EA029127B1 - Устройство, а также способ добычи фитопланктона (микроводорослей) - Google Patents

Устройство, а также способ добычи фитопланктона (микроводорослей) Download PDF

Info

Publication number
EA029127B1
EA029127B1 EA201690518A EA201690518A EA029127B1 EA 029127 B1 EA029127 B1 EA 029127B1 EA 201690518 A EA201690518 A EA 201690518A EA 201690518 A EA201690518 A EA 201690518A EA 029127 B1 EA029127 B1 EA 029127B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
plate
nutrient solution
light
plates
lighting means
Prior art date
Application number
EA201690518A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201690518A1 (ru
Inventor
Вильфрид Пёнер
Original Assignee
Вебер Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вебер Гмбх filed Critical Вебер Гмбх
Publication of EA201690518A1 publication Critical patent/EA201690518A1/ru
Publication of EA029127B1 publication Critical patent/EA029127B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02Photobioreactors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/18Flow directing inserts
    • C12M27/20Baffles; Ribs; Ribbons; Auger vanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M31/00Means for providing, directing, scattering or concentrating light
    • C12M31/08Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Cultivation Of Seaweed (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Устройство для добычи фитопланктона (микроводорослей), при котором в корпусе (2) находятся раствор (3) питательного вещества и несколько вертикально ориентированных и расположенных на расстоянии друг от друга по горизонтали пластин (1), которые чередующимся образом закреплены либо на основании, либо на верхней стороне корпуса (2) и не доходят до противоположной стенки с целью создания вертикального потока в форме меандра, раствор (3) питательного вещества перекачивают насосом (4), отличающееся тем, что на находящейся в месте крепления торцевой поверхности пластины (1) установлены осветительные средства и пластина (1) состоит из прозрачного твердого материала, в который светорассеивающие частицы внедрены таким образом, что плотность светоиспускания через лицевую поверхность пластины (1) примерно одинакова.

Description

Изобретение относится к устройству для добычи фитопланктона (микроводорослей), при котором в одном корпусе находятся раствор питательного вещества и несколько вертикально ориентированных и расположенных на расстоянии друг от друга по горизонтали пластин, которые чередующимся образом закреплены либо на основании, либо на верхней стороне корпуса и не доходят до противоположной стенки с целью создания вертикального потока в форме меандра, и производится перекачивание раствора питательного вещества через насос, а также к способу для этого устройства.
Известны устройства, часто называемые фотобиореакторами, с помощью которых возможно разведение и размножение микроорганизмов и, в частности, в данном случае водорослей. Такого рода фотобиореакторы для роста и размножения используют углекислый газ и солнечный свет для проведения фотосинтеза. Различные виды и типы микроорганизмов, размножение которых возможно с помощью такого рода биореакторов, не поддаются исчислению. Чрезвычайно интересной с экономической точки зрения сферой использования таких устройств является размножение водорослей, которые, как правило, находятся в воде и охватывают множество различных видов водорослей, число которых достигает приблизительно 10000.
Экономическое значение биореакторов, в частности также реакторов для выращивания водорослей, следует из того, что возможно многостороннее экономически выгодное применение, приобретающее все большее значение. Чрезвычайно высокая доля минеральных веществ и микроэлементов, витаминов, ненасыщенных жирных кислот и высокая доля углеводов в составе водорослей указывает на возможность применения в качестве пищевого продукта или компонента пищевых продуктов. Водоросли находят частое применение в качестве вспомогательных веществ в косметической продукции или благодаря их высокому содержанию питательных веществ в медицине и фармацевтике в качестве пищевых добавок, где они являются не только дополнительным компонентом, но и используются в качестве материала для производства капсул. В связи с настоящей разработкой испытания проводили в приоритетном порядке в особенности для пресноводной водоросли СЬ1оге11а Уи1дап5. содержащей, например, такие минеральные вещества, как кальций, магний, цинк, железо, селен, а также все необходимые аминокислоты и многочисленные ненасыщенные жирные кислоты. Применение в качестве пищевой добавки особенно очевидно в силу разнообразных преимуществ для здоровья. При рассмотрении с точки зрения окружающей среды особенно интересен момент поглощения углекислого газа, поскольку водоросли способны фиксировать углекислый газ. Это представляется особенно интересным аспектом на фоне торговли квотами на выбросы вредных веществ. Еще одной возможностью применения является выработка биотоплива или водорода. Преимуществом выращивания водорослей в сравнении с выращиванием технических культур в сельском хозяйстве является высокий выход продукции с единицы площади, отсутствие отходов, например, таких как листья и корни, и низкий расход воды. Кроме того, водоросли не конкурируют с возделыванием растений, поскольку они могут культивироваться и там, где невозможно ведение сельского хозяйства, а следовательно они не вытесняют само производство продуктов питания с отведенных ему площадей. В медицине также определенные виды водорослей применяют для связывания и вывода тяжелых металлов.
В настоящем изобретении рассматривают исключительно те виды находящихся в воде водорослей, которые образуют фитопланктон, а именно фотоавтотрофную часть планктона. Понятие микроводоросли используют в качестве синонима понятия фитопланктон.
Для сбора водорослей жидкость-носитель необходимо центрифугировать, поскольку водоросли изза своего небольшого размера не оседают самостоятельно. В зависимости от последующего применения иногда необходимо произвести просушку.
Само производство осуществляется в условиях уровня техники либо партиями с помощью техники упаковывания в пакеты, либо в сложно организованных системах из стеклянных труб.
Решающим является тот факт, что вследствие высоких затрат, возникающих из-за отсутствия эффективных крупнопромышленных способов, производство является дорогостоящим и применение микроводорослей, несмотря на имеющийся широкий спектр возможностей для использования, до сих пор ограничивается лишь узким кругом применения.
Исходя из этого, задачей данного изобретения является разработка устройства для добычи фитопланктона, благодаря которому станут возможными существенно более эффективные производство и добыча микроводорослей.
Изобретение решает данную задачу за счет того, что на расположенной на участке крепления торцевой поверхности пластины установлены осветительные средства, и пластина состоит из прозрачного твердого материала, в который светорассеивающие частицы внедрены таким образом, что плотность светоиспускания по поверхности пластины остается примерно одинаковой.
Основополагающая конструкция устройства такова.
В корпусе находится раствор питательного вещества для выращивания и размножения фитопланктона. Во время эксплуатации происходит определенное снижение концентрации раствора питательного
вещества вследствие постоянного расхода, поэтому время от времени необходимо вводить и добавлять
питательные вещества. Кроме этого, в этом корпусе находятся вертикально ориентированные и расположенные на расстоянии друг от друга по горизонтали пластины. Каждая из пластин закреплена непосред- 1 029127
ственно или опосредованно либо на основании, либо на верхней стороне корпуса и имеет такие размеры, что пластина не доходит до противоположной стенки корпуса. За счет этого остается определенный зазор, то есть пространство, по которому раствор питательного вещества перетекает из одного образованного двумя соседними пластинами промежутка в следующий промежуток, перемещаясь либо в верхней части, либо у основания корпуса. При соответствующей циркуляции раствора питательного вещества в результате поддерживают вертикальный поток в форме меандра. Для перекачивания предусмотрен насос, который должен быть сконструирован таким образом, чтобы по возможности не оказывать негативного влияния на фитопланктон и не наносить ему вреда.
На том участке пластины, где осуществляется крепление, на торцевой стороне устанавливают осветительные средства. Поскольку пластина состоит из прозрачного твердого материала, то излучаемый осветительными средствами свет будет проникать в пластину и распространяться там. Затем вступают в силу законы оптики для преломления света, приводя к тому, что на поверхности пластины и внутри нее происходит полное отражение. За счет внедрения в материал пластин светорассеивающих частиц ограничивается эффект полного отражения, и светоиспускание происходит предпочтительно под малым углом к поверхности пластины, за счет чего в результате становится возможным получение светящейся поверхности. Задачей внедренных частиц является целенаправленное и в соответствующих местах точечное устранение полного отражения и отражение и перенаправление по принципу зеркала попадающих туда небольших в своем поперечном сечении по сравнению со всей поверхностью светового потока световых пучков так, чтобы световые лучи могли бы отрываться от поверхностей пластины. За счет соответствующего размещения частиц внутри пластины, то есть за счет выбора подходящей плотности размещения частиц в зависимости от места на пластине, можно достигнуть практически одинаковой плотности светоиспускания при рассмотрении по всей поверхности.
При попадании в раствор питательного вещества свет оказывает желаемое воздействие, побуждая фитопланктон к фотосинтезу в присутствии углекислого газа, и благодаря этому существенно поддерживает размножение и рост фитопланктона. В результате подачи света и поддержки с его помощью получают существенно больший выход фитопланктона (микроводорослей).
Преимущества, достигаемые за счет применения предложенного устройства и осуществления соответствующего способа, являются значительными. Повышение выхода продукта происходит не только за счет того, что благодаря оснащению светом большой поверхности поддерживается фотосинтез, но и также за счет того, что благодаря осветительным средствам возможна круглосуточная эксплуатация, позволяющая многократно увеличить выход продукции по сравнению с биореакторами, работающими от солнечного света. Еще одним преимуществом является то, что крепление осветительных средств производится снаружи, то есть исключительно по краю, за счет чего можно без затруднений ремонтировать или заменять осветительные средства благодаря их непосредственной доступности и, что особенно важно, нет необходимости демонтировать пластины. Вертикальная направленность потока в форме меандра внутри корпуса позволяет получить высокий выход продукта при минимальной занимаемой площади.
Понятие осветительное средство в смысле данного изобретения имеет общепринятое значение. Так оно может подразумевать трубчатые люминесцентные лампы, лампы накаливания, галогеновые светильники, светоизлучающие диоды (СИД) и органические светоизлучающие диоды (ОСИД). Особенно предпочтительно использование СИД, которые при малом потреблении энергии позволяют производить избирательное по частоте излучение.
Для находящихся в центре внимания в контексте данного изобретения пресноводных водорослей СЫоге11а УнЦагЬ особенно эффективными являются частоты спектрального диапазона 430±10 нм синего цветового спектра и/или спектрального диапазона красного в пределах 680±10 нм. СИД, которые излучают свет этих частотных диапазонов, оказывают наибольшее воздействие при самых минимальных затратах энергии.
Несмотря на то, что достаточно применения уже хотя бы одного из названных выше частотных диапазонов, было установлено, что оптимальным является использование комбинации 70 (красный спектр) к 30 (синий спектр) названных выше частотных диапазонов. Очевидно, что также может использоваться белый свет, который производит излучение одного или обоих частотных диапазонов. Недостатком в этом случае было бы то, что к источнику излучения должна подаваться энергия, которая бы приводила к излучению тех частотных диапазонов, которые не приносят значимой пользы. Принимая во внимание энергетический аспект, это является недостатком.
В качестве примера материала для пластин называют акриловое стекло, которое способно равномерно распределять подаваемый с торцевой стороны свет и открывает возможность внедрять светорассеивающие частицы.
Особенно предпочтительно, если на поверхностях пластин, которые служат испусканию света, будет предпринята дополнительная мера в виде сатинирования, которое служит для (дополнительного) выравнивания светоиспускания. Понятие "сатинирование" описывает в соответствии с известной терминологией обработку поверхности, за счет которой создается "шероховатость", которая способствует дальнейшему выравниванию и гомогенизации света. Поскольку количественное испускание света происхо- 2 029127
дит с тех поверхностей, которые прилегают к торцевым сторонам пластин (а не с самих огибающих поверхностей торцевых сторон), то рекомендуется производить сатинирование только крупных площадей, а именно в данном случае - лицевых поверхностей пластин.
Для поддержания потока в форме меандра, как правило, требуется применение насосов. При выборе подходящего типа насоса из множества имеющихся в наличии возможностей следует обращать внимание на то, чтобы находящимся в растворе питательного вещества водорослям наносилось бы как можно меньше вреда, и, тем более, чтобы они не были уничтожены, что отрицательно сказалось бы на эффективности работы установки. Согласно изобретению особенно хорошо подходит использование эксцентрикового шнекового насоса.
Когда плотность водорослей достигнет желаемой концентрации, раствор питательного вещества необходимо хотя бы отчасти вывести и в отдельном блоке провести отделение водорослей от раствора питательного вещества. В этих целях, как правило, используют центрифугирование. Микроводоросли, как продукт, полученный таким способом, при необходимости после сушки реализуют; оставшийся раствор питательного вещества возвращают в систему циркуляции.
По этой причине особенно целесообразно, чтобы циркуляция в устройстве происходила в замкнутом цикле, то есть чтобы имеющийся на выходе из устройства раствор питательного вещества с водорослями снова бы подавался на вход, и этот процесс повторялся до тех пор, пока не будет достигнута желаемая плотность водорослей и можно будет провести (частичный) вывод.
Для поддержания работы осветительных средств, работающих за счет внешней подачи энергии, в качестве дополнительной меры может использоваться естественный солнечный свет, путем улавливания солнечных лучей и их фокусирования на торцевой стороне пластины и проведения через нее. Таким способом осуществляется поддержка освещения пластины за счет бесплатного источника энергии, который позволяет сократить время работы осветительных средств и, тем самым, сэкономить энергию.
Вследствие такого расположения пластин поток раствора питательного вещества проходит у торцевой поверхности, которая расположена напротив осветительных средств, например у основания. При чередующемся расположении то же самое происходит с верхней стороны следующей пластины, когда поток раствора питательного вещества проходит с верхней стороны. В особенности в нижней части поворота потока, то есть там, где заполнен весь объем раствора питательного вещества, существует основание для установки направляющих желобов в форме полуцилиндрических поддонов, которые гарантируют, что течение в этих местах будет происходить в значительной степени без завихрений. В противном случае существует опасность возникновения завихрений, что может затруднить и препятствовать протоку и ослабить образование гомогенного роста водорослей.
В случае существования помимо ровных пластин направляющих желобов преимуществом было бы сконструировать эти направляющие желоба, как и пластины, то есть на их торцевых сторонах, в случае полуцилиндрических поддонов, то есть на краях, проходящих в направлении длинной оси, также и там вводить свет с помощью осветительных средств. В результате возможно более интенсивное использование и более высокий выход продукта за счет эффективного увеличения площадей, предназначенных для фотосинтеза.
С точки зрения заявленной производственной мощности устройства согласно изобретению должны иметь соответствующие размеры. В связи с этим предлагается спроектировать отдельное устройство в качестве модуля, чтобы, используя технически простой подход и располагая несколько отдельных модулей последовательно или параллельно, достичь желаемой мощности. В случае последовательного подключения отдельных модулей при рассмотрении по направлению течения циркуляция происходит от последнего модуля к первому модулю ряда так, что раствор питательного вещества возвращается к первому модулю только после того, как он пройдет через все модули ряда и произойдет соответствующее насыщение. При параллельном подключении п-ого количества модулей происходит увеличение мощности в η-ое количество раз.
Еще одной мерой по увеличению мощности установки являются щупы для регистрации температуры, и/или электропроводности, и/или уровня рН, и/или концентрации кислорода, и/или оптической плотности. За счет этого становится возможной регистрация актуальных показателей рабочего состояния и открывается возможность, воздействуя извне, установить производственные параметры на оптимальном уровне. Концентрация кислорода является показателем происходящего фотосинтеза. Оптическая плотность позволяет
распознать величину плотности водорослей в растворе питательного вещества, и считается индикатором того, когда насыщение раствора питательного вещества вместе с фитопланктоном (микроводорослями) достигло того уровня, когда раствор питательного вещества необходимо вывести и отделить от фитопланктона. Для оптимизации принимают меры, общеизвестные и применяемые в области техники автоматического управления.
Для поддержания процесса фотосинтеза целесообразно установить каналы для подачи углекислого газа и/или каналы для откачивания кислорода.
Эксплуатация устройства происходит таким образом, что сначала в устройство вводят раствор питательного вещества, при необходимости, уже с примесью фитопланктона, раствор питательного веще- 3 029127
ства проводят над поверхностями, снабженными излучаемым светом так, что там, под влиянием света и под воздействием углекислого газа, происходит фотосинтез, который ведет к насыщению и росту водорослей. Эти меры проводят с отдельными пластинами одного и того же устройства или же в замкнутом цикле, который проходит, начиная от выхода одного (первого) устройства и ведет к входу следующего, в основном аналогичного по конструкции, и т.д., циркуляция выполняется до тех пор, пока не будет достигнута желаемая плотность водорослей. Для оптимизации выхода продукта в обычном режиме проводят процессы управления, которые устанавливают параметры реакции для увеличения эффективности. Как только будет достигнута достаточная плотность водорослей, определить которую можно путем измерения концентрации кислорода и/или плотности водорослей, раствор питательного вещества отводят и разделяют в подходящем блоке, например, с помощью центрифуги. Жидкую фазу возвращают обратно в систему циркуляции, а полученные водоросли, при необходимости после еще одного цикла просушки, направляют на последующее использование. Разумеется, ввиду расхода в раствор питательного вещества необходимо периодически добавлять питательные вещества.
Следует пояснить, что отвод в достаточной степени насыщенного раствора питательного вещества из замкнутого производственного цикла и его введение в центрифугу представляет собой нормальный случай, что, тем не менее, при определенных обстоятельствах, допустимы установки, состоящие из нескольких модулей, и что после прохождения последнего блока (= модуля) раствор питательного вещества полностью и как единое целое может быть направлен на разделение (= незамкнутый производственный цикл). Эта возможность имеет смысл в том случае, если в конце установки, то есть на последнем модуле, достигнута желаемая плотность водорослей, поэтому больше не требуется возвращения и повторного прохождения через установку.
С другими подробностями, характеристиками и преимуществами изобретения можно ознакомиться в следующей части описания, в которой примеры осуществления изобретения разъясняются подробнее с помощью чертежей.
На чертежах показаны
на фиг. 1 - предлагаемое устройство, вид сбоку,
на фиг. 2 - производственная установка, состоящая из нескольких соединенных друг с другом предлагаемых устройств.
На фиг. 1 представлен схематический вид предлагаемого устройства в боковой проекции. В своей принципиальной конструкции оно состоит из нескольких вертикально ориентированных и расположенных на расстоянии друг от друга по горизонтали пластин 1. Края этих пластин крепятся либо к верхней стороне корпуса 1а, либо к его основанию 1Ь. В показанном примере осуществления пластины 1а, 1Ь расположены чередующимся образом, так что, с одной стороны, под пластинами 1а, с другой стороны, над пластинами 1Ь выдерживается зазор до корпуса 2. Внутри корпуса 2 находится раствор 3 питательного вещества, который заполнен, по меньшей мере, до такого уровня, чтобы высота заполнения была выше закрепленных у основания пластин 1Ь. При создании соответствующего напора с помощью насоса 4 в растворе 3 питательного вещества образуется поток, имеющий в плоскости представления форму меандра. Поток движется по вертикали вдоль верхней пластины 1а вниз, где он вследствие наличия зазора между нижней стороной и основанием корпуса 2 поворачивает и движется в вертикальном направлении наверх между только что описанной пластиной 1а и следующей закрепленной на основании пластиной 1Ь. В верхней части высоты заполнения раствором 3 питательного вещества после поворота поток устремляется в обратном направлении в промежуток между только что описанной пластиной 1Ь и следующей пластиной 1а, закрепленной наверху корпуса 2, по существу, формируя там те же самые характеристики потока, которые уже были описаны для входного участка. Для наглядного представления характеристик потока нанесены стрелки 6. В результате получают поток в форме меандра, проходящий по всему устройству.
В нижней части у основания корпуса 2 пластины 1Ь прикреплены к корпусу 2 с помощью приспособлений 5 для изменения направления, которые имеют форму полуцилиндрических поддонов и своей осью направлены перпендикулярно к плоскости чертежа. Это способствует образованию характеристик ламинарного потока, по меньшей мере, на этом участке, что представляет собой существенный вклад в обеспечение эффективности всего устройства в целом. Соседние приспособления для изменения направления касаются друг друга краями, где они переходят в пластину 1Ь.
После завершения прохождения цикла раствор 3 питательного вещества, теперь обогащенный микроводорослями, покидает данное устройство и направляется - в случае модульной конструкции - либо в следующее аналогичное по конструкции устройство, либо в центрифугу для отделения микроводорослей от раствора питательного вещества.
На чертеже не обозначены установленные на внешних краях пластин 1 осветительные средства, которые направляют свет через торцевую поверхность в пластину 1, и где свет распространяется за счет оптических характеристик прозрачности материала пластины. Чтобы достичь того, чтобы свет снова выходил через поверхность пластины, в материал стационарных пластин внедрены светорассеивающие частицы. Распределение светорассеивающих частиц в пластине 1 должно происходить таким образом, чтобы исходящий с поверхности пластины 1 свет имел примерно одинаковую плотность. В связи с наличи- 4 029127
ем углекислого газа солнечный свет приводит к фотосинтезу, стимулирующему рост и размножение фитопланктона. Для лучшего понимания все устройство, показанное на фиг. 1, снабжено ссылочным обозначением 7.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение производственной установки с в общей сложности четырьмя устройствами 7. При этом устройства 7 соединены друг с другом последовательно и связаны между собой циклом, созданным раствором 3 питательного вещества. Для достижения компактных габаритных размеров всей производственной установки устройства 7 расположены зигзагом.
Вход в нижнее устройство 7и находится примерно в середине установки там, где расположено символическое обозначение шкафа управления. Начиная с входа устройства 7и, раствор питательного вещества в виде потока в форме меандра проходит по всему устройству, образуя в нем в соответствии с описанными выше реакциями фотосинтеза многочисленные микроводоросли, обогащаемые в растворе 3 питательного вещества. От конца устройства 7и, находящегося на торцевой стороне всей производственной установки, раствор 3 питательного вещества перекачивают во второе устройство 7ζ и подают на его вход. После прохождения устройства 7ζ производится перекачка раствора 3 питательного вещества в третье устройство 76, при этом за счет зигзагообразного расположения устройств 7 переход происходит вблизи входа нижнего устройства 7и. После попадания в устройство 76 раствор 3 питательного вещества проходит следующий, третий этап. На его конце по описанной ранее схеме происходит перекачивание раствора 3 питательного вещества в самое верхнее устройство 7о. На выходе из самого верхнего устройства 7о производится разделение раствора 3 питательного вещества, с одной стороны, на микроводоросли как конечный продукт, полученный данным способом, и, с другой стороны, на раствор питательного вещества, который, при необходимости, после обогащения возвращают на вход самого нижнего устройства 7и.
Конструктивные элементы 8 представляют собой как по своей конструкции, так и по выполняемой функции, известное оборудование и не требуют подробного пояснения, они включают в себя центрифугу, сушильную установку, насосные агрегаты, а также узлы привода и энергообеспечения.
Показанное расположение позволяет производить большие объемы микроводорослей в условиях ограниченных площадей, что, с одной стороны, обусловлено конструкцией и принципом действия отдельных устройств 7, а также их расположением и размещением относительно друг друга в зигзагообразном порядке для перемещения раствора питательного вещества.
Результатом является крупнопромышленная производственная установка, с помощью которой возможно получение большого количества микроводорослей при невысоких затратах.
Список ссылочных обозначений.
1 - Пластины,
1а - пластины, прикрепленные к верхней стороне,
1Ь - пластины, прикрепленные к основанию,
2 - корпус,
3 - раствор питательного вещества,
4 - насос,
5 - приспособление для изменения направления,
6 - стрелки,
7 - устройства,
7и - нижнее устройство,
7ζ - второе устройство,
76 - третье устройство,
7о - верхнее устройство,
8 - конструктивные элементы.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство для добычи фитопланктона, содержащее корпус (2), в котором находятся раствор (3) питательного вещества и несколько вертикально ориентированных и расположенных на расстоянии друг от друга по горизонтали пластин (1), которые закреплены на верхней стороне корпуса (2) и не доходят до противоположной стенки с целью создания вертикального потока в форме меандра, и насос (4) для перекачивания раствора (3) питательного вещества, при этом на находящейся в месте крепления торцевой поверхности пластины (1) установлены осветительные средства и пластина (1) состоит из прозрачного твердого материала, отличающееся тем, что пластины (1) чередующимся образом закреплены либо на основании, либо на верхней стороне корпуса (2) и в твердый материал светорассеивающие частицы с подходящей, зависящей от места плотностью частиц внедрены таким образом, что плотность светоиспускания через лицевую поверхность пластины (1) примерно одинакова.
  2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что осветительными средствами являются светоизлучающие диоды (СИД) и/или органические светоизлучающие диоды (ОСИД).
  3. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что осветительные средства излучают свет спек- 5 029127
    трального диапазона 430±10 нм и/или спектрального диапазона 680±10 нм.
  4. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что излучение происходит в обоих частотных диапазонах, при этом предпочтительно, чтобы соотношение компонентов составляло 70:30 в пользу спектральных линий диапазона 680±10 нм.
  5. 5. Устройство, отличающееся тем, что материал пластины (1) является акриловым стеклом.
  6. 6. Устройство по предшествующему пункту, отличающееся тем, что поверхность акрилового стекла сатинирована.
  7. 7. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что насос (4) является эксцентриковым шнековым насосом.
  8. 8. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что устройство имеет ведущий к центрифуге вывод.
  9. 9. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что у основания в целях направления потока раствора (3) питательного вещества установлены полуцилиндрические приспособления (5) для изменения направления, согласованные с движением потока.
  10. 10. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено средствами улавливания солнечных лучей и их фокусирования на торцевой стороне пластины (1).
  11. 11. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что устройство (7) сконструировано в виде модуля.
  12. 12. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что раствор (3) питательного вещества по типу замкнутой системы циркуляции от выхода устройства (7) снова подают на вход.
  13. 13. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что устройство (7) имеет щупы для регистрации температуры, и/или электропроводности, и/или уровня рН, и/или концентрации кислорода, и/или оптической плотности.
  14. 14. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что установлены каналы для подачи углекислого газа и/или каналы для откачивания кислорода.
    - 6 029127
EA201690518A 2013-09-06 2014-09-03 Устройство, а также способ добычи фитопланктона (микроводорослей) EA029127B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013109747.2A DE102013109747A1 (de) 2013-09-06 2013-09-06 Vorrichtung sowie Verfahren zur Gewinnung von Phytoplankton (Mikroalgen)
PCT/DE2014/100319 WO2015032389A1 (de) 2013-09-06 2014-09-03 Vorrichtung sowie verfahren zur gewinnung von phytoplankton (mikroalgen)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201690518A1 EA201690518A1 (ru) 2016-07-29
EA029127B1 true EA029127B1 (ru) 2018-02-28

Family

ID=51798950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201690518A EA029127B1 (ru) 2013-09-06 2014-09-03 Устройство, а также способ добычи фитопланктона (микроводорослей)

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3041924B1 (ru)
DE (2) DE102013109747A1 (ru)
EA (1) EA029127B1 (ru)
PT (1) PT3041924T (ru)
WO (1) WO2015032389A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759450C1 (ru) * 2020-11-02 2021-11-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Фотобиореактор для культивирования микроводорослей

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015222932B4 (de) * 2015-11-20 2022-01-13 Alga Pangea GmbH Anlage zur Aufzucht und Reproduktion von Mikroorganismen
DE102016123908A1 (de) 2016-12-09 2018-06-14 Weber Gmbh Verbesserte Vorrichtung zur Mikroalgengewinnung
DE102017001041B4 (de) 2017-01-27 2024-01-25 Jörn Jander Photobioreaktor und Verfahren zur Kultivierung von phototrophen Mikroalgen
EP3517601A1 (de) 2018-01-29 2019-07-31 Bioprodukte Prof. Steinberg GmbH Verfahren und anlage zur herstellung von mikroalgen
DE102019114979B4 (de) * 2019-06-04 2023-11-23 Anita Meier Photobioreaktor, insbesondere zur Produktion von Mikroorganismen wie beispielsweise Mikroalgen
WO2021129923A1 (de) * 2019-12-23 2021-07-01 Marigan Ag Vorrichtung zur kultivierung von photosynthese betreibenden mikroorganismen
DE102020122939A1 (de) 2020-09-02 2022-03-03 Weber Gmbh Modulare Vorrichtung zur Mikroalgengewinnung
DE102020127005A1 (de) * 2020-10-14 2022-04-14 Anita Meier Photobioreaktor, insbesondere zur Produktion von Mikroorganismen wie beispielsweise Mikroalgen
DE102021106241B4 (de) 2021-03-15 2023-04-06 Monika Quink Vorrichtung zum Kultivieren von Mikroorganismen
DE102021106240B4 (de) 2021-03-15 2023-04-06 Monika Quink Vorrichtung zum Kultivieren von Mikroorganismen
DE102022206019A1 (de) * 2022-06-14 2023-12-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Modular skalierbarer Photobioreaktor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080220515A1 (en) * 2007-01-17 2008-09-11 Mccall Joe Apparatus and methods for production of biodiesel
DE102008026829A1 (de) * 2008-06-05 2009-12-10 Alge Oil Gmbh & Co. Kg Aufzucht- und Reproduktionsanlage für lichtintensive Mikroorganismen (z.B. Algen)
US20100323436A1 (en) * 2007-11-28 2010-12-23 Choul-Gyun Lee Photobioreactor for large-scale culture of microalgal
US20120003734A1 (en) * 2009-03-12 2012-01-05 Ecoduna Technologie Gmbh Device for a photochemical process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080220515A1 (en) * 2007-01-17 2008-09-11 Mccall Joe Apparatus and methods for production of biodiesel
US20100323436A1 (en) * 2007-11-28 2010-12-23 Choul-Gyun Lee Photobioreactor for large-scale culture of microalgal
DE102008026829A1 (de) * 2008-06-05 2009-12-10 Alge Oil Gmbh & Co. Kg Aufzucht- und Reproduktionsanlage für lichtintensive Mikroorganismen (z.B. Algen)
US20120003734A1 (en) * 2009-03-12 2012-01-05 Ecoduna Technologie Gmbh Device for a photochemical process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759450C1 (ru) * 2020-11-02 2021-11-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» Фотобиореактор для культивирования микроводорослей

Also Published As

Publication number Publication date
PT3041924T (pt) 2018-07-11
EA201690518A1 (ru) 2016-07-29
EP3041924A1 (de) 2016-07-13
DE102013109747A1 (de) 2015-03-12
WO2015032389A1 (de) 2015-03-12
DE112014004070A5 (de) 2016-08-25
EP3041924B1 (de) 2018-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA029127B1 (ru) Устройство, а также способ добычи фитопланктона (микроводорослей)
US9688951B2 (en) Algae growth system
Tredici et al. Energy balance of algal biomass production in a 1-ha “Green Wall Panel” plant: How to produce algal biomass in a closed reactor achieving a high Net Energy Ratio
EP3328985B1 (en) Light emitting diode photobioreactors and methods of use
ES2238275T3 (es) Fotobiorreactor con entrada de luz mejorada mediante ampliacion de la superficie, desplazador de longitudes de onda o transporte de luz.
US8569050B1 (en) Enclosed bioreactor system and methods associated therewith
AU2010277555B2 (en) Algae reactor
US9587211B2 (en) Photo-bioreactor system and method
CN105143430B (zh) 具有集成照明的反应器
US8765460B2 (en) Photobioreactor system for mass production of microorganisms
JP2012525842A (ja) 微生物を培養しガスを低減するためのシステム、器具および方法
JP4519542B2 (ja) 培養装置
Yusoff et al. Bioreactor for microalgal cultivation systems: strategy and development
Sun et al. Recent progress on converting CO2 into microalgal biomass using suspended photobioreactors
KR20070094069A (ko) 세포 순환 광생물반응기 및 이를 이용한 광합성 미생물의배양 방법
Pattanaik et al. Effect of LED lights on the growth of microalgae
Kubar et al. Developing a Zigzag-baffled column photobioreactor to increase mass-transfer, CO2 fixation and biomass yield during A. platensis cultivation
Taisir et al. Cultivation of Nannochloropsis sp. using narrow beam angle light emitting diode in an internally illuminated photobioreactor
Sergejevová et al. Photobioreactors with internal illumination
KR20120073432A (ko) 폐수를 이용한 미세조류 생산장치
KR101823866B1 (ko) 다양한 배양 환경 실험을 위한 미세조류 배양 장치
KR101415553B1 (ko) 미세 조류 배양 장치
BR112019015051A2 (pt) Sistema e método para o cultivo de algas
KR101381951B1 (ko) 평판형 광생물반응기 모듈과 이를 이용한 광생물 배양 시스템
CN204918574U (zh) 一种微藻中试跑道池