ES1074841U - Unidad móvil de captura y fijación biológica de co2. - Google Patents
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Abstract
1. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, caracterizada porque comprende:- una estructura portante móvil (1) en la que se integran los siguientes elementos:- al menos un fotobiorreactor (2) adaptado para el cultivo de microorganismos fotosintéticos,- dispositivos de captación (3) de gases adaptados para su conexión a una fuente emisora de gases de combustión,- una conexión (4) entre los medios de captación (3) de gases y el fotobiorreactor (2) de modo que el fotobiorreactor (2) es alimentado por el CO2 presente en el gas tomado de la propia fuente emisora,- unos medios para la regulación de la temperatura en el interior de la estructura portante móvil (1) y- al menos una luminaria (5) anexa al fotobiorreactor (2) adaptada para la proyección de irradiación sobre el cultivo.2. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura portante móvil (1) comprende una primera zona (6) de temperatura regulada en la que se localiza el fotobiorreactor (2) y una segunda zona (7) térmicamente independiente de la primera zona (6) en la que se localizan los medios de captación (3) de CO2.3. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque comprende tres fotobiorreactores (2) que se corresponden con columnas cilíndricas de burbujeo.4. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada porque comprende un soporte que rodea al fotobiorreactor (2) y sobre el que se dispone un conjunto de luminarias (5).5. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 4, caracterizada porque comprende adicionalmente unos medios de regulación para la iluminación del conjunto de luminarias (5).6. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 5, caracterizada porque los medios de regulación para la iluminación del conjunto de luminarias (5) simulan un ciclo solar diario.7. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende una sonda de pH (15) del cultivo en conexión con el fotobiorreactor (2) para la determinación de la inyección al fotobiorreactor (2) del CO2 capturado.8. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende adicionalmente un tanque (8) para la preparación del medio de cultivo de organismos fotosintéticos y dispositivos para la alimentación (9) del medio de cultivo al fotobiorreactor (2).9. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 1, caracterizada porque el fotobiorreactor (2) comprende una sonda de nivel (13).10. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2, según las reivindicaciones 5 a 9, caracterizada porque comprende una unidad de automatización de la secuencia de iluminación de las luminarias (5), de la temperatura de la zona controlada (6), del pH del cultivo del fotobiorreactor (2)y del aporte del medio de cultivo.11. Unidad móvil de captura y fijación biológica de CO2 según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de captación de CO2 comprenden un cartucho relleno con material mesoporoso (10) para la adsorción y almacenamiento de CO2.12. Unidad de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende adicionalmente una estación meteorológica externa a la estructura portante móvil (1) que posee dispositivos para la medida y/o registro de la temperatura externa y la irradiancia externa para así poder simular estas características en el interior de la estructura portante móvil (1).13. Unidad de captura y fijación biológica de CO2, según la reivindicación 1,caracterizada porque comprende adicionalmente medios de cosechado de la biomasa previamente cultivada.
Description
Unidad móvil de captura y fijación biológica de
CO_{2}.
El objeto de la invención es una unidad móvil
para el cultivo de microorganismos fotosintéticos adaptada para la
captura y posterior fijación biológica del CO_{2} contenido en
gases de combustión de modo que permite evaluar de manera sencilla
la idoneidad de tales gases como fuente de carbono para el cultivo
de microorganismos fotosintéticos y la capacidad del sistema para la
eliminación/fijación de CO_{2}.
Son conocidas las plantas de captura y fijación
biológica de CO_{2} de situación contigua a un foco emisor de
gases que incluyen fotobioreactores en los que se desarrolla un
cultivo biológico capaz de fijar CO_{2}, persiguiendo de este modo
la eliminación del CO_{2} componente de los gases de combustión de
focos emisores.
La instalación de este tipo de plantas fijas
para el tratamiento de los gases de combustión de procesos
industriales requiere una elevada inversión. Es importante conocer
de antemano en primer lugar si los gases de combustión son
compatibles con el medio de fijación biológico de CO_{2} y en
segundo lugar cuál es la eficiencia de fijación. Resulta esencial
que antes de que se realice la instalación de una planta de estas
características, se estimen adecuadamente la compatibilidad de los
gases con el sistema, así como el grado de fijación de CO_{2} y
una estimación de la cantidad de biomasa a obtener, información
esencial para determinar si resulta o no rentable la instalación de
una planta de captura y fijación de CO_{2} de mayores
dimensiones.
La unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2} objeto de la invención permite evaluar de forma sencilla
y certera los anteriores parámetros que pueden extrapolarse a las
condiciones y características que tendría una planta fija,
reduciéndose por tanto la incertidumbre a la hora de hacer un
análisis cuantitativo y cualitativo de la futura inversión.
La unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2} tiene como objetivo la captura de CO_{2} de combustión
de focos emisores y el uso de éste para el cultivo de
microorganismos fotosintéticos en reactores, que pueden poseer
cientos de litros, con el objeto de evaluar la eficiencia de los
cultivos de estos organismos para la fijación del CO_{2} a escala
industrial.
La unidad de captura y fijación biológica de
CO_{2} considerada se caracteriza por su carácter móvil, que
posibilita su desplazamiento hasta el propio foco emisor de gases es
decir, que es desplazable al punto en el que se requiere su
utilización. Este desplazamiento se puede realizar, por ejemplo,
introduciendo la unidad con sus elementos integrantes en un medio de
transporte adecuado, o bien, porque la propia unidad posee ruedas
que posibilitan su transporte rodado.
La unidad de captura y fijación biológica de
CO_{2} comprende, además de la estructura portante móvil, los
siguientes elementos integrados en la misma:
- al menos un fotobiorreactor adaptado para el
cultivo de microorganismos fotosintéticos,
- dispositivos para captación de gases adaptados
para su conexión a una fuente emisora de gases de combustión,
- una conexión entre los dispositivos de
captación de gases y el fotobiorreactor de modo que el
fotobioreactor es alimentado por el CO_{2} presente en el gas
tomado de la propia fuente emisora,
- unos medios para la regulación de la
temperatura en el interior de la estructura portante móvil y
- al menos una luminaria anexa al fotobioreactor
que está adaptado para proyectar irradiación sobre el cultivo.
Tanto los medios de regulación de la temperatura
como la luminaria posibilitan que la fijación de CO_{2} y el
desarrollo del cultivo tengan lugar de modo adecuado y con la
posibilidad de reproducir las diversas condiciones de irradiación:
ciclo solar, continua y hasta condiciones de iluminación similares a
la exterior.
Así, los anteriores elementos quedan integrados
en el interior de la estructura portante móvil de modo que se
desplazan con la misma. De este modo es posible tener una unidad
piloto de captura y fijación biológica de CO_{2} que puede ser
transportada al foco emisor de gases de combustión, esto es, a la
fuente de CO_{2} sobre la que queremos realizar el estudio.
Para complementar la descripción y con objeto de
ayudar a una mejor comprensión de las características de la
invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización
práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha
descripción, un juego de dibujos que con carácter ilustrativo y no
limitativo, representan lo siguiente:
Figura 1.- Vista esquemática de un ejemplo de
realización de una unidad según el objeto de la invención.
Figura 2.- Vista en planta esquemática de un
ejemplo de realización de disposición de luminarias alrededor de un
fotobiorreactor.
En el ejemplo de realización mostrado en la
figura 1 la unidad posee tres fotobiorreactores (2), que se
corresponden con tres columnas de burbujeo. La agitación y mezcla
del cultivo de microorganismos fotosintéticos, por ejemplo,
microalgas y/o cianobacterias, se realiza mediante aireación
constante por inyección de aire desde la base de la columna
procedente de un compresor. El caudal de gases se puede regular
mediante rotámetros, aumentado o disminuyendo la turbulencia del
cultivo. El gas conteniendo el CO_{2} se inyecta también por la
base de la columna de acuerdo a lo que demanda el cultivo.
La estructura portante móvil (1) comprende dos
zonas independientes, una primera zona (6) de temperatura regulada
en la que se localizan los fotobiorreactores (2) y una segunda zona
(7) térmicamente independiente de la primera zona (6) en la que se
localizan los medios de captación de CO_{2}.
La estructura portante móvil (1) puede también
comprender medios de cosechado de la biomasa previamente cultivada
para una posterior valorización de la misma. Estos medios de
cosechado estarían localizados en la segunda zona (7), ya que no
necesitan una temperatura regulada.
La mencionada regulación de la temperatura se
puede realizar de forma manual, es decir, actuando sobre unos
dispositivos acondicionadores, o bien, mediante una actuación
automatizada. La unidad portante móvil (1) puede comprender un
dispositivo de climatización, por ejemplo, una bomba de calor, para
la realización de la mencionada función de regulación de la
temperatura.
La unidad comprende también un conjunto de
luminarias (5) para cada uno de los fotobiorreactores (2), de manera
que en caso de que la unidad portante móvil (1) sea opaca, pueda
iluminarse artificialmente el cultivo contenido en el fotobioreactor
(2) para la realización de la fotosíntesis por el cultivo de
organismos fotosintéticos.
En la figura 2 se representa un ejemplo de
realización de la disposición de luminarias (5) que se localizan
sobre un soporte longitudinal rodeando a la columna cilíndrica.
Comprende cuatro luminarias (5), concretamente fluorescentes, aunque
podrían ser de cualquier otro tipo. Los fluorescentes se encienden y
apagan de forma automática en función de las horas de iluminación
seleccionadas, por ejemplo, para simular un ciclo solar diario,
aunque pueden también simularse otros ciclos, tales como de 16 horas
de iluminación o de 24 horas de iluminación.
La unidad del ejemplo de realización posee
también un tanque (8) para la preparación del medio de cultivo de
los fotobioreactores (2) y dispositivos para la conexión de
alimentación (9) del fotobioreactor (2) con medio de cultivo
mediante una bomba de impulsión (11). La unidad portante móvil (1)
puede comprender también un filtro (12) para la retención de
partículas sólidas en la alimentación de medio a los
fotobiorreactores (2).
La preparación del medio de cultivo se efectúa
en el tanque (8) que se agita mediante aireación y se desinfecta
para evitar contaminaciones biológicas mediante un sistema de
burbujeo de ozono. Una vez se ha preparado mezclado y ozonizado el
medio de cultivo, éste es impulsado mediante la conexión de
alimentación (9).
El medio de cultivo podría suministrase a los
fotobiorreactores (2) de forma manual, actuando directamente sobre
un conjunto de válvulas o de forma automática mediante una unidad de
control y unos sensores de nivel (13) situados en la parte superior
de cada fotobiorreactor (2).
Adicionalmente, en la parte superior de cada
fotobiorreactor (2) se sitúan sondas de temperatura (14) y de pH
(15).
El aporte de CO_{2} se realiza a demanda del
sistema. Para ello se fija un valor de pH, manteniéndose esta
variable fija mediante la adición automática de CO_{2} cada vez
que el valor de pH se sitúa por encima del valor prefijado.
Cuando el valor sobrepasa un valor consignado,
idóneo para el desarrollo del organismo, se abre una electroválvula
que permite el flujo de gas con CO_{2} provocando una
acidificación del cultivo hasta recuperarse el valor de consigna,
con lo que se cierra la electroválvula.
Según todo lo anterior la unidad móvil de
captura y fijación biológica de CO_{2} comprende también una
unidad de automatización de las luminarias, la temperatura de la
zona regulada (6), el pH del cultivo de los fotobiorreactores (2) y
del aporte del medio de cultivo procedente del tanque (8).
La alimentación de CO_{2} se puede realizar
mediante botellas de CO_{2} o mediante la conexión directa a una
fuente emisora de CO_{2}. La captación de CO_{2} puede asimismo
complementarse con un dispositivo intermedio de almacenamiento de
gas en cartuchos rellenos de material mesoporoso, por ejemplo, de
carbono activo (10), que permiten un almacenamiento de CO_{2}
sobrante no utilizado por el cultivo en condiciones de suministro
excedente por parte de la fuente. Este CO_{2} puede quedar
almacenado. Adicionalmente, el almacenamiento de CO_{2} resulta
también ventajoso a efectos de compatibilizar el gas captado con el
posterior proceso de biofijación de CO_{2}, especialmente si el
gas de combustión directo no es apto en primera instancia para su
aprovechamiento por el cultivo de microorganismos
fotosintéticos.
La disposición de varios fotobiorreactores (2)
posibilita el uso de varios microorganismos fotosintéticos
diferentes, a efectos de ensayar la tolerancia de cada uno de ellos
a los gases de combustión del foco emisor, permitiendo la selección
del organismo más idóneo para el gas específico.
Adicionalmente la unidad comprende también una
estación meteorológica localizada en el exterior de la cubierta
externa (1) que posee dispositivos para la medida registro de la
temperatura externa y la irradiancia externa tanto radiación total
como radiación fotosintéticamente activa (PAR) para así poder
simular estas características en el interior de la estructura
portante móvil (1).
Finalmente, la unidad portante móvil (1) objeto
de la invención podría también incorporar unos medios de control de
las luminarias (5) en función de la radiación exterior registrada en
tiempo real, con el objeto de reproducir lo más fielmente las
condiciones reales externas actuales.
Claims (13)
1. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, caracterizada porque comprende:
- una estructura portante móvil (1) en la que se
integran los siguientes elementos:
- al menos un fotobiorreactor (2) adaptado para
el cultivo de microorganismos fotosintéticos,
- dispositivos de captación (3) de gases
adaptados para su conexión a una fuente emisora de gases de
combustión,
- una conexión (4) entre los medios de captación
(3) de gases y el fotobiorreactor (2) de modo que el fotobioreactor
(2) es alimentado por el CO_{2} presente en el gas tomado de la
propia fuente emisora,
- unos medios para la regulación de la
temperatura en el interior de la estructura portante móvil
(1)
y
y
- al menos una luminaria (5) anexa al
fotobioreactor (2) adaptada para la proyección de irradiación sobre
el cultivo.
2. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 1, caracterizada porque
la estructura portante móvil (1) comprende una primera zona (6) de
temperatura regulada en la que se localiza el fotobiorreactor (2) y
una segunda zona (7) térmicamente independiente de la primera zona
(6) en la que se localizan los medios de captación (3) de
CO_{2}.
3. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada
porque comprende tres fotobiorreactores (2) que se corresponden con
columnas cilíndricas de burbujeo.
4. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 2 ó 3, caracterizada
porque comprende un soporte que rodea al fotobiorreactor (2) y sobre
el que se dispone un conjunto de luminarias (5).
5. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 4, caracterizada porque
comprende adicionalmente unos medios de regulación para la
iluminación del conjunto de luminarias (5).
6. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 5, caracterizada porque
los medios de regulación para la iluminación del conjunto de
luminarias (5) simulan un ciclo solar diario.
7. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 1, caracterizada porque
comprende una sonda de pH (15) del cultivo en conexión con el
fotobiorreactor (2) para la determinación de la inyección al
fotobiorreactor (2) del CO_{2} capturado.
8. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 1, caracterizada porque
comprende adicionalmente un tanque (8) para la preparación del medio
de cultivo de organismos fotosintéticos y dispositivos para la
alimentación (9) del medio de cultivo al fotobioreactor (2).
9. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 1, caracterizada porque
el fotobiorreactor (2) comprende una sonda de nivel (13).
10. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según las reivindicaciones 5 a 9, caracterizada
porque comprende una unidad de automatización de la secuencia de
iluminación de las luminarias (5), de la temperatura de la zona
controlada (6), del pH del cultivo del fotobiorreactor (2) y del
aporte del medio de cultivo.
11. Unidad móvil de captura y fijación biológica
de CO_{2}, según la reivindicación 1, caracterizada porque
los medios de captación de CO_{2} comprenden un cartucho relleno
con material mesoporoso (10) para la adsorción y almacenamiento de
CO_{2}.
12. Unidad de captura y fijación biológica de
CO_{2}, según la reivindicación 1, caracterizada porque
comprende adicionalmente una estación meteorológica externa a la
estructura portante móvil (1) que posee dispositivos para la medida
y/o registro de la temperatura externa y la irradiancia externa para
así poder simular estas características en el interior de la
estructura portante móvil (1).
13. Unidad de captura y fijación biológica de
CO_{2}, según la reivindicación 1, caracterizada porque
comprende adicionalmente medios de cosechado de la biomasa
previamente cultivada.
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|---|---|
| ES (1) | ES1074841Y (es) |
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- 2011-05-12 ES ES201130520U patent/ES1074841Y/es not_active Expired - Fee Related
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