CN115279176A - 用于生产生物膜形式的微藻的漂浮系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产生物膜形式的微藻的系统(1)，包括框架(100)、电机(200)、至少一个支撑件(300)和被设计成接收生物膜的层片(400)，并且其中：·框架(100)被构造成支撑电机(200)，·电机(200)被构造成在至少一个支撑件(300)上赋予旋转运动；·至少一个支撑件(300)被构造成具有围绕旋转轴的旋转运动，并且被构造成对层片(400)进行支撑并将旋转运动赋予在层片上；·层片(400)被构造成至少部分地包围至少一个支撑件(300)，其特征在于，支撑件(300)被构造成在液体(2)中具有非负浮力。

Description

用于生产生物膜形式的微藻的漂浮系统

技术领域

本发明涉及微藻培养领域。它在培养生物膜形式的微藻的领域具有特别有利的应用。

背景技术

存在几种类型的微藻，而且它们的培养方式不同。例如，存在浮游微藻和被组织成生物膜的微藻。本发明的目的是实施一种允许培养仅生物膜形式的微藻的系统。事实上，用于对作为生物膜培养的微藻进行收集和处理的方法与用于培养浮游形式(即在水中游离)的微藻的技术完全不同并且不兼容。事实上，用于浮游微藻的生产技术是在液体培养基中悬浮培养的，该液体培养基与生物膜形式的培养物不兼容。

在文件WO2015007724 A1中公开了一种用于培养生物膜形式的微藻的技术。该文件公开了一种系统，该系统包括框架、水池、用于驱动生物膜的辊和能够驱动该辊的电机。该文件的目的是通过允许生物膜的所有细胞定期暴露于自然光和/或人造光来改进生物膜形式的微藻的培养。为此，辊紧固在框架上，框架自身以可变的浸入深度被紧固在水池上。生物膜被不同的辊从水池的浸入部分驱动到露出部分。

该文件中公开的系统设置起来非常繁琐，因为它需要复杂、大量且庞大的结构，因此昂贵且能源密集。

因此，本发明的一个目的是提出一种可以被更容易实施的允许培养生物膜形式的微藻的系统。

在检测以下描述和附图时将体现出本发明的其他目的、特征和优点。可以理解，可以结合其他优点。

发明内容

为了达到这个目的，根据一实施方式，提供了一种用于生产生物膜形式的微藻的组件，该组件包括至少一个支撑件和被设计成接收该生物膜的网状件，并且其中该至少一个支撑件被构造成具有围绕旋转轴的旋转运动并且支撑网状件且将旋转运动赋予到网状件上，网状件被构造成至少部分地包围至少一个支撑件，其特征在于该组件在液体中具有非负浮力。优选地，支撑件和网状件各自具有非负浮力。

由于组件是漂浮的，因此减少了用于支撑件旋转要偏移的质量，从而限制了成本。此外，该组件遵循液体的高度水平，这也有助于微藻随时间的浸入。即使在液体蒸发的情况下，支撑件和网状件也将处于负浮力状态，并且可以确保微藻的持续浸入。

根据另一方面，提供了一种用于生产生物膜形式的微藻的系统，该系统包括框架和诸如上文所述的组件，其中框架被构造成接收至少一个支撑件。优选地，支撑件和框架中的至少一者被构造成使得系统在液体中具有非负浮力。

根据另一方面，提供了一种用于生产生物膜形式的微藻的系统，该系统包括框架、至少一个支撑件和被设计成接收生物膜的网状件，并且其中：

·框架被构造成接收至少一个支撑件，

·所述至少一个支撑件被构造成具有围绕旋转轴的旋转运动，并支撑网状件且将旋转运动赋予到网状件上；

·网状件被构造成至少部分地包围至少一个支撑件，

并且其中，所述支撑件和所述框架中的至少一者被构造成使得所述系统在液体中具有非负浮力。

整个系统漂浮在液体中。框架、至少一个支撑件和接收生物膜的网状件一起形成在液体中具有非负浮力的组件。例如，具有漂浮的支撑件和/或框架，该系统更轻且更易于组装和拆卸。质量的这种减少作为第一个优点包括限制用于使支撑件开始运动的能量消耗。此外，在其上漂浮系统的液体的质量的热惯性使得可以通过生物膜的蒸发来控制温度。这允许通过生物膜的蒸发来更好地控制温度并节省能源消耗。最后，水成为系统的承载结构，这减少了创建实体结构的需要，并且允许整个系统的轻量化以及系统实施的简化和成本的降低。

根据另一方面，该系统被构造成使得支撑件和网状件形成具有非负浮力的组件。优选地，支撑件和网状件形成漂浮在液体中的组件，有利地，至少支撑件具有非负浮力，优选地，支撑件和网状件分别具有非负浮力。

附图说明

本发明的目标和目的以及特征和优点将通过以下附图所示的本发明的具体实施方式得到更好的体现，其中：

图1示出了系统的第一实施方式，系统包括由若干支撑件拉伸的网状件(腹板、网板、网模)，并且其中支撑件是水平的并且漂浮在液体中。

图2示出了与图1的系统类似的系统的实施方式，但其中所述系统完全浸入并作为悬浮物漂浮在液体中。

图3示出了包括若干支撑件的系统的实施方式，其中支撑件是水平的并且漂浮在液体的表面上，并且其中网状件是扩张的。

图4示出了包括若干支撑件的实施方式，其中支撑件是竖向的并且漂浮在液体中，并且其中每个支撑件支撑其自身的网状件。

图5示出了包括电机的系统的实施方式，该电机通过液体的波的运动供应能量。

图6示出了包括漂浮在液体表面上的单个支撑件的实施方式，并且其中对电机进行支撑的框架被紧固在固体表面上。在支撑件上施加的运动通过皮带从电机传递到支撑件。

图7示出了该系统的实施方式，其中电机被包括在支撑件中。

附图作为示例被给出并且不限制本发明。它们形成旨在促进对本发明的理解的框图并且不一定符合实际应用的比例。

具体实施方式

在开始详细回顾本发明的实施方式之前，在下文中提到了可选的特征，这些特征可以结合使用或替代地使用：

·支撑件和网状件形成具有非负浮力的组件，

·支撑件和网状件都具有非负浮力，

·系统被构造成至少部分浸入液体中；

·系统被构造成完全浸入液体中并具有零浮力；

·系统包括偏移模块，偏移模块被构造成允许系统在液体中交替地具有完全浸入位置和部分浸入位置；

·所述至少一个支撑件基本上是柱形的并且优选地取自辊或管；

·支撑件的旋转轴平行于支撑件的纵向尺寸；

·该系统包括电机，该电机被构造成给予围绕支撑件的旋转轴的旋转运动；

·偏移模块包括至少一个压载件，该压载件被构造成使系统在液体中的浮力改变和稳定。

·至少一压载件被布置在至少一个支撑件内；

·支撑件的旋转轴相对于框架移动，

·支撑件的旋转轴相对于框架运动，并且遵循支撑件和/或网状件和/或框架处于非负浮力的水的高度的变化，

·支撑件的旋转轴根据包括相对于框架的非零竖向分量的运动而移动，

·该系统包括布置在框架和支撑件之间的引导臂，优选地，引导臂通过紧固点紧固到框架，

·引导臂围绕引导臂与框架的紧固点进行移动，

·引导臂根据包括非零竖向分量的运动相对于框架、围绕引导臂与框架的紧固点进行移动，优选地，引导臂围绕其与框架的紧固点旋转运动，

·该系统包括若干支撑件，这些支撑件被构造成由至少一个电机驱动；

·该系统包括若干支撑件，支撑件被构造成由若干电机驱动；

·该系统包括若干支撑件和至少一个网状件，并且其中支撑件中的每个支撑件被构造成支撑至少一个网状件且将支撑件的运动赋予到至少一个网状件上；

·该系统包括若干支撑件和与支撑件数量相等的多个网状件，其中支撑件中的每个支撑件被构造成支撑单个网状件并将支撑件的运动赋予到单个网状件上；

·该系统包括单个支撑件和单个网状件；

·电机是被构造成回收液体表面的波浪运动的能量的电力供应装置；

·至少一个支撑件是可充气的；

·至少一个支撑件的旋转轴基本上是水平的；

·至少一个支撑件的旋转轴基本上是竖向的。

术语“浮力”是指流体施加在浸入体积上的指向上的竖向推力。浮力始终作用在与重力相反的方向上。

浮力可以为零，即物体上的重力和压力等于阿基米德推力。在这种情况下，物体悬浮在流体中。

浮力可以是负的，即重力和压力施加的力大于阿基米德推力。在这种情况下，物体会沉入流体中。

最后，浮力可以是正的，即重力和压力施加的力小于阿基米德推力。在这种情况下，物体在流体中上升。

需要说明的是，在本发明的架构中，动词“漂浮”从其定义上是指它允许物体由液体承载，并且它可以在液体中保持在表面处或“在中水漂流”进行悬浮而不沉入液体中。也就是说，物体在该液体中具有非负浮力。

众所周知，浮力特别地是物体的密度相对于完全或部分浸入物体的流体的密度的函数。

最后，具体说明术语“电机”是指将不同性质的能量转化为机械能的构件。例如，电机可以通过诸如波浪或风的运动的动能、通过电能、通过热能或任何其他类型的能量来驱动。例如，电机可以采用磨机、涡轮机的形式，或采用任何其他能够以能量作为输入来传递机械运动的形式。

根据本发明的用于生产生物膜形式的微藻的系统1包括至少一个框架100、有利的电机200、至少一个支撑件300，至少一个支撑件有利地被构造成漂浮在液体2中并支撑网状件400，网状件400被构造成支撑生物膜形式的微藻。电机200被构造成在支撑件300上并因此在网状件400上赋予运动。

有利地，系统1允许培养任何类型的微藻，并且优选地来自以下品种中的至少一种：黄丝藻(Tisochisis lutea)、小球藻(Chlorella vulgaris)、舟形藻属(Navicula sp)、深叶四爿藻(Tetraselmis sp)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)。

系统1还可以包括至少一个喷洒装置500。

系统1暴露于光源3。网状件400包括若干部分。因此，网状件400的某些部分在直接暴露区域3a中允许这些部分直接暴露于光源3，而其他部分在不允许它们直接暴露于光源3的间接暴露区域3b中。网状件400在间接暴露区域3b中的部分受益于减少的甚至不存在的光。

系统1被构造成使得支撑件300的移动允许网状件400的不同部分从直接暴露区域3a传递到间接暴露区域3b，并且也允许网状件的不同部分从间接暴露区域传递到直接暴露区域。

当系统1被部分浸入时，系统1优选地被构造成使得网状件400的部分相继处于浸入位置和露出位置。这种在浸入/露出位置的交替以或多或少的规则频率并且优选地规则地进行。这尤其在图1、图3、图5和图6中示出。在这些实施方式中，系统1可以使其表面的0％至99％露出，优选地接近其表面的95％露出，优选地接近它表面的99％露出。

在某些实施方式中，浸入是完全的，如图2所示。在其它实施方式中，如图4所示，支撑件300的部分始终是浸入或露出的，并且喷洒装置500对露出部分加湿。这些不同的实施方式及其设计将在下文详述。

框架100

有利地，框架100被构造成至少支撑电机200。电机200有利地牢固地紧固到框架100以确保电机的运行。

框架100可以紧固在刚性表面上，例如如图6所示，或完全由至少一个支撑件300支撑，例如如图1至图4所示，或由至少一个支撑件300部分地支撑并且具有刚性表面，图中未示出。

根据一种可能性，框架100被构造成使得系统具有非负浮力并且因此是漂浮的。根据一种可能性，框架100可以具有非负浮力，即框架100本身是漂浮的。框架100可以有利地包括填充或不填充气体或填充有低密度泡沫的中空形式。该特性可以增加系统的浮力。

根据另一种可能性，框架100本身具有负浮力。该系统通过至少一个具有非负浮力的支撑件300的存在而漂浮，优选地通过至少一个支撑件300和网状件400的存在而漂浮，并且通过可能存在至少一个漂浮件320而漂浮。

在某些实施方式中，例如在图1至图4中所示，框架100另外将支撑件连接在一起。

在图1至图4所示的实施方式中，框架100包括纵梁110。纵梁110可以在它们之间保持特别是多个支撑件300和/或至少一个压载件310或至少一个漂浮件320。当系统包括若干支撑件300时，框架100有利地被构造成将不同支撑件300之间的间距保持在例如基本上规则的并且优选地固定的距离。与支撑件300保持规则且优选固定的距离优选由纵梁110执行。例如，支撑件300和/或至少一个压载件和/或漂浮件紧固在纵梁110上。优选地，连接若干支撑件和/或压载件和/或漂浮件的纵梁110被构造成允许在连接的元件之间沿竖向轴线进行包括非零分量的运动。因此，系统跟随液体2的运动和/或液位，系统并且更优选地支撑件300会漂浮。支撑件300保持与液体2接触。框架特别地具有准许连接的元件特别是支撑件300基本竖向移位的柔性。

根据一种有利的可能性，框架100被构造成使得具有非负浮力的一个或更多个支撑件300漂浮在液体2中。框架100有利地构造成使得至少一个支撑件的位置跟随液体2的液位，其中系统和优选的支撑件300会漂浮。优选地，框架100，更优选地电机200和框架100之间的紧固构成相对于支撑件300的固定参考标准。支撑件300相对于框架100、更准确地说相对于电机200和框架100之间的紧固件具有包括沿竖向轴线的非零分量的移动性。

特别是在图4中，框架100包括至少一个隔间，使得可以包围支撑件300。

如图1至图3所示的，在单个网状件400覆盖多个支撑件300的实施方式中，框架100可以包括能够引导网状件400的装置(图中未示出)。这些装置使得可以使例如在图1和图2中网状件400更靠近框架100。这使得例如可以更容易地控制系统的总体积。

在图5中，框架100包括传动臂240和至少一个漂浮件230。

在图6中，框架100包括立柱120，电机200有利地安装在立柱上。电机200紧固在立柱120上。该系统包括引导臂210，该引导臂提供框架100、更准确地说是立柱120与支撑件200之间的连接。框架100例如紧固在固体表面上。固体表面可以是地面，例如水池的边缘或底部或河岸或水道的底部或海岸或海底。固体表面也可以是漂浮的固体表面诸如浮筒、船、驳船等。

支撑件300

根据第一种可能性，该系统包括支撑件300。根据第二种可能性，该系统包括若干支撑件300。描述的其余部分指的是一支撑件而不是限制性的并且可以适用于所有的支撑件。

支撑件300有利地构造成在液体2中漂浮。这意味着支撑件300漂浮在表面上或漂流在水中。术语“漂浮在表面上”是指支撑件300的至少一部分露出时。

支撑件300有利地具有柱形和/或轴对称和/或大致锥形。支撑件包括外表面。外表面沿纵向尺寸延伸。术语“支撑件300的纵向尺寸”是指其最大尺寸或也称为其纵向延伸轴线。支撑件包括两个侧表面，两个侧表面对应于在外表面端部处的基部。两个侧表面和外表面限定内部容积。优选地，侧表面具有相同的尺寸和相同的形状。

支撑件300有利地是辊。

支撑件300有利地是可充气管。

支撑件300被构造成具有围绕旋转轴的旋转运动。

支撑件300的运动优选地是围绕旋转轴的旋转。有利地，支撑件300的旋转轴被布置成平行于支撑件300的纵向尺寸。优选地，旋转轴穿过每个侧表面的中心。

外表面被构造成接收网状件400。外表面旨在至少部分地覆盖有网状件400。外表面可以包括粘附和/或紧固网状件400的装置。通过非限制性示例例如，外表面可以包括系列的腔体和凹凸结构，从而可以增加与网状件400的粘附性。紧固装置可以例如并且以非限制性方式是具有桥状部的表面，桥状部被构造成与网状件400承载的钩部配合。紧固和粘附的元件可以是多种多样的，并且不限于以上示例。支撑件300被构造成将其运动赋予到至少一个网状件400上。

在本发明的实施方式中，支撑件300包括在2米至500米之间并且优选在2米至200米之间、优选在2米至100米之间、更准确地在5米至200米之间、更准确地在5米至50米之间的长度。举例来说，支撑件300具有的直径介于0.10米至3米之间，优选地介于0.5米至1.5米之间。

有利地，支撑件300由不可渗透材料制成，例如聚氯乙烯。

优选地，支撑件300由可充气的柔性材料制成，例如织物。在本实施方式中，支撑件300内的压力大于10毫巴(mBar)，优选大于30mBar。这种有利的构造使得可以改善支撑件300的质量减少。因此，使支撑件300运动所需的能量大大减少。此外，可充气支撑件300允许整个系统1的组装、拆卸、运输和储存，这很方便。

根据一种可能性，支撑件300可渗透气体，尤其是二氧化碳(CO₂)，以允许支撑件的CO₂扩散到藻类生物膜。根据与前一种可兼容的另一种可能性，支撑件300对于浓缩的营养培养基是可渗透的。在这种可能性中，营养培养基储存在支撑件300中。

在一实施方式中，支撑件300的内部容积是满的。在该实施方式中，支撑件300的内部容积填充有允许支撑件漂浮的材料，例如聚酯或聚苯乙烯泡沫。可以通过改变泡沫的密度来改变支撑件300的浮力。实际上，泡沫的密度越低，支撑件300的浮力就越高。另一方面，使用具有较高密度的泡沫，支撑件300的浮力将减小。

在另一个实施方式中，支撑件300的内部容积是中空的并且优选地在压力(大于10毫巴的压力)下填充有气体。在该实施方式中，支撑件300的浮力根据注入到支撑件300的内部容积中的加压气体的量而变化。该实施方式具有易于实施和可运输的优点。支撑件300有利地是可充气的。支撑件300有利地具有足以确保在其整个纵向尺寸上传递旋转运动的刚度。支撑件300优选地具有允许刮擦存在于网状件表面上的藻类生物膜的硬度。

在该实施方式中，支撑件300可以包括被构造成用作压载件的装置。例如，支撑件300可以包括至少一个阀门和/或至少一个气泵和/或水泵，从而可以改变支撑件300内的气体体积。这种变化可以例如允许系统1在正浮力和零浮力之间改变其浮力，正浮力即支撑件被部分浸入、例如支撑件300浸入不到5厘米，零浮力即支撑件300在液体中平衡、即它是根据支撑件300悬浮在“在水中漂流”的液体中的表述。从部分露出位置到完全浸入位置的过渡可以通过赋予系统1负浮力来执行。这种负浮力是短暂的并且仅具有使系统1的浸入的变化的目的。在支撑件300在液体中处于平衡的情况下，整个支撑件可以被浸入或处于任何中间位置。这种变化可以根据微藻在空气、光或液体2中的需要来调整用于生产微藻的条件。在安装在自然环境例如安装在海上或湖泊中的情况下，在恶劣的气象条件下例如强风或巨浪情况下，系统1的浸入例如完全浸入可以防止对系统造成损坏。

在本发明的另一实施方式中，支撑件300具有固定的密度并且该系统包括有利地定位在框架100上的至少一个压载件310或至少一个漂浮件320。

根据一个实施方式，支撑件300被布置为使得其纵向尺寸是竖向的。术语“竖向”是指平行于重力方向。根据另一个实施方式，支撑件300布置成使得其纵向尺寸是水平的。术语“水平”是指正交于竖向的方向。

支撑件300的质量有利地介于每平方米占地面积2至50公斤之间，并且优选地在每平方米占地面积5至20公斤之间。

在某些实施方式中，该系统包括若干支撑件300，例如图1至图4中的实施例所示。

在这些实施方式中，支撑件300可以大体上水平地定位(图1至图3)或大体上竖向地定位(图4)。支撑件300优选地但不以限制方式地基本上彼此平行。

在这些实施方式中，支撑件300通过框架100被保持在一起。优选地，这种保持通过支撑件300的侧面中的至少一个侧面执行并且可以通过两个面执行。

在图4所示的实施方式中并且其中支撑件300是竖向的，支撑件300可以在它们的浸入部分上和/或在它们的浸入部分中包括支撑件。支撑件被构造成稳定支撑件300。

压载件310和漂浮件320

压载件是一种配备有可以改变其浮力的装置。通常，压载件可以在其内部容积中改变气体的压力或气体/液体的比例，以改变其自身的浮力和它所连接的系统的浮力。在设置有至少一个压载件并且优选地多个压载件310的某些实施方式中，多个压载件可以彼此连通或不连通。因此，每个压载件310可以将其浮力连通至其他压载件310，或连通至用于管理系统1的浮力的外部模块。该连通还可以是流体连通，使得可以在它们之间改变存在于压载件310中的气体/液体的水平。这尤其使得可以改变系统1的仅一部分的浮力以便例如改变系统的姿态。换言之，以便于改变系统相对于包括液体2的表面的平面的倾斜度。压载件310可以被构造成具有漂浮件的作用和支撑件的作用。在其支撑功能中，压载件310允许漂浮系统1更好的稳定性。

漂浮件320是一种可以提高系统1的浮力的漂浮装置。它的浮力是固定的。例如，浮标就是这种情况。为此，漂浮件320要么填充有气体，要么填充有低密度泡沫。有利地，漂浮件320紧固在框架100上。

网状件400

网状件400被构造成至少部分地覆盖支撑件300并且更优选地覆盖支撑件300的外表面。支撑件300和网状件可以是单个且相同的元件。网状件400被构造成允许固定生物膜形式的微藻。为此，网状件400被构造成直接接收藻类生物膜，或者网状件400包括可由至少部分覆盖网状件400的附加网状件形成的覆盖件。然而，附加网状件被构造为接收藻类生物膜。网状件400至少部分地位于液体2的表面之下。网状件400包括若干部分，其中至少某些部分被浸入。也可以存在露出部分。浸入部分和露出部分根据时间和网状件400的移动而变化。

根据一种可能性，网状件400具有非负浮力，即网状件漂浮。更优选地，支撑件300和网状件400组件具有非负浮力。

有利地，微藻具有热偏好，即培养它们的培养基的温度对其生长速度有直接影响。

因此，如果温度相对于它们的热偏好太低或太高，微藻的生长就会减慢，甚至族群会减少。

事实上，优选的是在微藻的生长过程中保持稳定的温度。

请注意，有两种机制并且是在在任何情况下通过防止致命温度而有助于将温度保持在与生长兼容的热偏好中：系统1漂浮的水体的蒸散和热惯性。有利地，网状件400的交替浸入和露出允许更好地控制微藻栖息地的热偏好。

在某些实施方式中，网状件完全落入液体2中但保持中性或负浮力。

优选地，网状件400的两端连接在一起以形成环路。在本发明的另一个非优选实施方式中，网状件400的每一端都紧固在支撑件300的外表面上，因此相对于支撑件是固定不动的。

网状件400包括第一面410和第二面420。第一面410和第二面420可以由单层片构成或由彼此叠置的若干层片构成。

第一面410面向至少一个支撑件300。第一面410被构造成允许与所述支撑件300接触和粘附。第一面410优选地由允许粘附到支撑件300的材料实施，如织物、帆布、聚酯或聚氨酯网状件等。粘合可以例如通过摩擦实现或利用第一面410中的凹凸/腔体替代物来实现。然而，该面可以使用任何允许实现网状件400的其他材料。

第一面410与支撑件300的粘合允许所述支撑件300将其运动赋予网状件400。因此网状件400至少相对于框架100是可移动的。在某些实施方式中，例如图1至图3所示，网状件400也可相对于支撑件300移动。

在这些实施方式中，第一面410被构造成与支撑件300充分粘合，从而允许将支撑件300的运动传递到网状件400，同时仍然允许网状件400关于所述支撑件300的移动性。在例如图4和图6所示的其他实施方式中，第一面410相对固定到支撑件300。在这些实施方式中，第一面410然后包括用于紧固到支撑件300的元件。用于紧固的元件可以例如是胶水，与包括支撑件300上的钩部、钉、螺栓、螺钉配合的桥状部形式的表面，或允许网状件400和支撑件300之间的紧固的任何其他元件。有利地，紧固是可逆的，以便于能够分离网状件400和支撑件300。

第二面420被构造成在与第一面相反的一侧上。第二面420被构造成允许对生物膜形式的微藻进行紧固或接收能够接收藻类的附加网状件的预成型覆盖件。第二面420有利地不与支撑件300接触。有利地，用于固定生物膜形式的微藻的材料优选地是粗糙的，具有腔体或微腔体。例如，第二面可以由以下材料之一制成：棉、黄麻布、聚乙烯、聚氨酯、生物聚合物或聚酯。

在一实施方式中，网状件400的第一面410和第二面420彼此间隔开以形成内部容积。在该实施方式中，将气体注入到内部容积中以使网状件400膨胀。根据与前一种兼容的可能性，将营养培养基注入到内部容积中。网状件400，更具体地，第二面420然后对于营养培养基是多孔的，以便喂养微藻。该实施方式可以通过向系统添加一定体积的气体来提高系统1的浮力。在该实施方式中，网状件400包括至少一个装置，例如阀门和/或空气泵，使得可以改变内部容积中的气体量从而能够改变浮力。

在包括若干支撑件300的实施方式中，单个网状件400可以包围若干支撑件300，以便形成传送部。在该实施方式中，网状件400可以至少部分地在支撑件300之间被拉伸，例如在图1和图2中所示，或者在支撑件300之间被扩张，例如在图3中所示。特别地，在该实施方式中，系统1包括网状件400的张紧元件。网状件400的张紧元件被构造成使得可以拉伸网状件400，以促进微藻的刮擦。该解决方案的优点是增加了给定系统1的培养表面。

在另一实施方式中，例如在图4和图6中所示，当存在若干个支撑件时，每个支撑件300完全被单个网状件400包围。这种有利的解决方案使得例如可以根据每个所述网状件400上的生产类型来改变网状件400的特性。网状件400被构造成允许微藻的刮擦。因此，即使在网状件扩张的情况下，张紧元件也可以确保刮擦。

电机200

然而，电机200被构造成在至少一个支撑件300上赋予优选地相对于框架100的旋转运动。有利地，框架100接收电机200。有利地接收电机200的框架100形成参考相对于支撑件运动的标准。

电机被构造成在输出处具有优选的旋转运动。

系统1可以包括用于一个或更多个支撑件300的单个电机200或多个电机200。

例如，如图1所示，系统1包括用于若干支撑件300的单个电机。例如，在图2中，系统1包括用于若干支撑件300的若干电机200。在图4中，系统1包括每个支撑件的一个电机300。最后，在图6中，单个电机200存在于单个支撑件300上。其他组合当然是可能的，例如并且以非限制性方式，每个支撑件300具有多个电机200，特别是连接到支撑件300的每个侧表面。

根据一实施方式，该系统包括电机200和至少一个支撑件300之间的连接装置。连接装置被构造成确保将电机200的运动传递到支撑件300并且更优选地将旋转运动赋予支撑件300。根据一种可能性，电机200连接到至少一个支撑件300的外表面。根据一种可能性，电机200连接到支撑件300的至少一个侧面。连接装置220例如可以是皮带、电缆、链条、齿条或齿轮或任何其他连接元件。该连接例如可以通过定位为所述侧表面的突起或齿轮(图中未示出)的盘来提供。

图6示出了电机200和支撑件300之间的连接的实施方式。在该实施方式中，引导臂210在支撑件300的旋转轴处将支撑件保持在距电机200预定距离处的位置。连接装置220提供电机200和支撑件300的侧表面之间的连接。连接装置220在此例如可以是皮带。该连接可以例如通过被定位为所述侧表面的突起或齿轮(图中未示出)的圆盘来提供。连接装置220允许将电机200的旋转运动传递到支撑件300。连接装置220例如可以用链条代替。在本实施方式中，引导臂210不对该支撑件300进行支撑，仅具有引导功能。所述支撑件300由于支撑件的浮力由液体支撑。引导臂210仅具有允许连接装置220的设置和运动的传递的引导功能210。引导臂210具有相对于框架100并且在此相对于立柱120的移动性。引导臂210将框架100连接到支撑件300。引导臂210根据具有非零竖向分量的运动而相对于框架100并且更具体地相对于立柱120移动。引导臂的移动性在引导臂在框架100上的点处完成，更准确地说是在引导臂在立柱120上的点处完成。

支撑件300有利地相对于框架100是可移动的。

根据一实施方式，支撑件300相对于框架100的位置根据支撑件300的浮力是可变的。更准确地说，支撑件300的旋转轴相对于框架100的位置根据支撑件300的浮力而变化。支撑件300相对于框架100的位置根据液体2的液位而变化，系统和优选的支撑件300漂浮在该液体中。这种布置允许支撑件跟随液体2的液位，特别是在液体2的池的情况下，液体的液位可能由于液体的蒸发而变化，因此支撑件的浮力水平保持不变，而无需复杂的控制。优选地，支撑件300相对于框架100具有根据竖向轴的包括非零分量的移动性。竖向轴线垂直于液体2的表面。

根据一种可能性，连接装置被构造成允许支撑件300相对于框架100沿竖向轴线进行包括非零分量的移动。这种构造允许系统确保支撑件300漂浮在液体中并且因此跟随液位的变化。

其他实施方式当然是可能的。例如，电机200的输出端可以直接连接到支撑件300的侧面，如图1至图5所示。在这些实施方式中，电机200和支撑件300之间的连接例如可以通过小齿轮，但通过支承在支撑件300上的辊或可以将电机200的运动传递到支撑件300上的任何其他装置来进行。

例如，在一实施方式中，框架100可以自由旋转地安装在支撑件300内。在这种情况下，由框架100支撑的电机200可以被构造成具有连接到支撑件300的内表面的输出端，并且因此借助连接装置220来驱动支撑件300相对于框架100的旋转。该解决方案使得具有最小尺寸的系统成为可能。这个实施方式的一个示例可以在图7中看到。在这个实施方式中，电机200与支撑件相关联并且被封围在支撑件300内。优选地，支撑件300是刚性的，或者由于其材料的组成或者由于它的内部压力。此外，支撑件300优选地是紧密的并且沿着其内壁包括采用机架和/或电缆形式的连接装置220。电机200被构造成与齿条和/或线缆配合并驱动支撑件300旋转。电机的重量被构造成使结构旋转。与密封的旋转连接件的连接使得可以为支撑件300内的电机200供电。

优选地，电机200是包括定子和转子的电动机。定子优选地紧固在框架100上。直接或间接连接到支撑件300的转子允许所述支撑件300相对于框架100旋转。电机200也可以是如图5所示的完全机械的。例如通过至少一个弹簧来完成能量的存储和回收，该弹簧被构造成随着时间的推移释放其能量。

对电机的电能供应可以是多种多样的。例如，电机可以连接到电池(锂离子电池、铅电池等)或任何电网。此外，还可以通过可再生能源，例如太阳能、风力涡轮机，通过波浪或潮汐的运动，直接在电机200中或向电池供应能量。

图5示出了通过回收由波浪产生的能量的解决方案来供应能量的实施方式。在该实施方式中，漂浮件230通过齿轮250连接到传动臂240。传动臂240具有的长度优选地大于支撑件300的侧表面的半径。传动臂承载棘轮260。

棘轮260被构造成允许齿轮250根据第一旋转方向旋转，并禁止齿轮250沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。

齿轮250可以直接与框架100连接，也可以通过能量回收装置与支撑件300连接，从而为电机提供能量。在该实施方式中，漂浮件230跟随液体2的波浪运动，相对于支撑件300有轻微偏移。这种运动差异由传动臂240通过杠杆作用传递到齿轮250，并使得可以致动齿轮250的旋转。根据传动臂240的长度，可以改变漂浮件230相对于支撑件300的运动差异。这种差异使得可以将齿轮250设定成运动。

因此，传动臂240越长，使齿轮250运动所需的漂浮件230和支撑件300之间的运动差越小。换言之，低膨胀将使齿轮250运动成为可能。

该实施方式使用包括机械电机的自动手表再充电原理。

在齿轮由框架承载并将其旋转运动直接传递到支撑件300的情况下，则用于回收波浪能量的系统的组件可以被认为是电机200。

最后，可以耦合电机200的电源。例如，开关可以允许电机200由可再生能源或电池供电，以便能够适应不同的气象条件。由可再生能源产生的额外能量可以用于为电池充电。

喷洒装置500

系统1可以包括至少一个液体喷洒装置并且优选地包括若干个液体喷洒装置。例如，在图4所示的实施方式中，喷洒装置，优选地每个支撑件300至少一个喷洒装置，使得可以保证正确供应液体，特别是供应营养混合物，并因此保证网状件400的第二面420的正确加湿。这种液体和/或营养元素的供应可以更好地控制生物膜形式的微藻的生产所需的特性。

喷洒装置可以紧固在框架100上或具有自己的结构。

喷洒装置500设置有泵，该泵使得可以从储备中抽取排出的液体。储备可以是其中漂浮系统1的液体2。

液体2

液体2是允许培养生物膜形式微藻的液体。有利地，液体2是水，其可以是盐水或淡水，具有或不具有添加剂例如具有营养物的供给物。液体2可以包含在天然水体中，例如湖泊、水道或大海。

液体2也可以包含在人工池中，即在人造构造中，例如砖石池或由木头或任何其他材料制成的人造构造中。人工池的实施尤其允许更好地控制液体2的特性，例如其氢势(pH)、其温度或其在营养元素和/或废物中的组成或其液位或液体2中细菌的存在。人工水池的上部是敞开的，并且至少部分地暴露于至少一个光源3。

光源3

光源3可以是诸如太阳之类的自然光源或着是人造光，特别是可以提供尤其是培养微藻所需的紫外线。

在使用天然水体期间，主要由太阳提供光。然而，该系统可以包括除了主光源3之外的附加光源3，从而使得当气候条件不是最佳和/或暴露于不同于主光源3的其他光源的光部分时，可以加强光或提供紫外光。

某些具体实施方式

图1示出了系统1的实施方式。系统1漂浮在液体中。系统1包括第一和第二支撑件300，第一和第二支撑件基本水平地且彼此平行地连接和定位。第一和第二支撑件300由框架100通过两个支撑件300的侧表面连接在一起。有利地，框架100和第一和第二支撑件300在支撑件300的旋转轴处连接。优选地，支撑件300以围绕支撑件的旋转轴旋转的方式进行移动。优选地，支撑件300遵循具有非零竖向分量的运动相对于框架进行移动。更准确地说，支撑件300的优选地与支撑件的旋转轴相混淆的纵向轴线是可移动的，有利地遵循具有非零竖向分量的运动相对于框架100进行移动，更准确地说在支撑件与漂浮件或与第二支撑件的紧固处相对于框架进行移动。电机200布置在框架100上，例如布置在框架的一端部处。电机200被构造成驱动第一支撑件300旋转。框架100在两个支撑件300之间包括若干漂浮件320和/或压载件310。网状件400在两个支撑件300之间延伸并且至少部分地驱动两个支撑件。通过第一支撑件300的旋转，网状件400被驱动围绕两个支撑件300旋转，使得直接暴露区域3a中的部分与间接暴露区域3b中的部分交替它们的位置。网状件400在第一和第二支撑件300之间相对拉伸。网状件400沿着与支撑件300的外表面接触的平面延伸。网状件400在两个支撑件300的两个外表面之间以直线延伸。在该实施方式中，网状件400的部分暴露在空气中，且网状件400的其他部分浸入在液体2中。

图2示出了与图1所示的实施方式相同的实施方式，但其中整个系统1具有零浮力。系统1像在水中漂流一样漂浮。有利地，整个网状件400都被浸入。

根据该实施方式的一种可能性，第二电机200驱动第二支撑件300旋转。

图3示出了类似于前两个实施方式的实施方式，不同之处在于漂浮系统1包括四个支撑件300并且没有漂浮件。支撑件300集成了漂浮件和/或压载件的功能。网状件400包括暴露于空气的部分和浸入的部分。网状件400在两个最极端的支撑件300之间膨胀。网状件400在两个支撑件300的两个外表面之间是松散的。

图4示出了一实施方式，其中四个支撑件300基本竖向并彼此平行地定位。支撑件300根据支撑件300的浮力包括相应的浸入部分和露出部分。支撑件通过框架100连接在一起。喷洒装置500可以对支撑件300的未浸入部分进行加湿。网状件400包围每个支撑件300。在该实施方式中，可以在浸入部分上放置支撑部(图中未示出)以稳定系统1。

最后，图6示出了一实施方式，其中系统1包括基本水平定位的单个支撑件300。框架100被紧固到固体表面并且支撑件300漂浮。支撑件300例如是部分浸入的(五厘米)。单个网状件400优选地完全包围支撑件300。电机200可以驱动支撑件300旋转，使得网状件400的位于露天和光的直接暴露区域3a中的部分与网状件400的位于支撑件300的浸入部分中的部分和/或位于间接暴露区域3b中的部分交替它们的位置。

本发明不限于上文描述的实施方式并且延伸到权利要求所涵盖的所有实施方式。

Claims (25)

1.一种用于生产生物膜形式的微藻的组件，所述组件包括至少一个支撑件(300)和被设计成接收所述生物膜的网状件(400)，并且其中，

·所述至少一个支撑件(300)被构造成具有围绕旋转轴的旋转运动，并且被构造成支撑所述网状件(400)且将所述旋转运动赋予到所述网状件上；

·所述网状件(400)被构造成至少部分地包围所述至少一个支撑件(300)，

其特征在于，所述组件在液体(2)中具有非负浮力。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述支撑件(300)和所述网状件(400)各自具有非负浮力。

3.一种用于生产生物膜形式的微藻的系统(1)，所述系统包括框架(100)和根据权利要求1或2中任一项所述的组件，其中，所述框架(100)被构造成接收所述至少一个支撑件(300)。

4.根据前一权利要求所述的系统(1)，其中，所述支撑件(300)和所述框架(100)中的至少一者被构造成使得所述系统(1)在液体(2)中具有非负浮力。

5.根据权利要求3至4中的一项所述的系统(1)，其中，所述至少一个支撑件(300)是柱形的并且优选地取自辊或管。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的系统(1)，包括电机(200)，所述电机被构造成赋予所述支撑件(300)围绕旋转轴的所述旋转运动。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的系统，其中，所述支撑件(300)的所述旋转轴能相对于所述框架(100)移动。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的系统，其中，所述支撑件(300)的所述旋转轴能根据包括非零竖向分量的运动相对于所述框架(100)进行移动。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的系统，包括布置在所述框架(100)和所述支撑件(300)之间的引导臂(210)。

10.根据前一权利要求所述的系统，其中，所述引导臂(210)能围绕所述引导臂与所述框架(100)的紧固点进行移动。

11.根据前一权利要求所述的系统，其中，所述引导臂(210)能根据包括非零竖向分量的运动相对于所述框架(100)、围绕所述引导臂与所述框架(100)的紧固点进行移动。

12.根据权利要求3至11中任一项所述的系统(1)，其中，所述系统被构造成至少部分地浸入所述液体(2)中。

13.根据权利要求3至11中任一项所述的系统(1)，其中，所述系统被构造成完全浸入所述液体(2)中并且具有零浮力。

14.根据权利要求3至13中的一项所述的系统(1)，其中，所述系统(1)包括偏移模块，所述偏移模块被构造成允许所述系统(1)在所述液体(2)中交替地具有完全浸入位置和部分浸入位置。

15.根据前一权利要求所述的系统(1)，其中，所述偏移模块包括至少一个压载件(310)，所述压载件被构造成使所述系统(1)在所述液体(2)中的浮力改变和稳定。

16.根据前一权利要求所述的系统(1)，其中，所述至少一个压载件(310)被布置在所述至少一个支撑件(300)中。

17.根据权利要求3至16中任一项所述的系统(1)，包括被构造成由至少一个电机(200)驱动的若干支撑件(300)。

18.根据权利要求3至17中任一项所述的系统(1)，包括被构造成由若干电机(200)驱动的若干支撑件(300)。

19.根据权利要求3至18中任一项所述的系统(1)，包括若干支撑件(300)和至少一个网状件(400)，并且其中，所述支撑件(300)中的每个支撑件被构造成支撑至少一个网状件(400)并将该支撑件的运动赋予到所述至少一个网状件上。

20.根据权利要求3至19中任一项所述的系统(1)，包括若干支撑件(300)和与支撑件(300)的数量相等的层片(400)，其中，所述支撑件(300)中的每个支撑件被构造成支撑单个网状件(400)并将该支撑件的运动赋予到所述单个网状件上。

21.根据权利要求3至17中任一项所述的系统(1)，其中，所述系统包括单个支撑件(300)和单个网状件(400)。

22.根据权利要求3至21中任一项所述的系统(1)，其中，所述电机(200)是被构造成回收所述液体(2)表面上的波的运动的能量的电力供应装置。

23.根据权利要求3至22中的一项所述的系统(1)，其中，所述至少一个支撑件(300)是能充气的。

24.根据权利要求3至23中任一项所述的系统(1)，其中，所述至少一个支撑件(300)的所述旋转轴是水平的。

25.根据权利要求3至23中任一项所述的系统(1)，其中，所述至少一个支撑件(300)的所述旋转轴是竖向的。

Images