旋。然后，在250mL锥形烧瓶中良好混合的样品简短地超声，并转移到50mL试管来促进溶剂分离。在提取之前，1mL的过夜培养物添加到15mmX100mm试管的8mLYEPD中，孵育过夜。在溶剂暴露之后1mL添加到15mmX100mm试管中的8mL YEPD中，孵育过夜。暴露前和暴露后的培养物在750nM处的光学密度(A750)在过夜孵育之后测量。溶剂暴露前的培养物的A750：1.66；1.67。溶剂暴露后的培养物的OD：1.83；1.88。溶剂暴露之前和之后的相似的A750表明，与非破坏性提取过程类似的溶剂暴露不减低酵母的生长能力。
实施例5：各种藻类对溶剂稳定性的物种筛选
类似于实施例4，表1含有的数据显示了溶剂提取在其他菌株中具有类似的效果。
表1
Figure BPA00001189008500151
实施例6：除去乳剂的后处理
虽然能够加速从细胞的脂质提取，当暴露于超声波能量或强力的混合时，水溶液中的溶剂常常形成非常稳定的乳剂。水溶液的这种混浊(乳剂)是由即使在很长的沉降时间之后不容易聚结的雾化的溶剂产生的。本领域技术人员利用一些方法来加速溶剂从水性部分的分离。这些包括使用微过滤(例如，硼硅酸盐微纤维)、超声驻波、聚结介质、水力旋流器、添加絮凝剂(例如，铝)或气体浮集法。这些方法在速度和效率方面不同，但是将从水溶液中选择性地除去痕量溶剂，容许它的重俘获，并防止潜在的系统损耗。例如，通过在350nm处通过1cm光程的光透过的降低来定量的，通过乳剂的微过滤，有效地聚结溶剂，在水中溶剂的乳剂(0.03％)从75％澄清到100％光透过。
实施例7：微拟球藻属油从溶剂的蒸馏
溶剂(Isopar L)和提取的溶质(微拟球藻属藻类油)的提取混合物从非破坏性提取过程试验系统(NDEP)的流出溶剂罐中移出。然后测量Isopar L和藻类油混合物的体积。然后，这种混合物置于圆底烧瓶中，附着到Buchi 210/215旋转蒸发器(Rotovap)上。冷的自来水通过冷凝器，蒸馏瓶的油浴设置在140℃。一旦油浴达到140℃，对整个系统抽85mbar的真空。在Rotovap内高温和低压的意图是利用Isopar L和藻类油之间的蒸气压差异。当蒸馏开始时，气体的Isopar L穿过仪器到冷凝器，然后回到液态，采集在接受瓶中。虽然起始的蒸馏参数(140℃和85mbar)足以开始Isopar L从蒸馏瓶的蒸发，这些条件不满足Isopar L从藻类油中的完全蒸馏。这可能是由于Isopar L作为混合溶剂相对于单组分的性质。当蒸馏开始变慢时，通过冷凝的缺乏所观察到的，Rotovap中的真空度按5毫巴增加量来提高，直到蒸馏再次开始。每当注意到蒸馏停止或减慢时，重复这种提高真空度的操作，直到达到35mbar的极限真空度。在实验的结束时，测量在接受瓶中回收的Isopar L的体积，以及保留在蒸馏瓶内的藻类油的体积。
实施例8：从提取介质回收脂质
藻类的某些株中含有的脂质具有作为运输燃料和其他能量应用的价值。这些脂质必需生长、收获，然后纯化/浓缩以具有经济价值。在纯化和提取过程之前，可能必需的是调节所述藻类以改善提取效率。这种过程是高度可变的，将类似于油料种子调节，其在US专利申请US2008/0269513中描述了。这种循环中的关键是纯化和浓缩步骤。几种不同的方法适合于从本发明使用的溶剂中移除提取的脂质。
吸附剂被用于从溶剂中有效地移除脂质，所述吸附剂利用表面现象来结合提取的脂质，然后在希望的时候进行处理来释放脂质。吸附剂可以是活性碳、矾土、硅胶、分子筛，等等。脂质通过压力和/或温度循环来除去，吸附剂再次用于进一步的提取。
脂质还可以使用利用温度和压力的流体/混合处理来提取。这种技术依靠提取溶剂和要纯化的脂质的物理性质的相对差异。这种的商业上的实例包括结晶、溶质排除和三元提取。脂质和候选溶剂(例如，癸烷、十二烷、ISOPAR、Varsol)具有广泛的可混性范围的事实，容许使用部分饱和的提取流体使之成为用于纯化的可行的途径。
反渗透和半透膜常常用于根据溶解度或实际的分子大小来分离化学物质。这些容许溶剂或脂质穿过它们，优先地引起溶剂和溶质的有效的分离。这些技术类似于用于液体和气体的，在关于天然气的纯化的美国专利申请20080141714中更详细地描述了。在此设想用于生物相容的溶剂和提取的脂质的分离的系统在功能上和设备要求上是类似的。
在期望分离时，蒸汽压缩蒸馏可以用于任何两种成分的液体混合物。这种系统通过使用蒸汽压缩和多个热交换器实现了高效率(低成本)。这种方法在美国专利4,539,076中详细地描述了。
真空蒸馏可以在循环中与蒸汽压缩蒸馏组合使用，在此希望实现在降低的温度下的分离，从而降低要分离的一种或更多种成分的热降解。这种技术是良好地确立的，在文献中广泛地描述了。
任何上述纯化方法可以组合，来以分步的方式进行溶剂和溶质(藻类油)的更完全的分离。
通过提高光合效率增强脂质产量：
限制光合效率和因此的作物或生物质生产力的主要因素是叶绿素不能吸收超过50％的在地球表面存在的可用太阳能(附图18)。在400和600nm之间的可见光的主要窗口不被叶绿素吸收(附图19)。为了克服这种限制，某些光合生物(蓝细菌和红藻)合成了其他的光采集辅助色素，包括类胡萝卜素和藻胆蛋白，它们采集400到600nm之间的光。这些色素将吸收的能量通过共振能量传递机制转移到叶绿素。植物和大多数真核藻类，除了红藻之外，缺乏这些辅助色素，不能有效地吸收400-600nm之间的光线。
示范性的实施方式通过吸收通常不用的光(例如，400-600nm之间的光)，并将这种能量在更为可用的波长(例如，650-680nm之间)下发射，解决了光采集方面的这种局限性。优选的光发射将主要在叶绿素吸收光谱的红色区域。虽然叶绿素在光谱的蓝色和红色部分吸收光线，是与红色中的激发相应的最低激发态驱动了光合作用中的光化学。因而，由于与染料和它们的荧光发射之间的能量转移相关的振动和非辐射过程的小的能量损失不会显著地影响系统的效率。
具有重叠的激发和荧光发射光谱的一系列染料(如通过附图18中显示的实例染料所例示的)可以以足够高的浓度包埋到薄膜中，以优化大多数蓝光(例如Alexa 488)和红光(例如，Alexa 660)吸收色素之间的能量转移。光线可以由最低能量荧光染料(例如，Alexa660)发射，这种光线的发射将与叶绿素的红色吸收光谱(620-690nm)匹配。光合生物可采集的光子数量的提高，特别是不会使光合机制饱和的光强度的提高，将提高光合作用和生物质产量。这些薄膜可以置于植物上或生物反应器中，来增强光合光采集效率。此外，染料可以掺入菲涅耳透镜中，菲涅耳透镜将环境光聚焦到培养物上。被工程化以具有光合作用最适的更高光饱和度的生物体(例如，通过叶绿素a/b光采集复合物的消除)可能显示利用这种技术在光合效率方面的最大改善。
在某些示范性的实施方式中，波长移动染料可以掺入到颗粒中，所述颗粒可以悬浮在生长培养基中。这具有在所有的方向上重新发射被藻类捕获的波长移动的光线的优点。相比之下，具有波长移动染料的生物反应器覆盖物由于再辐射回大气，可能损失50％的波长移动的光。颗粒可以制成铁磁性的，从而它们可以在溶剂提取之前容易地从培养物中提取。
实施例
为了促进对本发明的更完整的了解，以下提供了许多实施例。然而，本发明的范围不应限于在这些实施例中公开的具体的实施方式，其仅用于例示的目的。
实施例9：包埋在聚碳酸酯中的UV吸收染料调节用于藻类生长的光质量的效果
具有包埋的染料(高蓝色#_368D，Bayer Material Science LLC)的聚碳酸酯可以用于过滤含有在光能自养培养基中生长的藻类的烧瓶上的天然日光。这种染料将叶绿素不吸收的紫外光(300-400nm)移动到可被藻类中的叶绿素更有效地用于光合作用的蓝色范围中。
实施例10：在溶液中的UV吸收染料调节用于藻类生长的光质量的效果
做为选择，波长移动滤器不是染料包埋的聚碳酸酯，而是溶于缓冲液中的和在由有机玻璃制成的储池中含有的荧光染料(例如Alexa Fluor 647，Molecular Probes)。在这种情况下，染料将黄色和桔色光线(以及更小的程度上，绿色光线)移动到叶绿素最有效地吸收的红光的范围。储池的边缘被密封，从而仅到达培养物的光线穿过染料溶液。
实施例11：在存在用光移动染料包被的磁性颗粒的情况下的藻类生长
在另一个实施方式中，染料可以掺入到磁性颗粒中(或表面上)。例如，Alexa Fluor 647的琥珀酰亚胺基酯形式可以经由氨甲酰键缀合到小的顺磁性珠子。珠子然后添加到藻类的培养烧瓶中。培养物可以在全向灯光(即，不在光箱中)中生长，通过摇动或搅动来混合。珠子可以在收回样品之前从藻类培养物中磁性地抽出。
以上描述的染料允许培养物与波长移动染料吸收光合作用不有效利用的光线波长并发射叶绿素最有效吸收的蓝色或红色波长的能力成比例地更快生长。培养物应当大力地充分混合或曝气以防止CO2限制。在某些实例中，光强度应当保持接近200mmol m-2sec-1，以最大化生长而不使光合设备饱和和盖过波长移动染料的作用。
光可用性将直接受到太阳的位置和角度的影响。光合生物不能捕获从倾斜角度射入的光线的那么多的能量。然而，示范性的实施方式利用工程化的溶液克服了低光通量，其可以提高光生物反应器中的光通量水平。附图19说明了可以用于增强光通量的一种方法。在附图19中，当光源以倾斜的角度接受时，利用菲涅耳透镜来增强光的采集。其他设备，例如，聚光镜，也可以用于在缺乏LHC复合物的藻类中增强光通量水平。
实施例12：将荧光染料附着到磁性珠子用于光频移动实验的方法
吸收400到600nm范围的光线的荧光染料对塑料珠子或塑料包被的顺磁性珠子的附着，通过捕获不良利用的光波长，并且在对藻类光合作用理想的650到690nm区域中重新发射荧光的所述珠子，将改善藻类细胞的光合效率。然后，这些珠子在使用后收回，从而人们可以再利用或再循环。如果珠子相当大，它们可以被滤出，然而过滤不是有效率的过程，需要堵塞的滤器的周期性置换，将比小的珠子具有更高的遮蔽效应。通过使用顺磁性的珠子，珠子可以用永久磁性材料或电磁体高效率地从液态中回收。类似的分选过程是一些分子生物学技术中常见的，包括核酸捕获、体外展示、免疫沉淀和His标签化的蛋白质纯化。
具有修饰的表面基团的顺磁性珠子的几个来源是可容易地获得的。Dynabeads(Invitrogen)是很好的实例，因为它们在大小和形状上均一，提供了多种表面修饰，三种大小范围(1、2.8和4.5μm)，并以用于工业应用的批量来提供。它们提供了具有环氧-、胺-、甲苯磺酰基-、和羧酸-表面基团的疏水性或亲水性表面特征。每种表面修饰具有它自己的配体特异性和偶联缓冲液。对于相关的表面修饰和反应性配体参见下文的表格。另外，它们提供了具有可与SH-反应试剂例如NHS-酯使用的末端胺基(Dynabeads M-270胺)的珠子。
表2.
Figure BPA00001189008500201
在表2中；Invitrogen的表面修饰的顺磁性珠子
Figure BPA00001189008500202
和相关的化学作用。缩写：PBS，磷酸盐缓冲盐水；EDCI，1-乙基-3-(3-二乙基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐；MES，2-(N-吗啉代)乙烷磺酸；NHS，(N-羟基-琥珀酰亚胺基)-酯；
为了将配体(修饰的荧光染料)结合到珠子上，珠子在它们相应的储存缓冲液中洗涤。这个步骤之后是在含有它们的相应活化试剂的偶联缓冲液中活化(如果需要)最多30分钟。珠子然后在偶联缓冲液中洗涤几次，然后与在它们的相应偶联缓冲液中悬浮到合适浓度和体积的染料混合。染料/珠子混合物然后孵育几小时，频繁翻转在室温下过夜。珠子然后磁性地从偶联缓冲液分离，用没有染料的新鲜的偶联缓冲液洗涤几次。取决于染料的要求，这随后在合适的储存缓冲液中再洗涤一次。
珠子的其他包被可以通过简单洗涤和在期望的溶液中孵育来实现。例如，可能需要的是用疏水性层包被荧光标记的珠子来防止染料的氧化。这可以通过在疏水性溶液例如或Dow’s HypodTM聚烯烃中孵育珠子来实现。这些是液化的乳剂，其容许材料被喷雾或浸入到悬浮液中用于均匀的包被。在珠子用疏水性溶液包被之后，它们可以再次洗涤并干燥保存，或在室温下在暗处在合适的缓冲液中长时间保存。
人们可以使用用琥珀酰亚胺基酯(Molecular Probes cat.#A20000)预活化的Alexa 488荧光染料。这种染料(3μg)与107珠子混合到1-2×109珠子每mL的终浓度。Dynabeads M-270胺需要根据厂家指导的预洗涤。简要地，其通过旋涡或快速吸移重悬浮，然后转移到反应容器。用磁铁将珠子采集到器皿的一侧，除去液体。添加反应缓冲液(具有0.15M NaCl、pH 7.4的0.1M磷酸钠缓冲液)，珠子再次涡旋或快速地吸移。利用磁铁从珠子中分离缓冲液，倒出缓冲液。洗涤的珠子调整为正确的体积，从而，当与Alexa 488NHS酯混合时，它们是1-2×109珠子每mL。在室温下器皿的缓慢的倾斜运动以维持混合，孵育30分钟。在这种孵育之后，置于磁铁上来从标记的珠子分离未反应的染料，丢弃缓冲溶液。在室温下在0.05M Tris pH 7中洗涤包被的珠子至少15分钟，来淬灭未反应的NHS，再一次使用缓慢的倾斜混合动作。在磷酸盐缓冲盐水(PBS)或等效的缓冲液中洗涤四次。重悬浮在具有少量表面活性剂，例如NP-40以防止结块的缓冲液中。这些可以在低温保存待用。长期保存应当有防腐剂添加，例如0.02％的叠氮化钠。
适合于这一点的另一种染料是Alexa 660染料(Molecular probescat.A20007)，其吸收光合作用中无用的其他区域，但是在对叶绿素吸收有用的的区域中发射。作为NHS酯也是如此，并且可以如上对Alexa 488所述的来反应。
实施例13：生产非磁性的珠子的方法
混合清澈的聚合材料所需的设备由具有注射口用于气体添加剂导入的单个或两个螺旋多夹套挤压机组成。在挤压通过单个或多个端口压模之后，延伸的链注入到水浴中，在此它们被冷却。链大小由可变速度的皮带控制，所述皮带起到链牵引器和造粒机进料器的作用。硬化的团块将有适当的比例的两种(或更多种)有机染料包埋到聚合物中，气体将被控制来实现期望的漂浮性。
在前端需要进料斗，计量螺杆将染料给料入计量的聚合物流中，在此它们将预混合并给料到挤压机中。气体朝向挤压机的末端注入到挤压机中，在此聚合物和染料融化并均匀化。
这种加工设备类似于位于Glaskow KY的称为Alcan的Alcoa子公司的。它们用炭黑加工未用过的聚苯乙烯，在双螺杆挤压机中重新研磨不合规格的产品和其他添加剂并注射异戊烷。延伸的海绵状的板连续地给料，来空气冷却并层叠。最终产物是用于可擦除的记号呈示的重量轻的白板。
公开物
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Claims (29)

1.一种从含油生物体提取油的方法，包括：
混合含有含油生物体的至少一部分培养物和从含油生物体提取油的溶剂来获得溶剂-生物体混合物；将所述溶剂-生物体混合物导入分配室中来获得含有活的提取的生物体的提取的水性部分和溶剂-油部分；以及将所述活的提取的生物体再循环到培养系统中。
2.权利要求1的方法，其中所述方法进一步包括步骤：
蒸馏所述溶剂-油部分来获得可用的油。
3.权利要求1的方法，其中所述方法进一步包括步骤：
蒸馏所述溶剂-油部分来获得可用的油和回收的溶剂；以及将所述回收的溶剂的至少一部分再循环用于所述混合步骤中。
4.权利要求1的方法，其中所述含油生物体经历混合和再循环的至少两个独立的周期。
5.权利要求1的方法，其中所述含油生物体是藻类。
6.权利要求5的方法，其中所述藻类选自以下构成的组：
硅藻纲株、绿藻纲、蓝藻纲、黄藻纲、金藻纲、小球藻属、Crypthecodinium、Schizocytrium、微拟球藻属、Ulkenia、小环藻属、舟形藻属、菱形藻属、小环藻属、褐指藻属和Thaustochytrids。
7.权利要求1的方法，其中所述含油生物体是含油酵母。
8.权利要求7中的方法，其中所述酵母选自由红酵母属、酵母属和Apiotrichum菌株构成的组。
9.权利要求1的方法，其中所述含油生物体是含油真菌。
10.权利要求9中的方法，其中所述真菌包括被孢霉属菌株。
11.权利要求1的方法，其中所述溶剂选自由C4-C16烃类构成的组。
12.权利要求1的方法，其中所述溶剂选自由C10-C16烃类构成的组。
13.权利要求1的方法，其中所述含油生物体被遗传工程化来增强脂质生产。
14.权利要求1的方法，其中所述含油生物体在混合步骤之前被浓缩。
15.权利要求1的方法，其中在混合步骤的至少一部分期间使用超声处理。
16.权利要求15的方法，其中所述超声处理在20kHz和1MHz之间的频率下进行。
17.权利要求15的方法，其中所述超声处理在20kHz和100kHz之间的频率下进行。
18.权利要求15的方法，其中所述超声处理在40kHz的频率下进行。
19.权利要求1的方法，其中所述混合步骤由超声处理和机械混合的至少一种来促进。
20.一种从含油藻类提取油的方法，包括：
混合含有所述藻类的培养物的至少一部分和从所述藻类提取油的溶剂来获得溶剂-藻类混合物；
将所述溶剂-藻类混合物导入分配室中来获得含有活的提取的藻类的提取的水性部分和溶剂-油部分；和
将所述活的提取的藻类再循环到培养系统中。
21.一种从光合含油生物体提取油的方法，包括：
混合含有光合含油生物体的培养物的至少一部分和从所述生物体提取油的溶剂来获得溶剂-生物体混合物；将所述溶剂-生物体混合物导入分配室来获得含有活的提取的生物体的提取的水性部分和溶剂-油部分；和将所述活的提取的生物体再循环到培养系统中。
22.权利要求21的方法，其中所述方法进一步包括步骤：
提供波长移动染料，所述染料适合于提高所述培养系统中所述光合藻类可获得的可用光子的数量。
23.权利要求22的方法，其中所述波长移动染料被掺入到颗粒中。
24.权利要求22的方法，其中所述波长移动染料被掺入到薄膜中。
25.权利要求21的方法，其中所述方法进一步包括步骤：
提供菲涅耳透镜，其适合于当光源以倾斜的角度接受时提高所述光合藻类可获得的光子的数量。
26.权利要求25的方法，其中所述波长移动染料被掺入到菲涅耳透镜中。
27.权利要求21的方法，其中所述方法进一步包括步骤：
蒸馏所述溶剂-油部分来获得可用的油。
28.权利要求1或21的方法，其中所述方法是连续的。
29.用于进行权利要求1-28的任一项的方法的装置。
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