EA020623B1 - Способ и система для выращивания морских водорослей для биотоплива - Google Patents
Способ и система для выращивания морских водорослей для биотоплива Download PDFInfo
- Publication number
- EA020623B1 EA020623B1 EA201000019A EA201000019A EA020623B1 EA 020623 B1 EA020623 B1 EA 020623B1 EA 201000019 A EA201000019 A EA 201000019A EA 201000019 A EA201000019 A EA 201000019A EA 020623 B1 EA020623 B1 EA 020623B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- algae
- bag
- phyto
- growth
- bags
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 title claims description 45
- 230000005791 algae growth Effects 0.000 title claims description 11
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims abstract description 151
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 241001483078 Phyto Species 0.000 claims description 36
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 34
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 21
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 12
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 10
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 4
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 claims description 4
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 claims description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 4
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 4
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 claims description 3
- -1 CO 2 Substances 0.000 claims description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012864 cross contamination Methods 0.000 claims description 2
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 claims 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 14
- 238000009313 farming Methods 0.000 abstract 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 36
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 36
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 20
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 12
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 9
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 8
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 8
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 3
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000009343 monoculture Methods 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 2
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 2
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 235000019737 Animal fat Nutrition 0.000 description 1
- 235000014698 Brassica juncea var multisecta Nutrition 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000006008 Brassica napus var napus Nutrition 0.000 description 1
- 235000006618 Brassica rapa subsp oleifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000188595 Brassica sinapistrum Species 0.000 description 1
- 102100028672 C-type lectin domain family 4 member D Human genes 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 1
- 101000766905 Homo sapiens C-type lectin domain family 4 member D Proteins 0.000 description 1
- 206010067482 No adverse event Diseases 0.000 description 1
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N Thiamine Natural products CC1=C(CCO)SC=[N+]1CC1=CN=C(C)N=C1N JZRWCGZRTZMZEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 150000005215 alkyl ethers Chemical class 0.000 description 1
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 1
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 239000002285 corn oil Substances 0.000 description 1
- 235000005687 corn oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000008121 dextrose Substances 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 235000013861 fat-free Nutrition 0.000 description 1
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 1
- 210000003495 flagella Anatomy 0.000 description 1
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000012388 gravitational sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 231100000037 inhalation toxicity test Toxicity 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000006194 liquid suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000009928 pasteurization Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 235000019157 thiamine Nutrition 0.000 description 1
- KYMBYSLLVAOCFI-UHFFFAOYSA-N thiamine Chemical compound CC1=C(CCO)SCN1CC1=CN=C(C)N=C1N KYMBYSLLVAOCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003495 thiamine Drugs 0.000 description 1
- 239000011721 thiamine Substances 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
- C12P7/649—Biodiesel, i.e. fatty acid alkyl esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/02—Photobioreactors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/14—Bags
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/44—Multiple separable units; Modules
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/20—Degassing; Venting; Bubble traps
- C12M29/22—Oxygen discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
- C12M33/10—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by centrifugation ; Cyclones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
- C12M33/22—Settling tanks; Sedimentation by gravity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/06—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of illumination
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/06—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of illumination
- C12M41/10—Filtering the incident radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
- C12M43/02—Bioreactors or fermenters combined with devices for liquid fuel extraction; Biorefineries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
- C12P7/6445—Glycerides
- C12P7/6463—Glycerides obtained from glyceride producing microorganisms, e.g. single cell oil
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Cultivation Of Seaweed (AREA)
Abstract
Способ получения водорослевого масла, включающий в себя этапы регулирования роста для обеспечения интенсивного роста для получения начальных средств для выращивания водорослей. Этап выращивания водорослей с использованием преимущественно солнечного света. Этап обработки водорослей, полученных из выращенных водорослей, предпочтительно при помощи процесса влажного извлечения; и причем по меньшей мере один из этапов включает в себя применение мешка, выполненного с возможностью присоединения к нему потоков газа или жидкости, состоящих по меньшей мере из одного из: воды, CO, кислорода или воздуха.
Description
Настоящее изобретение относится к способу и системе выращивания морских водорослей для изготовления биотоплива, и в частности относится к устройству для улучшения роста морских водорослей для изготовления биотоплива.
Предшествующий уровень техники
Морские водоросли являются хорошим источником биотоплива, потому что они быстро растут, богаты растительным маслом и могут выращиваться в контейнерах или искусственных водоемах, сводя к минимуму использование земли и свежей воды. Морские водоросли являются надежным источником сырья для производства топлива дизельного типа, дающего очень небольшой углеродный след.
Дизельное биотопливо (алкилэфиры) является более чистым при сгорании дизельным топливом, изготовленным из природных возобновляемых источников, таких как растительное масло прямой гонки или масло, полученное из переработанных отходов, и им можно непосредственно заменить дизельное топливо либо в качестве чистого топлива (В100), либо в качестве кислородсодержащей добавки (обычно 5-20%/В5 и В20). Крупнейшим производителем и потребителем дизельного биотоплива является Европа. Обычно его изготавливают из рапсового (канолового) масла. Дополнительные источники сырья для производства биотоплива включают в себя пальмовое масло, животный жир и все отходы липидов. В Соединенных Штатах, втором по величине производителе и потребителе дизельного биотоплива, это топливо обычно изготавливается из соевого и кукурузного масла.
Однако, как полагают в настоящее время, использование пищевых источников для биотоплива усугубляет проблемы, связанные с нехваткой продовольствия в мире.
Дизельное биотопливо зарегистрировано Управлением по охране окружающей среды (ЕРА) США в качестве топлива и топливной добавки. Дизельное биотопливо признано федеральным руководством и руководством штатов в качестве законного альтернативного топлива.
Применение дизельного биотоплива в обычном дизельном двигателе приводит к существенному уменьшению несгоревших углеводородов, угарного газа и твердых частиц. Применение дизельного биотоплива уменьшает фракцию твердого углерода среди твердых частиц (так как кислород в биотопливе обеспечивает более полное сгорание до СО2), устраняет сульфатную фракцию (поскольку сера в топливе отсутствует), тогда как растворимая, или углеводородная, фракция остается, по существу, такой же. Поэтому дизельное биотопливо хорошо работает с новыми технологиями, такими как катализаторы (которые уменьшают растворимую фракцию твердых частиц дизельного топлива), ловушки для твердых частиц и рециркуляция выхлопных газов (потенциально продляющая срок службы двигателя из-за меньшего содержания углеводорода).
Хотя дизельное биотопливо имеет более низкий профиль выбросов, оно функционирует в двигателе так же, как и нефтяное дизельное топливо. Дизельное биотопливо обеспечивает уменьшение выбросов при сохранении существующего парка автотранспорта, заправочных станций, запасов запасных частей и квалифицированных механиков по дизельным двигателям. Дизельное биотопливо может заменить дизельное топливо, по существу, без внесения каких-либо изменений в двигатели и позволяет сохранить те же грузоподъемность и пробег, что и в случае дизельного топлива.
Применение дизельного биотоплива является нейтральным относительно углеродных выбросов. Это может обеспечить значительные финансовые выгоды пользователям дизельного биотоплива, когда вступит в силу система торговли выбросами.
Дизельное биотопливо более безопасно для дыхания людей. Исследование, проведенное в США, показало, что уровень выбросов от дизельного биотоплива значительно меньше для всех контролируемых полициклических ароматических углеводородов (РАН) и нитрированных соединений РАН. Соединения РАН и пРАН были признаны потенциально канцерогенными соединениями. Результаты испытаний по субхроническому вдыханию показали, что выбросы от выхлопов дизельного биотоплива не оказывают никакого токсического действия даже при наибольших физически возможных концентрациях. Эти результаты окончательно демонстрируют, какую пользу приносит дизельное биотопливо для здоровья и окружающей среды, являясь нетоксичным, возобновляемым топливом.
Глобальные испытания, проведенные различными государствами и неправительственными организациями, подтверждают, что дизельное биотопливо менее токсично по сравнению с нефтяным дизельным топливом и разлагается так же быстро, как декстроза (сахар, используемый при испытании). Кроме того, дизельное биотопливо имеет температуру воспламенения выше 125°С, что делает его более безопасным для хранения и обращения по сравнению с нефтяным дизельным топливом.
В зависимости от области применения, климата и времени года примесь дизельного биотоплива может составлять от 2 до 100%. В Европе (особенно во Франции), где уже многие годы применяется дизельное топливо с низким содержанием серы, дизельное биотопливо может добавляться для обеспечения смазки, которая была утрачена с удалением серы. На экологически уязвимых территориях (морских, горных) и в шахтах, где требуется максимальная польза для окружающей среды, часто используется 100% дизельное биотопливо. В США, где дизельное биотопливо используется автобусным парком, применяется, главным образом, 20% дизельное биотопливо, обеспечивающее в настоящее время наилучшее соотношение выбросов, стоимости и доступности.
- 1 020623
Существует два распространенных способа выращивания морских водорослей.
В первом используется ряд резервуаров, соединенных прозрачными трубками, которые опираются на опорные конструкции. Водоросли и вода прокачиваются через трубы для обеспечения максимального воздействия солнечного света. СО2, закачанный в установку, служит пищей для морских водорослей. Когда водоросли растут в закрытой среде, напоминающей лабораторные условия, почти отсутствует риск их загрязнения. Продуктивность на гектар также высока, поэтому такое оборудование занимает меньше места, чем открытые системы. Однако это дорогостоящее оборудование, поскольку требуются километры труб для получения коммерчески выгодных объемов масла и требуются большие расходы на техническое обслуживание, чтобы поддерживать его в чистоте и рабочем состоянии.
Во втором используется способ прокачки воды по непрерывному контуру в искусственном открытом канале с целью подвергнуть водоросли воздействию солнечного света. Каналы на существующих фермах по выращиванию водорослей с открытыми водоемами содержат такое же большое количество воды, как и муниципальный плавательный бассейн. Такие открытые водоемы дешевле закрытых систем, но они также имеют свои недостатки: свет попадает на водоросли только вблизи поверхности, вода легко испаряется, а температуру труднее контролировать. Риск загрязнения также больше, чем в закрытых системах. Организмы, которые питаются морскими водорослями, могут попасть в открытые водоемы.
Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить новое устройство и систему, которые улучшают рост и преобразование роста водорослей для получения природных масел, которые можно использовать в качестве биотоплива.
Еще одной задачей изобретения является обеспечение системы, которая использует избыточный СО2 и, таким образом, уменьшает углеродный след в данной отрасли.
Сущность изобретения
Первым объектом предлагаемого изобретения является способ получения водорослевого масла, предусматривающий стадии, на которых:
a) регулируют рост водорослей для обеспечения достаточного количества заквасочной культуры для использования при выращивании водорослей;
b) выращивают заквасочную культуру для производства водорослей с использованием преимущественно солнечного света;
c) обрабатывают водоросли, полученные на стадии Ь;
причем стадия а включает использование регулирующего мешка, выполненного с возможностью присоединения к нему потоков газа или жидкости, состоящих по меньшей мере из одного из воды, СО2, кислорода или воздуха, и причем регулирующий мешок имеет извилистый проход от нижнего впускного отверстия до верхнего выпускного отверстия, чтобы способствовать протеканию и встряхиванию водорослей в мешке в подвешенном положении, причем СО2 и питательные вещества более эффективно вводятся в раствор водорослей, и при этом на стадиях выращивания и обработки используют систему для усиления роста водорослей, чтобы обеспечить легкое разделение на партии, транспортировку и объединение в модульные системы фитомешка.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, в котором регулирующий мешок и система для усиления роста водорослей, используемые на стадиях регулирования роста и выращивания, соответственно, обеспечивают отделение друг от друга на партии, чтобы избежать перекрестного загрязнения.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, в котором стадия обработки включает обезжиривание водорослей с удалением содержания липидов и обработку при помощи влажного процесса, включающего:
a) удаление биомассы из водорослей, полученных на стадии Ь, до 50% для эффективного концентрирования выращенных водорослей с влагосодержанием в суспензии с образованием текучей жидкости из выращенных водорослей;
b) физическое разрушение клеток водорослей для высвобождения липидного содержимого, например, путем гомогенизации водорослей в жидкой фазе из стадии а, под высоким давлением, превышающим 5000 футов/кв.дюйм; и
c) химическое разрушение клеток водорослей для высвобождения липидов, например, путем добавления растворителя, фермента протеазы и(или) подобного фермента;
ά) добавление экстрагента для удаления высвобожденных липидов;
при этом физическое и химическое разрушение клеток водорослей улучшает эффективность удаления липидов.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, в котором влажный процесс дополнительно предусматривает стадии:
е) физического разделения центробежным или горизонтальным непрерывным осаждением для выделения экстрагента и масляной смеси из биомассы и твердого экстрагента, который затем подвергается процессу сушки;
£) первого процесса дистилляции для удаления экстрагента из смеси экстрагента и масла, причем экстрагент восстанавливается и может быть повторно использован в системе.
- 2 020623
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, в котором влажный процесс дополнительно предусматривает стадии:
д) второго процесса дистилляции для удаления моно-, би- и триглицеридов; к) выведения очищенного водорослевого масла для дальнейшей обработки;
причем вторая дистилляция обеспечивает очищенное водорослевое масло, которое подходит для получения дизельного биотоплива, и очищенные жирные кислоты, которые подходят для изготовления пищевых продуктов.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, включающий стадии подвешивания множества регулирующих мешков посредством ячеистой структуры, имеющей наружный каркас, и обеспечение условий интенсивного роста водорослей посредством источников тепла и света, причем ячеистую структуру можно легко штабелировать и транспортировать.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, в котором используют систему для усиления роста водорослей для выращивания водорослей, представляющую собой фитомешок, обеспечивающий использование солнечного света для стадии выращивания водорослей.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, включающий использование множества фитомешков для создания герметичной модульной сети, которая обеспечивает регулируемое пространство для выращивания выбранных водорослей и максимального увеличения производства липидов и белков, и предусматривающий использование:
a) системы поддержания температуры;
b) соединения с другими мешками при помощи насосов и резервуаров с образованием модульной системы.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, в котором предусматривается использование модульной системы фитомешков, состоящей из множества мешков, которые являются взаимосоединяемыми и дополнительно содержат:
a) наземный резервуар, выполненный с возможностью нагревания и охлаждения, расположенный на возвышении для обеспечения максимального гидростатического давления;
b) перекачивающие насосы для вызывания перемещения текучих сред;
c) мешки, помещенные на плоскую наклонную поверхность поверх трубчатых теплообменников; й) подземный резервуар, который должен быть приемным или заготавливающим резервуаром.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, предусматривающий стадии, на которых:
a) обеспечивают один или несколько фитомешков, имеющих отношение опорной поверхности к высоте порядка больше 30:1;
b) обеспечивают систему регулирования нагревания для, по существу, регулирования температуры, по существу, между 20 и 25°С;
c) обеспечивают улучшенное поступление солнечного света к содержимому при помощи мешка, выполненного из материала, включающего в себя прозрачные и отражающие материалы;
й) обеспечивают поступление СО2 с необходимой скоростью для роста водорослей;
е) обеспечивают поток соленой воды с соленостью, по существу, подобной морской воде, причем после введения водорослевого материала семейства №шпоск1огор515 происходит улучшенный рост водорослей.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения предлагается способ получения водорослевого масла, предусматривающий стадии:
a) предварительного концентрирования выращенных водорослей с влагосодержанием в суспензии по меньшей мере 50% для получения текучей жидкости;
b) физического разрушения клеток водорослей для высвобождения липидного содержимого, например, путем гомогенизации предварительно концентрированных водорослей в жидкой фазе под высоким давлением, превышающим 5000 футов/кв.дюйм; и
c) химического разрушения клеток водорослей для высвобождения липидов, например, путем добавления растворителя, фермента протеазы и(или) подобного фермента;
й) добавления экстрагента для удаления высвобожденных липидов;
при этом физическое и химическое разрушение клеток водорослей улучшает эффективность удаления липидов.
Вторым объектом предлагаемого изобретения является система для усиления роста водорослей при их заготовлении для получения биотоплива, содержащая:
ί) фитомешок, выполненный из, по существу, гибкого листового материала, обеспечивающий готовую конструкцию больших размеров;
ϊϊ) солнечный мешок, включающий бесцветную прозрачную верхнюю пленку, пропускающую свет к водорослям в мешке; и ίίί) термомешок, включающий металлическую отражающую нижнюю пленку для отражения света
- 3 020623 обратно к водорослям в мешке;
причем мешок имеет большую опорную поверхность относительно своей высоты и бесцветная прозрачная верхняя пленка и металлическая отражающая пленка улучшают поступление солнечного света и тепла к водорослевому материалу в мешке для усиления роста.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения представлена система для усиления роста водорослей для их заготовления для получения биотоплива, содержащая впускное отверстие для приема газа, содержащего СО2, и впускное отверстие для жидкости для приема воды, включающей в себя соленую воду, имеющую соленость, сходную с соленостью морской воды; материал, не пропускающий кислород, для недопущения выхода кислорода, и содержащий выпускное отверстие для газа для извлечения газа О2;
солнечный мешок, имеющий закрытую воздушную полость для обеспечения изоляции и имеющий периферийные грузы для обеспечения легкого размещения над фитомешком, причем солнечный мешок включает в себя верхнюю и нижнюю прозрачные поверхности для обеспечения легкого поступления солнечного света к фитомешку; и средства фильтрации света.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения представлена система для усиления роста водорослей для их заготовления для получения биотоплива, содержащая средство регулирования солнечного света на или над верхней поверхностью фитомешка и средство, способствующее нагреванию, на или под нижней поверхностью фитомешка;
причем средство регулирования солнечного света и средство, способствующее нагреванию, обеспечивают регулирование нагревания внутри фитомешка для обеспечения нагревания, по существу, в заданном диапазоне.
В другом частном случае осуществления настоящего изобретения представлена система для усиления роста водорослей для их заготовления для получения биотоплива, включающая:
a) бесцветную прозрачную верхнюю пленку для пропускания света к водорослям в мешке;
b) металлическую и отражающую нижнюю пленку для отражения света обратно к водорослям в мешке;
c) точки прикрепления, установленные на каждом фитомешке, причем солнечный мешок и термомешок включают впускное и выпускное отверстия для переноса жидкости, установленные на фитомешке для подачи газов и вывода газов, насыщенных кислородом;
ά) барьер, который содержат верхняя и нижняя пленки, от среднего до высокого, для кислорода, чтобы захватить кислород, выработанный водорослями;
е) множество средств доставки жидкостей, состоящих и труб и камер, расположенных внутри мешка для усиления взбалтывания;
ί) минимальную опорную поверхность 1 м2 на фитомешок.
Краткое описание фигур
Для более легкого восприятия изобретения далее в качестве иллюстрации описаны варианты выполнения со ссылкой на чертежи, на которых фиг. 1 - схематический вид системы выращивания водорослей в соответствии с изобретением; фиг. 2 - вид сбоку в разрезе частного случая фитомешка в соответствии с частным случаем выполнения изобретения для использования в системе выращивания водорослей, приведенной на фиг. 1, и имеющего комплексную внутреннюю циркуляцию воздуха;
фиг. 3 - вид сбоку в разрезе второго частного случая фитомешка в соответствии с частным случаем выполнения изобретения для использования в системе выращивания водорослей, приведенной на фиг. 1, и имеющего внешнюю циркуляцию воздуха;
фиг. 4 - общий схематический вид фитомешка в системе выращивания водорослей в соответствии с частным случаем выполнения изобретения;
фиг. 5 - общий схематический вид фитомешка в системе выращивания морских водорослей в соответствии еще с одним частным случаем выполнения изобретения;
фиг. 6 - общий схематический вид системы выращивания водорослей в соответствии еще с одним частным случаем выполнения изобретения, имеющей три слоя, включающих в себя солнечный мешок, фитомешок и терморегулируемый мешок;
фиг. 7 - вид сверху термомешка, приведенного на фиг. 6, с множеством соединительных впускных и выпускных отверстий для соединения с впускными и выпускными устройствами подачи газов и жидкостей;
фиг. 8 - вид сверху фитомешка, приведенного на фиг. 6, с множеством соединительных впускных и выпускных отверстий для соединения с впускными и выпускными устройствами подачи газов и жидкостей;
фиг. 9 - вид сверху солнечного мешка, приведенного на фиг. 6, с множеством соединительных впускных и выпускных отверстий для соединения с впускными и выпускными устройствами подачи газов и жидкостей;
фиг. 10 и 11 - виды в перспективе модульной регулирующей ячеистой конструкции, которая может вместить множество регулирующих мешков для побуждения начального роста водорослей для их размещения в фитомешках в системе выращивания водорослей, приведенной на фиг. 1-9;
- 4 020623 фиг. 12 - вид сверху регулирующего мешка для использования в модульной регулирующей ячеистой конструкции, приведенной на фиг. 10 и 11, с изображением змеевидного пути течения;
фиг. 13 - вид сверху мешка для разведения для использования в модульной регулирующей ячеистой конструкции, приведенной на фиг. 10 и 11;
фиг. 14 - блок-схема последовательности операций получения дизельного биотоплива из водорослей; фиг. 15 - схематический вид модульной системы выращивания водорослей в соответствии с частным случаем выполнения изобретения, включающей в себя питание от системы энергией на гибридном возобновляемом источнике энергии;
фиг. 16 - общий схематический вид применения отстойного резервуара в системе выращивания водорослей в соответствии с изобретением на фиг. 15;
фиг. 17 - общий схематический вид применения камеры хлопьеобразования в системе выращивания водорослей в соответствии с изобретением на фиг. 15;
фиг. 18 - вид сверху сушильного мешка в системе выращивания водорослей в соответствии с изобретением;
фиг. 19 - общий схематический вид применения сушильного мешка в системе выращивания водорослей в соответствии с изобретением;
фиг. 20 - схема работы сушильного мешка в соответствии с изобретением;
фиг. 21 - блок-схема обработки водорослевого материала из системы выращивания с использованием сушильного мешка, приведенного на фиг. 18-20, в соответствии с процессом полного извлечения жира согласно изобретению, при котором масло остается в продукте;
фиг. 22 - схематический вид терморезервуара для применения в системе сельского выращивания водорослей в соответствии с изобретением;
фиг. 23 - блок-схема процесса выращивания водорослей в соответствии с изобретением, включающего в себя первый процесс влажного извлечения;
фиг. 24 - блок-схема процесса выращивания водорослей в соответствии с изобретением, включающего в себя первый процесс влажного извлечения.
Описание предпочтительных частных случаев выполнения изобретения
На чертежах, и в частности на фиг. 1, приведена система выращивания водорослей, которая является модульной и в данном случае состоит из 10 или более ответвлений. Каждое из ответвлений обычно имеет фитомешки. Управление ростом водорослей осуществляется партиями, так чтобы в случае загрязнения можно было изолировать любой мешок или ответвление. Необходимо, чтобы система выращивания водорослей была основана на использовании недорогих способов, позволяющих обеспечить высшую экономическую цель выращивания водорослей для создания биотоплива - конкурентоспособность по сравнению со стоимостью нефтяного топлива из разрабатываемых нефтяных месторождений.
В системе используется пять различных видов мешков, в том числе два, предназначенных для стадий регулирования роста водорослей, и три - для этапов выращивания водорослей. На этапах регулирования водорослей, таких как приведенные на фиг. 10-13, требуются мешок для разведения и регулирующий мешок. На стадиях выращивания морских водорослей, таких как приведенные на фиг. 1-9, для одного частного случая выполнения изобретения требуются фитомешок, солнечный мешок и терморегулируемый мешок. Функция стадий регулирования водорослей - предоставить достаточное количество заквасочной культуры водорослей, чтобы обеспечить как можно более быстрое промышленное выращивание водорослей после предполагаемого начала оптимального сезона для выращивания. Этот сезон для выращивания зависит от климатических условий в требуемом месте и от типа выращиваемых морских водорослей. Для морских водорослей регулирование включает в себя приготовление и подачу питательных веществ для морских водорослей, подлежащих выращиванию.
Таким образом, эта стадия управления водорослями предназначена для оказания максимальной поддержки лицам, выращивающим водоросли, а также для централизованных научных исследований, разработок и обработки водорослей.
Компоненты, требуемые на стадии регулирования водорослей, включают в себя мешки для разведения, регулирующие мешки, регулирующие ячейки, сортирующее, смешивающее и упаковочное оборудование для подачи питательных веществ для выращивания, оборудование для температурного регулирования, светодиодные лампочки, дозирующее оборудование, воздушный мембранный насос, воздуходувки, воздушные фильтры и очищающее оборудование, лабораторию.
Как показано на фиг. 10-13, функция мешков для разведения, используемых при регулировании во- 5 020623 дорослей, состоит в выращивании начальной заквасочной культуры, которая переносится в регулирующий мешок. Мешок для разведения будет затем использоваться для подачи питательных веществ для выращивания. Регулирующие мешки используются для выращивания достаточного количества заквасочной культуры, чтобы ее можно было перенести на ферму по выращиванию водорослей.
Регулирующие мешки предназначен для того, чтобы висеть внутри регулирующих ячеек, как показано на фиг. 10 и 11, которые сами являются штабелируемыми для оптимизации использования места на регулирующей установке. Регулирующие ячейки включают в себя применение искусственного освещения от светодиодных лампочек, находящихся внутри регулирующей ячейки, как показано на фиг. 11, с определенным световыходом и тепловым выходом, требуемым для конкретного выращиваемого вида водорослей.
И мешок для разведения, и регулирующий мешок, как показано на фиг. 12 и 13, обладают вместимостью для выращивания монокультур различных видов водорослей в пределах одной регулирующей установки.
Регулирующая ячейка по фиг. 11 на стадии регулирования водорослей разделяется на опорные рамки для подвешивания регулирующих мешков в мешках для разведения.
Регулирующие ячейки также являются штабелируемыми, чтобы увеличить до максимума их количество в ограниченном пространстве регулирующей установки для получения достаточного количества запаса заквасочной культуры, требуемой для множества ферм по выращиванию водорослей. Регулирующая ячейка обеспечивает также опору для установки светодиодных лампочек. Регулирующие ячейки можно легко перевозить, и в таком качестве они обеспечивают модульность и возможность быстрой перестановки в ограниченном пространстве.
Следующая стадия процесса - это стадия выращивания водорослей, приведенная на фиг. 1, и использование мешков на фиг. 2-9. В своей основе система выращивания водорослей улучшает рост водорослей, чтобы их можно было собирать для получения биотоплива, при помощи трех видов мешков, приведенных, в частности, на фиг. 6. В их число входят фитомешок, имеющий большую опорную поверхность относительно его высоты и верх из, по существу, прозрачного материала поверхности; солнечный мешок лежит поверх фитомешка и обеспечивает средство регулирования солнечного света на или над верхней поверхностью фитомешка; термомешок действует в качестве средства, способствующего нагреванию, под нижней поверхностью фитомешка. Вместе эта комбинация из трех мешков обеспечивает эффективное управление средством регулирования солнечного света и средством, способствующим нагреванию, которое обеспечивает регулирование нагрева внутри фитомешка для обеспечения нагрева в заданном диапазоне, обеспечивающем рост водорослей.
Используемые солнечные мешки обеспечивают фитомешку изоляцию для минимизации потери тепла в атмосферу. Солнечные мешки обеспечивают также светофильтр для ограничения чрезмерного проникновения света в фитомешок. Оттенок верхнего слоя солнечных мешков может быть разным в зависимости от условий в месте расположения фермы. Солнечные мешки также имеют гибкую солнечную батарею, нанесенную на верхний слой мешка, в качестве источника энергии и компонент для подключенной системы возобновляемого источника энергии, которая может использоваться для регулирования потребления энергии системой выращивания водорослей.
Кроме того, солнечный мешок меньшего размера выполняет функцию сушильного шкафа, как показано на фиг. 16 и 17, при этом нагнетается сухой воздух, и удаляется влажный воздух, и осуществляется сушка с использованием конденсора. Под мешками используются электрические грелки в качестве источника нагрева, дополняющего солнечный нагрев от солнца. Рабочая температура в мешке может составлять 60°С.
Фитомешок на фиг. 4, 5 или 6 используются для обеспечения защищенной среды для оптимальных условий роста монокультуры водорослей.
Подключения к трем типам мешков, представленных на фиг. 6, приведены на фиг. 7, 8 и 9. Фитомешки снабжены впускным и выпускным отверстиями для переноса жидкости с защелкой на соединительных частях и используются для подачи газов, содержащих СО2 и обеспечивающих физическое встряхивание водорослей, чтобы они оставались во взвешенном состоянии в жидкости внутри фитомешка. Мешок также снабжен отверстиями для выпуска газа, обогащенного кислородом, собираемого для сжигания или иных применений. Фитомешки имеют металлизированный нижний слой для отражения света обратно к водорослям, находящимся в мешке в состоянии жидкой взвеси.
Как показано на фиг. 15, число ответвлений мешков для выращивания водорослей равно числу дней, требуемых для удвоения биомассы водорослей непосредственно перед заготовлением, которое связано с оптимальной плотностью водорослей, или 5% содержанием жидкости. Заготовление может потенциально осуществляться каждый день в сезон роста при условии, что все надлежащие процедуры выполняются и биомасса водорослей поддерживается в ответвлениях на уровне 50% от оптимального.
Система подачи питательных веществ включает в себя снабжение монокультуры водорослей из регулирующих мест в регулирующих ячейках, содержащих 10 регулирующих мешков для каждой ячейки. Питательные вещества готовятся в регулирующем месте и подаются в место выращивания в мешках для разведения. Каждый мешок для разведения снабжает ответвление фитомешков предпочтительно 10 фитомешками на ответвление. Питательные вещества дозированно поступают в раствор после терморезервуара, когда фитомешки последовательно повторно наполняются в процессе заготовления. Дозирующий
- 6 020623 механизм представляет собой вытесняющий насос, дозирующий подачу питательных веществ через требуемые промежутки времени, определяемые таймерным устройством.
Система концентрации водорослей требуется для того, чтобы заготавливать водоросли из фитомешков, имеющих концентрацию по меньшей 5% биомассы в растворе. Цель заготовления заключается в удалении из фитомешков 50% биомассы во время заготовления. После процесса заготовления в остальные 2,5% биомассы в растворе добавляются питательные вещества перед возвращением ее в фитомешки для следующего цикла заготовления.
Процедура цикла заготовления циклически повторяется для обеспечения разбивки ответвлений на партии. Таким образом, число дней, требующихся для восстановления водорослей до концентрации в 5% биомассы, определяет число требуемых ответвлений. Заготовление требует изоляции ответвления и последовательного опустошения содержимого фитомешков из этого ответвления непосредственно в параллельный отстойный резервуар с параллельными пластинами через нагнетающий насос. Отстойный резервуар может быть наземным или располагаться ниже уровня воды фитомешков.
Как показано на фиг. 18, избыток водорослей, содержащий низкую концентрацию водорослевой биомассы (верхняя фракция), после выхода из отстойного резервуара с параллельными пластинами отводится к впускному отверстию терморезервуара. Избыток водорослей, содержащий высокую концентрацию водорослевой биомассы (нижняя фракция), после выхода из места отстойного резервуара с параллельными пластинами сначала обрабатывается гидроксидом натрия, дозированно подаваемым в линию при помощи дозирующей насосной системы, управляемой по таймеру, для получения значения рН, равного 11.
Нижние фракции поступают в резервуар хлопьеобразования, когда происходит разделение биомассы и воды. Вода поступает через другую дозирующую систему, также использующую дозирующий насос, управляемый по таймеру, для получения значения рН, равного 8, путем добавления соляной кислоты. Образующаяся в результате сбалансированная вода проходит через обратный клапан и трубы, по которым верхние фракции подаются в терморезервуар. Нижние фракции (или концентрат водорослей из резервуара хлопьеобразования) хранятся в накопительном резервуаре для сбора и отправки в экстракционную установку.
Гибридная система на возобновляемых источниках энергии включает в себя элементы на фиг. 15, которые способствуют энергопитанию системы выращивания водорослей, в том числе солнечный источник энергии, ветровой источник энергии, дизельный источник энергии, сетевой источник энергии, аккумуляторы для запасания энергии.
Системы на солнечных источниках энергии включают в себя гибкие солнечные батареи, которые нанесены на солнечные мешки. Она также включает в себя солнечную осветительную панель, помещенную на фитомешки и прикрепленную при помощи соединительных подающих труб, обеспечивающих непосредственный подвод тепла к системе заготовки водорослей и отвод тепла от этой системы. Необходимо определить место солнечного нагревания для поддержки системы затенения. Циркуляционные насосы и нагнетательные насосы могут также питаться солнечной энергией. Все вышеперечисленное разрабатывается и конструируется в соответствии с требованиями к энергоснабжению, установленными в каждом месте, в рамках общего плана энергоснабжения фермы.
Ветровой источник энергии может иметь модульную конструкцию для получения энергии, запасаемой в аккумуляторах и используемой для освещения, особенно ночью и в периоды недостаточного солнечного света. Все вышеперечисленное разрабатывается и конструируется в соответствии с требованиями к энергоснабжению, установленными в каждом месте, и в рамках общего плана энергоснабжения фермы.
Дизельный источник энергии используется только в качестве резервного источника для солнечного и ветрового источников энергии. При всяком использовании дизельного топлива предпочтительно использовать дизельное биотопливо и, по возможности, использовать в качестве топлива глицерин.
К сетевому питанию прибегают только в крайнем случае.
Очевидно, что требуются аккумуляторы для управления и сохранения энергии, выработанной в пиковое время, от всех источников, и эти аккумуляторы конструируются в соответствии с общим планом энергоснабжения фермы.
Система управления температурным режимом включает в себя следующие элементы:
термомешок, терморезервуар, нагревательно-охлаждающие электрические подушечки, пассивное регулирование предохранением посредством солнечных мешков, солнечных батарей, системы затенения, солнечного водонагревания и внешних источников отработанного тепла, охлаждающую башню.
Терморегулируемый мешок располагают предпочтительно под фитомешком только при необходимости и в зависимости от местных условий. Солнечный мешок используется всегда, хотя его оттенок
- 7 020623 зависит от местных условий. Термомешок сообщается с терморезервуаром и регулируется нагревательным элементом и охлаждающим змеевиком, расположенным в резервуаре. Охлаждающая башня с источником холодной воды способствует процессу регулирования температуры посредством охлаждающего змеевика, расположенного в терморезервуаре.
Оптимальный диапазон температур для выращивания водорослей находится между 20 и 30°С с критическими точками при 5 и 38°С. Чтобы не допустить критических точек, можно использовать нагревательно-охлаждающие подушечки в качестве альтернативы термомешкам. Они работают от электричества и обладают способностью нагреваться с одной стороны, охлаждаясь с другой. При изменении полярности на обратную охлаждение и нагрев меняются местами.
Солнечные батареи, помещенные на фитомешки, могут включать в себя светодиодные лампочки, расположенные непосредственно под ними, и тем самым усиливают затенение водорослей при чрезмерном нагреве или посредством инфракрасного света обеспечивают требуемую дополнительную энергию для освещения при помощи огней.
Системы затенения имеют такую конструкцию, чтобы получить затемненные пятна, местоположение которых можно регулировать путем ориентации местоположения системы затенения относительно мешка или применением иного материала. Светодиодные лампочки обеспечивают освещение 550 лк или световой поток 260 лм при рабочей температуре 20-40°С и используемой мощности 5-7 Вт при 12 В.
Солнечный водонагреватель используется в крайне холодном климате и обладает способностью нагревать до 60°С. Отработанное тепло может отбираться теплообменниками или нагревательным змеевиком, соединенным с терморезервуаром.
Система газорегулирования включает в себя регулирование дозирования СО2, сбора кислорода, нагнетателей воздуха.
Дозирование СО2 происходит путем добавления газа в газовую линию, соединенную с фитомешком рядом защелкивающихся разъемов приблизительно на расстоянии 1,5 м вдоль длины мешка.
Сбор кислорода обеспечивается фитомешком, имеющим кислородные барьеры и верхнюю и нижнюю поверхности, а также центральное верхнее выпускное отверстие. Система сбора может прикрепляться через это место для извлечения, сжатия и хранения в резервуаре для приема кислорода газа, обогащенного кислородом, для использования в качестве источника горения или для других требуемых целей.
Каждому ответвлению выделен нагнетатель воздуха, который при необходимости снабжен воздушным фильтром для впуска нагнетаемого воздуха. Нагнетатель воздуха обеспечивает циркуляцию и встряхивание.
Система переноса жидкости включает в себя насосы (на солнечной энергии и пневматический), специализированные трубы, гибкие и твердые трубы, размещение резервуаров для максимального увеличения гидростатического напора и способствование перемещению текучих сред, регулирующий клапан.
Каждому ответвлению выделен насос вытесняющего действия, питаемый солнечной энергией. Насосы выделены в требуемом количестве, предназначены для выполнения определенных задач и управляются от электронного пульта управления. Задача может включать в себя применение в отстойном резервуаре, резервуаре хлопьеобразования или терморезервуаре, а также в качестве накопительного резервуара и охлаждающей башни.
Дозирующие насосы используются для регулирования жидкости и газов и функционально управляются таймерами.
Специализированные трубы используются для устранения взаимного загрязнения в случае проникновения вируса в какое-либо из ответвлений или отдельный фитомешок. В зависимости от требований к давлению и всасыванию перед и после насосов используются гибкие и твердые трубы. Предпочтительно использовать гибкий шланг и защелкивающееся соединение.
Расположение резервуаров должно быть таким, чтобы обеспечить максимальный гидростатический напор для уменьшения требований к насосам. Это обеспечивается путем поддержания уровня воды в терморезервуаре посредством поплавкового клапана и нахождения фитомешков на постоянном уровне, а также путем нахождения отстойного резервуара ниже уровня воды фитомешков.
Для обеспечения последовательной подачи водорослей из фитомешков используются регулирующие клапаны, которыми управляют таймеры. Кроме того, регулирующие клапаны открываются для обеспечения возврата из системы заготовления обратно в фитомешки, и они находятся под управлением тех же таймеров.
Третья часть системы, как показано на фиг. 16 и 17, это система высушивания необезжиренных водорослей, в которой используются солнечные сушильные мешки на одноразовой основе. Мешки предна- 8 020623 значены для удаления влаги из водорослевого концентрата, поступившего из накопительного резервуара, расположенного на ферме. Количеством концентрата, отмеряемого в сушильный мешок, регулируется таймером и подается в выпускное отверстие для газа сушильного мешка. Концентрат поступает в сушильный мешок из ответвления и закачивается в этот мешок насосом вытесняющего действия. Влажный газ извлекается воздуходувной системой, периодически работающей от таймера, которая подключена через теплообменник. Теплообменник охлаждается от источника воды из охлаждающей башни, так что в теплообменнике конденсируется влага, которая подается по обратному трубопроводу через обратные клапаны к охлаждающей башне. В завершение цикла сушильные газы возвращаются в солнечный сушильный мешок.
К системе подводится тепло при помощи солнечных инфракрасных лучей, поступающих от солнца и электрических подушечек, помещенных под сушильные мешки, которые питаются от гибридной энергетической системы.
Концентрат остается в мешке в виде необезжиренной биомассы вместе со всем воздухом, извлеченным из сушильных мешков, путем закрытия впускного клапана и отвода воздуха в атмосферы, и все это вновь управляется таймерной системой. Сухие мешки затем собираются и транспортируются в плоском виде. Предполагаемый максимальный сухой вес биомассы составляет 15 кг на мешок.
Пример 1.
В одном частном примере изобретения используются водоросли вида ΝαηηοαΙιΙοϊΌρδίδ Оеи1а1а. Они обладают следующими характеристиками:
неподвижная клетка зеленоватого цвета со жгутиком, маленькая клетка диаметром 4-6 мкм, клетки стремятся плавать в культуре и находиться во взвеси без аэрации.
Необходимые условия роста: температура 20-30°С, освещенность 2500-6000 лк, значение рН 7,5-8,5, соленость 10-36 частей на тысячу.
Требования к питанию:
ΝαΝΟ3 - 150 мг/л,
ΝαΗΡΟ,ι - 8,69 мг/л, железистое ΕΌΤΆ - 10 мг/л,
МпС12 - 0,22 мг/л,
СоС12 - 0,11 мг/л,
Си8О4, 5Н2О - 0,0196 мг/л,
ΖηδΟ4, 7Н2О - 0,044 мг/л,
Ν;·ι2δίΟ3. 2Н2О - 60 мг/л,
В12 - 1,0 мкг/л, биотин - 1,0 мкг/л, тиамин НС1 - 0,2 мг/л.
При использовании СО2 принятая практика состоит в периодическом впрыскивании с использованием таймера и электромагнитного клапана для поддержания рН между 7,5 и 8,5. Обычно требуется 11,7 кг СО2 для получения 2 кг водорослевой биомассы.
Содержание масла в ЫаппоеЫогор515 составляет 31-68 (в % сухого веса).
Окончательный выбор водорослей, используемых в каждом месте, обычно зависит от встречающихся в естественных условиях видов в данной местности с учетом таких факторов, как выход масла и других желательных свойств.
Процесс извлечения водорослей и извлечения водорослевого масла
A) Извлечение водорослей.
Морские водоросли выращивают на ферме, состоящей из множества мешков водорослей в воде. Этот водный раствор водорослей закачивается из выбранных мешков (после заготовления), после того как водоросли полностью выросли и отделены от воды в сепараторе с параллельными пластинами или аналогичной гравитационной осадочной камере достаточного размера для рассматриваемой фермы. Избыток воды и избыток жидкости из водорослей возвращается на ферму через терморезервуар.
Полученный в результате концентрат закачивается во вторую осадочную камеру или резервуар хлопьеобразования, и на пути к камере величина рН корректируется для стимулирования дальнейшего осаждения и концентрации для минимизации переноса воды. Избыток воды затем дозировано подается для нейтрализации величины рН и возвращается на ферму через терморезервуар.
В альтернативном частном случае концентрацию можно обеспечить либо при помощи декантирующей центрифуги, либо дисковой центрифуги.
Когда собрано достаточное количество концентрата, его отправляют на перерабатывающий завод либо на грузовиках, либо по трубопроводу в зависимости от расстояния.
B) Извлечение водорослевого масла (процесс влажного извлечения).
- 9 020623
Концентрат разгружают в резервуар-хранилище или в приемный резервуар. Затем его либо гомогенизируют, либо подвергают обработке в камере ультразвуковой обработки при давлении выше 5000 футов/кв.дюйм, чтобы способствовать раскрытию стенок клетки и высвобождению находящегося внутри масла. Затем его закачивают в экстракционную емкость.
Затем к водорослевому концентрату добавляют экстрагент и взбалтывают в течение некоторого времени для обеспечения протекания реакции. Смесь масла и экстрагента затем отделяют от оставшейся биомассы и воды при помощи либо гравитационного осаждения (разделительной камеры), либо центрифугирования. Смесь масла и экстрагента затем закачивают в первую дистилляционную колонну, где экстрагент извлекается, а масло направляется во вторую дистилляционную колонну для отделения жирных кислот. Желательно, чтобы на завод по изготовлению дизельного биотоплива поступали триглицериды для переэтерификации (т.е. для получения дизельного биотоплива). Экстрагент регенерируется в первой распределительной колонне и возвращается к экстракционной емкости.
Донный поток разделительной емкости, или биомасса, вышедшая из сепаратора, затем направляется на сушильную установку для высушивания биомассы с целью ее использования, например, в качестве пищевых добавок для животных (если для извлечения смеси масла и экстрагента использовалась камера гравитационного осаждения, то, скорее всего, понадобится вторая камера гравитационного осаждения для уменьшения количества воды, поступающей на сушильную установку).
В любом случае механическое предварительное обезвоживание при помощи центрифуг или фильтров перед высушиванием обычно является предпочтительным.
Могут применяться и другие процессы для обработки обезжиренной биомассы: пастеризация для жидкого корма для животных, анаэробного вываривания для получения газообразного метана (биогаза).
Подробное описание процесса
A. Предварительная обработка.
1. Приемные резервуары вместимостью 30 мт - накопительный резервуар для приема концентрированной водорослевой биомассы (САВ) из автоцистерны.
2. САВ перекачивается насосом вытесняющего действия с переменным расходом, снабженным дозирующим устройством для регулирования рН.
3. Центрифуга (декантирующая или сепарирующая) для удаления излишка воды (обратно на фермы).
4. Буферный резервуар и центробежный насос.
5. Гомогенизатор и(или) ультразвуковой резервуар, снабженный параллельными пластинами, в котором обеспечивается избыточное давление в растворе, равное 5000 футов/кв.дюйм. Образующийся продукт называется теперь водорослевый бульон.
B. Извлечение (процесс и все двигатели должны быть взрывобезопасными).
6. Водорослевый бульон закачивается воздушным насосом вытесняющего действия в реакторный резервуар с мешалкой, выполненный с возможностью обеспечения вакуума.
7. Экстрагент дозированно подается в водорослевый бульон из резервуара-хранилища экстрагента и смешивается в реакторе. Затем смесь закачивают либо в камеру горизонтального разделения, либо в трикантер (центрифугу).
8. Камера горизонтального разделения (снабженная верхней и нижней точками отвода).
Верхние фракции (экстрагент и водорослевое масло) закачиваются регулируемым насосом вытесняющего действия к напорному пластинчатому фильтру.
Верхние фракции поступают к первой дистилляционной колонне, при этом экстрагент извлекается с верха дистилляционной колонны и отправляется в резервуар-хранилище, а водорослевое масло извлекается снизу дистилляционной колонны.
Затем водорослевое масло направляют во вторую дистилляционную колонну для отделения жирных кислот.
Очищенное водорослевое масло отправляют в хранилище.
Нижние фракции из емкости горизонтального разделения могут:
a) закачиваться в отстойник для удаления избытка воды (эта вода затем отправляется обратно к фермам). ΐ. Получающаяся влажная масса отправляется на циркуляционную сушилку, после которой влагосодержание составляет не более 6-8%.
ΐΐ. Сухая масса дробится в молотковой дробилке или экструдируется.
b) пастеризоваться (т.е. нижние фракции нагреваются до 130°С, охлаждаются до 30°С и упаковываются в гигиенически запечатанные мешки).
с. перерабатываться в анаэробных условиях с получением биогаза (метана).
9. Трикантер (взрывобезопасный).
Верхние фракции (растворитель и водорослевое масло) подвергаются дистилляции.
Выполняются этапы вышеуказанного п.8.
Удаляется избыток воды (эта вода отправляется обратно к фермам).
Нижние фракции подвергаются обработке в соответствии с вышеуказанным п.8.
Должно быть понятно, что вышеприведенное описание относится к предпочтительному частному
- 10 020623 случаю осуществления и приведено исключительно в качестве иллюстрации. Видоизменения способа и устройства для изготовления водорослевого масла должны быть понятны специалисту в данной области техники, что не требует от него изобретательского шага, и такие видоизменения входят в объем настоящего изобретения, определяемого нижеследующей формулой.
Claims (15)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ получения водорослевого масла, предусматривающий стадии, на которых:a) регулируют рост водорослей для обеспечения достаточного количества заквасочной культуры для использования при выращивании водорослей;b) выращивают заквасочную культуру для производства водорослей с использованием преимущественно солнечного света;c) обрабатывают водоросли, полученные на стадии Ь;причем стадия а включает использование регулирующего мешка, выполненного с возможностью присоединения к нему потоков газа или жидкости, состоящих по меньшей мере из одного из воды, СО2, кислорода или воздуха, и причем регулирующий мешок имеет извилистый проход от нижнего впускного отверстия до верхнего выпускного отверстия, чтобы способствовать протеканию и встряхиванию водорослей в мешке в подвешенном положении, причем СО2 и питательные вещества вводятся в раствор для водорослей, и при этом на стадиях выращивания и обработки используют систему для усиления роста водорослей, чтобы обеспечить легкое разделение на партии, транспортировку и объединение в модульные системы фитомешка.
- 2. Способ по п.1, в котором регулирующий мешок и система для усиления роста водорослей, используемые на стадиях регулирования роста и выращивания соответственно, обеспечивают отделение друг от друга на партии, чтобы избежать перекрестного загрязнения.
- 3. Способ по п.1 или 2, в котором стадия обработки включает обезжиривание водорослей с удалением содержания липидов и обработку при помощи влажного процесса, включающего:a) удаление биомассы из водорослей, полученных на стадии Ь, до 50% для эффективного концентрирования выращенных водорослей с влагосодержанием в суспензии с образованием текучей жидкости из выращенных водорослей;b) физическое разрушение клеток водорослей для высвобождения липидного содержимого, например, путем гомогенизации водорослей в жидкой фазе из стадии а под высоким давлением, превышающим 5000 футов/кв.дюйм;c) химическое разрушение клеток водорослей для высвобождения липидов, например, путем добавления растворителя, фермента протеазы и/или подобного фермента;б) добавление экстрагента для удаления высвобожденных липидов;при этом физическое и химическое разрушение клеток водорослей улучшает эффективность удаления липидов.
- 4. Способ по п.3, в котором влажный процесс дополнительно предусматривает стадии:е) физического разделения центробежным или горизонтальным непрерывным осаждением для выделения экстрагента и масляной смеси из биомассы и твердого экстрагента, который затем подвергается процессу сушки;£) первого процесса дистилляции для удаления экстрагента из смеси экстрагента и масла, причем экстрагент восстанавливается и может быть повторно использован в системе.
- 5. Способ по п.4, в котором влажный процесс дополнительно предусматривает стадии: д) второго процесса дистилляции для удаления моно-, би- и триглицеридов;й) выведения очищенного водорослевого масла для дальнейшей обработки;причем вторая дистилляция обеспечивает очищенное водорослевое масло, которое подходит для получения дизельного биотоплива, и очищенные жирные кислоты, которые подходят для изготовления пищевых продуктов.
- 6. Способ по п.1, включающий стадии подвешивания множества регулирующих мешков посредством ячеистой структуры, имеющей наружный каркас, и обеспечения условий интенсивного роста водорослей посредством источников тепла и света, причем ячеистую структуру можно легко штабелировать и транспортировать.
- 7. Способ по п.2, в котором используют систему для усиления роста водорослей для выращивания водорослей, представляющую собой фитомешок, обеспечивающий использование солнечного света для стадии выращивания водорослей.
- 8. Способ по п.1 или 4, включающий использование множества фитомешков для создания герметичной модульной сети, которая обеспечивает регулируемое пространство для выращивания выбранных водорослей и максимального увеличения производства липидов и белков, и предусматривающий использование:a) системы поддержания температуры;b) соединения с другими мешками при помощи насосов и резервуаров с образованием модульной- 11 020623 системы.
- 9. Способ по п.8, в котором предусматривается использование модульной системы фитомешков, состоящей из множества мешков, которые являются взаимосоединяемыми и дополнительно содержат:a) наземный резервуар, выполненный с возможностью нагревания и охлаждения, расположенный на возвышении для обеспечения максимального гидростатического давления;b) перекачивающие насосы для вызывания перемещения текучих сред;c) мешки, помещенные на плоскую наклонную поверхность поверх трубчатых теплообменников; б) подземный резервуар, который должен быть приемным или заготавливающим резервуаром.
- 10. Способ по п.1, предусматривающий стадии, на которых:a) обеспечивают один или несколько фитомешков, имеющих отношение опорной поверхности к высоте больше 30:1;b) обеспечивают систему регулирования нагревания, по существу, для регулирования температуры, по существу, между 20 и 25°С;c) обеспечивают улучшенное поступление солнечного света к содержимому при помощи мешка, выполненного из материала, включающего в себя прозрачные и отражающие материалы;б) обеспечивают поступление СО2 с необходимой скоростью для роста водорослей; е) обеспечивают поток соленой воды с соленостью, по существу, подобной морской воде, причем после введения водорослевого материала семейства ШппосЫогорйх происходит улучшенный рост водорослей.
- 11. Способ по п.1 или 6, предусматривающий стадии:a) предварительного концентрирования выращенных водорослей с влагосодержанием в суспензии по меньшей мере 50% для получения текучей жидкости;b) физического разрушения клеток водорослей для высвобождения липидного содержимого, например, путем гомогенизации предварительно концентрированных водорослей в жидкой фазе под высоким давлением, превышающим 5000 футов/кв.дюйм;c) химического разрушения клеток водорослей для высвобождения липидов, например, путем добавления растворителя, фермента протеазы и/или подобного фермента;б) добавления экстрагента для удаления высвобожденных липидов;при этом физическое и химическое разрушение клеток водорослей улучшает эффективность удаления липидов.
- 12. Система для усиления роста водорослей при их заготовлении для получения биотоплива, содержащая:ί) фитомешок, выполненный, по существу, из гибкого листового материала, обеспечивающий готовую конструкцию больших размеров;ίί) солнечный мешок, включающий бесцветную прозрачную верхнюю пленку, пропускающую свет к водорослям в мешке; и ίίί) термомешок, включающий металлическую отражающую нижнюю пленку для отражения света обратно к водорослям в мешке;причем мешок имеет большую опорную поверхность относительно своей высоты и бесцветная прозрачная верхняя пленка и металлическая отражающая пленка улучшают поступление солнечного света и тепла к водорослевому материалу в мешке для усиления роста.
- 13. Система по п.12, содержащая впускное отверстие для приема газа, содержащего СО2, и впускное отверстие для жидкости для приема воды, включающей в себя соленую воду, имеющую соленость, сходную с соленостью морской воды;материал, не пропускающий кислород для недопущения выхода кислорода и содержащий выпускное отверстие для газа для извлечения газа О2;солнечный мешок, имеющий закрытую воздушную полость для обеспечения изоляции и имеющий периферийные грузы для обеспечения легкого размещения над фитомешком;причем солнечный мешок включает в себя верхнюю и нижнюю прозрачные поверхности для обеспечения легкого поступления солнечного света к фитомешку; и средства фильтрации света.
- 14. Система по п.12, содержащая средство регулирования солнечного света на или над верхней поверхностью фитомешка; и средство, способствующее нагреванию, на или под нижней поверхностью фитомешка;причем средство регулирования солнечного света и средство, способствующее нагреванию, обеспечивают регулирование нагревания внутри фитомешка для обеспечения нагревания, по существу, в заданном диапазоне.
- 15. Система по любому из пп.12 или 13, включающая:a) бесцветную прозрачную верхнюю пленку для пропускания света к водорослям в мешке;b) металлическую и отражающую нижнюю пленку для отражения света обратно к водорослям в мешке;- 12 020623с) средства прикрепления мешка, установленные на каждом фитомешке, причем солнечный мешок и термомешок включают впускное и выпускное отверстия для переноса жидкости, установленные на фитомешке для подачи газов и вывода газов, насыщенных кислородом;ά) верхнюю и нижнюю пленки, создающие барьер, от среднего до высокого, для кислорода, чтобы захватить кислород, выработанный водорослями;е) множество средств доставки жидкостей, состоящих из труб и камер, расположенных внутри мешка для усиления взбалтывания;причем фитомешок имеет минимальную опорную поверхность 1 м2.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2007903190A AU2007903190A0 (en) | 2007-06-14 | Phyto - bag | |
| PCT/AU2008/000845 WO2008151373A1 (en) | 2007-06-14 | 2008-06-16 | Algae growth for biofuels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201000019A1 EA201000019A1 (ru) | 2010-10-29 |
| EA020623B1 true EA020623B1 (ru) | 2014-12-30 |
Family
ID=40129135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201000019A EA020623B1 (ru) | 2007-06-14 | 2008-06-16 | Способ и система для выращивания морских водорослей для биотоплива |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110201063A1 (ru) |
| EP (1) | EP2160089A1 (ru) |
| JP (1) | JP2010530741A (ru) |
| KR (1) | KR20100039846A (ru) |
| CN (1) | CN101820743A (ru) |
| AP (1) | AP2300A (ru) |
| CA (1) | CA2702247A1 (ru) |
| EA (1) | EA020623B1 (ru) |
| MX (1) | MX2009013735A (ru) |
| WO (1) | WO2008151373A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201000199B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11814345B1 (en) * | 2019-11-21 | 2023-11-14 | Applied Extracts Inc. | Device and method for extraction of pure compounds |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ303446B6 (cs) | 2000-01-19 | 2012-09-19 | Martek Biosciences Corporation | Zpusob získávání lipidu z mikroorganismu |
| MX2008007914A (es) | 2008-06-18 | 2009-12-18 | Alternativas Bioenergeticas S | Proceso y aparato para extraer biodiesel a partir de algas. |
| SE534278C2 (sv) * | 2009-02-17 | 2011-06-28 | Alfa Laval Corp Ab | Ett kontinuerligt förfarande för isolering av oljor från alger eller mikroorganismer |
| US8092691B2 (en) * | 2009-03-09 | 2012-01-10 | Univenture, Inc. | Method and apparatus for separating particles from a liquid |
| AT507989B1 (de) * | 2009-03-12 | 2013-01-15 | Ecoduna Technologie Gmbh | Einrichtung für einen photochemischen prozess |
| US9376656B2 (en) * | 2009-03-30 | 2016-06-28 | Brad W. Bartilson | Photobioreactor system and method for the growth of algae for biofuels and related products |
| CA2760336A1 (en) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Mbd Energy Limited | Method of culturing photosynthetic organisms |
| JP5359971B2 (ja) * | 2010-04-01 | 2013-12-04 | トヨタ自動車株式会社 | 藻類の凝集分離方法 |
| AU2011261455B2 (en) | 2010-06-01 | 2016-03-24 | Dsm Ip Assets B.V. | Extraction of lipid from cells and products therefrom |
| CN103180422A (zh) * | 2010-09-21 | 2013-06-26 | 国际壳牌研究有限公司 | 含微生物油和微生物物质的混合物的分离方法 |
| US20130102055A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Continuous flocculation deflocculation process for efficient harvesting of microalgae from aqueous solutions |
| CN102492626B (zh) * | 2011-12-16 | 2015-11-25 | 新奥科技发展有限公司 | 拟微绿球藻及其应用 |
| WO2013161832A1 (ja) | 2012-04-24 | 2013-10-31 | 富士フイルム株式会社 | 微細藻類の培養方法、該培養方法により液面上に形成されたバイオフィルム、該バイオフィルムから得られるバイオマス及びオイル、該バイオフィルムの回収方法、バイオマス燃料の製造方法、液面上にバイオフィルムを形成可能な微細藻類、該微細藻類により液面上に形成されたバイオフィルム、並びに該バイオフィルムから得られるバイオマス及びオイル |
| US10487302B2 (en) * | 2012-04-28 | 2019-11-26 | Nse, Inc. | Methods and apparatuses for cultivating phototropic microorganisms |
| US8507254B1 (en) | 2012-07-05 | 2013-08-13 | Khaled Ali Abuhasel | Process of growing and harvesting algae in seawater with feather additive |
| WO2014074770A2 (en) | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Heliae Development, Llc | Balanced mixotrophy methods |
| WO2014074772A1 (en) | 2012-11-09 | 2014-05-15 | Heliae Development, Llc | Mixotrophic, phototrophic, and heterotrophic combination methods and systems |
| KR101483085B1 (ko) * | 2012-11-28 | 2015-01-16 | 한국전기연구원 | 액중 전기폭발을 이용한 미세조류 처리 장치 |
| JP2014113082A (ja) | 2012-12-07 | 2014-06-26 | Fujifilm Corp | 液面上での微細藻類の培養方法において、液面上の微細藻類から種藻を採取し、別の培養容器で培養を行う方法 |
| US11105556B2 (en) | 2013-03-29 | 2021-08-31 | Tokitae, LLC | Temperature-controlled portable cooling units |
| CN103194375B (zh) * | 2013-04-09 | 2014-08-13 | 浙江大学 | 一种浓缩回收空气中二氧化碳用于培养微藻的装置与方法 |
| JP6679479B2 (ja) * | 2013-07-17 | 2020-04-15 | サイナス・セル・エクスパンジョン・ベー・フェー | 培地中に溶解されたガスおよびｐＨの制御 |
| US9902977B2 (en) * | 2013-08-27 | 2018-02-27 | Industry Academic Cooperation Foundation. Daegu University | Process of producing bioenergy with low carbon dioxide emissions and zero-waste of biomass |
| CA2934491C (en) | 2013-12-20 | 2023-09-26 | Dsm Ip Assets B.V. | Processes for obtaining microbial oil from microbial cells |
| TWI646189B (zh) | 2013-12-20 | 2019-01-01 | 荷蘭商Ｄｓｍ智慧財產有限公司 | 用於從微生物細胞獲得微生物油之方法（五） |
| NZ721417A (en) | 2013-12-20 | 2022-07-01 | Dsm Ip Assets Bv | Processes for obtaining microbial oil from microbial cells |
| MX2016008228A (es) | 2013-12-20 | 2016-11-28 | Dsm Ip Assets Bv | Procedimiento para la obtención de aceite microbiano a partir de células microbianas. |
| EP3083545B1 (en) | 2013-12-20 | 2023-08-02 | DSM IP Assets B.V. | Processes for obtaining microbial oil from microbial cells |
| WO2015162803A1 (ja) * | 2014-04-22 | 2015-10-29 | 優章 荒井 | 硅藻類の急速増殖培養装置及びその急速増殖培養方法並びに硅藻類からの油分の抽出方法 |
| US20160174476A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Marsh Allen | Algae growth using peristaltic pump |
| CN110396469B (zh) * | 2019-08-27 | 2022-08-19 | 济宁学院 | 一种微藻固定烟气co2制生物柴油的装置及工艺 |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3385786A (en) * | 1966-10-28 | 1968-05-28 | Interior Usa | System for biological treatment of sewage |
| JPS51145789A (en) * | 1975-06-02 | 1976-12-14 | Asahi Carbon Co Ltd | Apparatus for culturing spirilluna |
| IL102189A (en) * | 1992-06-12 | 1995-07-31 | Univ Ben Gurion | Device for growing microorganisms |
| JPH078268A (ja) * | 1993-04-26 | 1995-01-13 | Kawasaki Steel Corp | 海洋性微細藻類の培養方法およびこれを用いたドコサヘキサエン酸の製造方法 |
| JPH0787959A (ja) * | 1993-09-24 | 1995-04-04 | Kawasaki Steel Corp | 海洋性微細藻類の培養方法 |
| GB9514649D0 (en) * | 1995-07-18 | 1995-09-13 | Zeneca Ltd | Extraction of triglycerides from microorganisms |
| US6166231A (en) * | 1998-12-15 | 2000-12-26 | Martek Biosciences Corporation | Two phase extraction of oil from biomass |
| HUP0301794A3 (en) * | 2000-01-28 | 2011-04-28 | Martek Biosciences Corp | Enhanced production of lipids containing polyenoic fatty acids by high density cultures of eukaryotic microbes in fermentors |
| US6986323B2 (en) * | 2002-11-25 | 2006-01-17 | Algal Technologies, Inc. | Inland aquaculture of marine life using water from a saline aquifer |
| US20070113474A1 (en) * | 2003-05-30 | 2007-05-24 | Biolex, Inc. | Bioreactor for growing biological materials supported on a liquid surface |
| NO320950B1 (no) * | 2004-06-11 | 2006-02-20 | Priforsk Partners As | Anordning for algeproduksjon |
| EP1893731B1 (en) * | 2005-06-23 | 2011-08-10 | DSM IP Assets B.V. | Process for obtaining lipid from cells |
| WO2007025145A2 (en) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Solix Biofuels, Inc. | Method, apparatus and system for biodiesel production from algae |
| WO2007070452A1 (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-21 | Bionavitas, Inc. | Systems, devices, and methods for biomass production |
| US20100151558A1 (en) * | 2006-09-13 | 2010-06-17 | Petroalgae, Llc | Tubular Microbial Growth System |
| WO2008060571A2 (en) * | 2006-11-13 | 2008-05-22 | Aurora Biofuels, Inc. | Methods and compositions for production and purification of biofuel from plants and microalgae |
| US7977076B2 (en) * | 2006-12-29 | 2011-07-12 | Genifuel Corporation | Integrated processes and systems for production of biofuels using algae |
| US9003695B2 (en) * | 2006-12-29 | 2015-04-14 | Genifuel Corporation | Controlled growth environments for algae cultivation |
| US8623634B2 (en) * | 2009-06-23 | 2014-01-07 | Kior, Inc. | Growing aquatic biomass, and producing biomass feedstock and biocrude therefrom |
| US8650798B1 (en) * | 2009-10-02 | 2014-02-18 | Renewed World Energies | Method of removing algae adhered inside a bioreactor through combined backwashing and lowering of pH level |
-
2008
- 2008-06-16 KR KR1020107000904A patent/KR20100039846A/ko not_active Application Discontinuation
- 2008-06-16 EP EP08756926A patent/EP2160089A1/en not_active Withdrawn
- 2008-06-16 JP JP2010511448A patent/JP2010530741A/ja active Pending
- 2008-06-16 CN CN200880104531A patent/CN101820743A/zh active Pending
- 2008-06-16 AP AP2010005104A patent/AP2300A/xx active
- 2008-06-16 EA EA201000019A patent/EA020623B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2008-06-16 CA CA2702247A patent/CA2702247A1/en not_active Abandoned
- 2008-06-16 MX MX2009013735A patent/MX2009013735A/es not_active Application Discontinuation
- 2008-06-16 WO PCT/AU2008/000845 patent/WO2008151373A1/en active Application Filing
-
2009
- 2009-12-14 US US12/653,468 patent/US20110201063A1/en not_active Abandoned
-
2010
- 2010-01-12 ZA ZA201000199A patent/ZA201000199B/xx unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11814345B1 (en) * | 2019-11-21 | 2023-11-14 | Applied Extracts Inc. | Device and method for extraction of pure compounds |
| US11987544B2 (en) | 2019-11-21 | 2024-05-21 | Applied Extracts Inc. | Device and method for extraction of pure compounds |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110201063A1 (en) | 2011-08-18 |
| ZA201000199B (en) | 2010-09-29 |
| EP2160089A1 (en) | 2010-03-10 |
| CN101820743A (zh) | 2010-09-01 |
| WO2008151373A1 (en) | 2008-12-18 |
| CA2702247A1 (en) | 2008-12-18 |
| AU2008261613A1 (en) | 2008-12-18 |
| KR20100039846A (ko) | 2010-04-16 |
| MX2009013735A (es) | 2010-03-10 |
| AU2008261613A8 (en) | 2015-01-22 |
| AP2010005104A0 (en) | 2010-02-28 |
| AU2008261613B2 (en) | 2014-06-12 |
| JP2010530741A (ja) | 2010-09-16 |
| EA201000019A1 (ru) | 2010-10-29 |
| AP2300A (en) | 2011-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA020623B1 (ru) | Способ и система для выращивания морских водорослей для биотоплива | |
| AU2008101277A4 (en) | Systems and methods for production of biofuel | |
| JP2022107657A (ja) | 微細藻類の高密度培養のための滅菌培地、および空気圧縮、空気冷却、二酸化炭素自動供給、密封式垂直型フォトバイオリアクター、収集、乾燥用の装置、ならびにこれらを使用した、二酸化炭素のバイオマス変換固定を提供することを特徴とする空気および水の浄化方法 | |
| CA2777567C (en) | An apparatus and method for algae growth | |
| JP2010530741A5 (ru) | ||
| US20130023044A1 (en) | System and Method for Fuel Generation from Algae | |
| US9074191B2 (en) | Methods and systems for producing lipids from microalgae using cultured multi-species microalgae | |
| CN102056847A (zh) | 水回收系统和方法 | |
| MX2012012569A (es) | Fotobiorreactor laminar para la produccion de microalgas. | |
| WO2012153174A2 (en) | Wastewater treatment method and device | |
| Stepan et al. | Carbon dioxide sequestering using microalgal systems | |
| US20130019753A1 (en) | System and Method for Separation of Captured Gases from Exhaust | |
| CN109290338A (zh) | 封闭式厨余废弃物生态循环处理系统 | |
| US9206388B1 (en) | Process for a sustainable growth of algae in a bioreactor and for the extraction of a biofuel product | |
| CA2852815C (en) | Method and system for the culture of microalgae | |
| US8470161B2 (en) | Biomass production and harvesting system | |
| WO2015004300A1 (es) | Instalación para la obtención de biomasa mediante el cultivo de algas y la obtención de biorefino para la producción de bioaceite y bioproductos y procedimiento para su obtención | |
| AU2008261613B8 (en) | Algae growth for biofuels | |
| CN101851044B (zh) | 用于废水生物处理的装置和方法 | |
| OA17504A (en) | Algae growth for biofuels. | |
| EP2915877B1 (en) | Process for producing biomass and products derived therefrom by cultivating unicellular algae in an aqueous medium supplied with a co2 current, and plant designed for this purpose | |
| BRPI0804611A2 (pt) | processo para produção de biomassa e proteìnas por microalgas | |
| BRPI1013474A2 (pt) | Métodos e sistemas para a produção de lipídios a partir de microalgas | |
| BR132012025497E2 (pt) | Processo de produção de biocombustíveis a partir da pirólise de microalgas |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |