ES2620229T3

ES2620229T3 - Un sistema para producir una materia prima para la producción de biogás

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Publication number: ES2620229T3
Application number: ES10814024.5T
Authority: ES
Inventors: Fredrik Norén
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2030-09-03
Also published as: DK2473611T3; CN102597249A; EP2473611A1; PT2473611T; SE535011C2; WO2011028163A1; EP2473611A4; CN102597249B; HRP20170369T1; SE0901154A1; EP2473611B1

Abstract

Un método para la producción de biogás, que comprende la digestión anaerobia de organismos vivos en el agua de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi en combinación con una biomasa más rica en carbono.

Description

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DESCRIPCION

Un sistema para producir una materia prima para la produccion de biogas Antecedentes

En la produccion industrial de biogas, la disponibilidad de materias primas es limitada. El biogas se define en la literatura como una mezcla de gas que consiste principalmente en metano (CH4) y dioxido de carbono (CO2), que se produce por la descomposicion bacteriana de un sustrato biologico. Las plantas de biogas industrial se ven obligadas a comprar biomasa, por ejemplo, praderas cultivadas y trigo, a los agricultores para producir biogas. Esto significa que el producto, el biogas, puede ser poco rentable de producir. El area de la tierra cultivable tambien es limitada ya que existe una situacion de competencia entre los cultivos para alimentacion y para produccion de energfa. La perdida en la produccion tambien depende en gran parte del clima, puesto que el mal tiempo esta reduciendo los cultivos. Estos factores conducen a que el producto, el biogas, puede llegar a ser poco economico de producir.

Las ideas anteriores, sobre la biomasa marina alternativa para una digestion anaerobia, han analizado microalgas, macroalgas o mejillones del Atlantico. Todos estos factores tienen inconvenientes como materia prima para la produccion de biogas. Las microalgas tienen un alto costo de cultivo teniendo en cuenta que el nutriente espedfico se ha de anadir en condiciones esteriles, asf como una necesidad de iluminacion adicional ya que la luz del dfa es insuficiente. Las macroalgas han demostrado ser una buena materia prima para una digestion anaerobia, pero si se recogen de las playas, pueden contener altas concentraciones de metales pesados, tales como cadmio. Mediante el cultivo de macroalgas en mar, es posible mejorar los pre-requisitos economicos fertilizando el agua y, por tanto, potenciar la tasa de crecimiento. Los mejillones del Atlantico tienen una gran desventaja en que estos tienen conchas no organicas que hacen que una planta de biogas no quiera incluirlas en el proceso, ya que las conchas obstruyen las tubenas del proceso, asf como aumentan la sedimentacion de la materia no digerible.

Los productores de biogas siempre se esfuerzan por aumentar la produccion de gas dada una cierta cantidad de biomasa para maximizar el rendimiento. El problema a resolver es como el productor puede aumentar la produccion de gas. La solucion mas beneficiosa de la produccion de biomasa es eficiente en el plano energetico, aumenta el rendimiento de gas metano y proporciona otros efectos positivos ambientales al mismo tiempo.

El estado de la tecnica que se destina a recoger biomasa procedente del mar ha discutido unicamente las macroalgas, obtenidas por cultivo o recogida (Boudewijn et al. 1983; Schramm y Lehnberg 1984; Gao y McKinley 1994; Yokoyam et al. 2007; The Crown Estate 2009), asf como las macroalgas que se encuentran en tierra (Detox AB 2009). Se ha propuesto incluso una digestion anaerobia de microalgas tomadas de las floraciones de algas en el mar Baltico (Grondahl 2009), asf como una digestion anaerobia de mejillones del Atlantico cultivados en el mar Baltico (Hansson 2008; Radio Kalmar 2009). Tambien se ha presentado una idea basada en el cultivo de microalgas en aguas residuales ricas en nutrientes de las plantas depuradoras (Nyberg 2008; Clear Water Energy Nordic AB 2009). Entre las varias solicitudes de patentes presentadas se pueden mencionar aquellas que reclaman el derecho exclusivo a utilizar biomasa basada en micro- o macroalgas, asf como sus extractos (documentos US2008/0050800, CN101418316, US2009081744, EP2014759, CN101285075, CN101255075, UA24106, DE102007007131,

WO2007014717, W09851814, PT100012, DE3607864, CN101418315).

El documento JP 2008 049273 A divulga un metodo de tratamiento para moluscos, en el que los moluscos se someten a un tratamiento anaerobio en un deposito de tratamiento con microorganismos anaerobios.

El documento JP H08 57462 A divulga un metodo para separar y tratar la carne de la concha y la concha de un molusco sumergiendo un molusco en una solucion acuosa que contiene un grupo de bacterias anaerobias para licuar la carne de la concha como materia organica monomerica y descomponerla en gas metano mediante la fermentacion de bacterias de metano para convertir las mismas en materia inorganica.

El documento JP 2000 033358 A divulga un metodo para la fermentacion de metano por parte de los moluscos que efectua el tratamiento de descomposicion de la carne de marisco y recupera las conchas como carbonato de calcio.

LIM Y.-G. ET AL: "Solubilization and methanogenesis of blue mussels in saline mesophilic anaerobic biodegradation", INTERNATIONAL BIODETERIORATION AND BIODEGRADATION, vol. 61, n.° 3, 2007, paginas 251-260, divulgan la produccion de biogas mediante una digestion anaerobia de los mejillones del Atlantico.

KELLY M.S. ET AL: "Marine Estate Research Report - The potential of marine biomass for anaerobic biogas production", 2008, divulgan la digestion anaerobia de las algas marinas y el uso del efluente de la digestion como fertilizante.

VERGARA-FERNANDEZ A. ET AL: "Evaluation of marine algae as a source of biogas in a two-stage anaerobic reactor system", BIOMASS AND BIOENERGY, vol. 32, n.° 4, abril de 2008, divulgan la digestion anaerobia de las algas marinas.

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El documento US 4 975 106 A divulga un metodo de digestion anaerobia de desechos de los peces en el que los desechos de los peces se mezclan con un cultivo de microorganismos anaerobios.

BIOMASA MARINA - ASCIDIANOS

Las ascidias, Ascidiacea, es una clase de tunicados con aproximadamente 2.300 especies en todo el mundo, de las cuales aproximadamente el 50 % se hallan en la costa oeste de Suecia. Son sesiles, solitarias o alimentadoras en suspension que forman colonias. El cuerpo es similar a un saco y se encuentra completamente rodeado por la tunica. El genero Ciona consiste en las siguientes especies: Ciona edwardsi, Ciona fascicularis, Ciona gelatinosa, Ciona imperfecta, Ciona intestinalis, Ciona mollis y Ciona savignyi. Como ejemplo, se menciona que la ascidia Ciona intestinalis L. se produce con volumenes muy altos y se ha notificado una densidad de mas de 5.000 individuos por m2 (Millar 1971). El peso de la biomasa se ha estimado en ~7 kg PS/m2 (Gulliksen 1972) y en aguas canadienses a 200 kg de peso en humedo/m2 (Ramsay, Davidson et al. 2009). Si se utiliza la composicion de materia seca del 4 % (Petersen et al. 1997), este valor corresponde a 8 kg PS/m2. Viven filtrando plancton del agua y tienen un crecimiento muy rapido en comparacion con muchos otros animales. Su crecimiento diario en longitud puede ser del 2-3 % y el tiempo de duplicacion del peso es de 10 dfas (Petersen et al. 1995). Ciona intestinalis se reproduce en aguas boreales dos veces al ano y en aguas mas calidas tres veces, posiblemente cuatro veces (Dybern 1965).

Definiciones

PS: abreviatura para peso en seco, que es el peso exento de agua que el organismo tiene despues del secado (~80 ° C, 1 dfa).

Peso en humedo: el peso de la biomasa en condiciones humedas que se pesa en el plazo de 1 hora despues de la recogida cuando la biomasa se encuentra al menos la mitad del tiempo en un colador.

Marino/medio marino: se define como el medio acuatico que no es agua pura de lago o consiste en agua dulce, es decir, todos los medios acuaticos que tienen una salinidad de NaCl de mas de 0,5 %.

Mar: la misma definicion que medio marino.

Organismo: definido como todos los organismos vivos de los grupos eucariota, arquea y procariota. Animal: un grupo de organismos pertenecientes al grupo Animalia.

Ascidia/ascidianos: animales pertenecientes al grupo Ascidia.

Siembra artificial: produccion controlada por el hombre de ovulos y espermatozoides en los organismos cuyos cigotos (el ovulo fertilizado) se desarrollan en larvas que se depositan en las superficies duras en el agua antes de que se desarrollen en animales adultos.

Agua: todos los medios que consisten en H2O que incluyen medio marino y lagos, ambos medios incluyen tanto los medios naturales como artificiales, por ejemplo, estanques y otras construcciones de agua.

Plancton: todos los organismos vivos suspendidos en el agua es la definicion cientffica correcta que se utiliza en este texto. El plancton puede dividirse y abarcar, zooplancton, fitoplancton y bacterioplancton dependiendo del organismo que se este denominando.

Settla: es una traduccion sueca del termino ingles settle que se traduce al sueco como bli fast, satta sig. El termino settla (infinitivo - att settla) es utilizado por los biologos marinos suecos.

Ascidia: el grupo de organismos se denomina sjopungar en sueco. Ascidia es sinonimo de Ascidiacea y se define por el arbol de la vida (
http://tolweb.org/tree) y sus referencias.

Anthozoa: el grupo de organismos se denomina "korallef en sueco. Definido por el arbol de la vida y sus referencias.

Porifera: el grupo de organismos se denomina "svampdjuf en sueco. Definido por el arbol de la vida y sus referencias.

Macroalgas: algas visibles. Un termino unificador para los grupos de organismos de algas rojas (rhodophyta), algas verdes (chlorophyta) y algas marrones (phaeophyta).

Microalgas: organismos unicelulares que no son visibles a simple vista y viven en suspension en el mar. No estan relacionados con las macroalgas pero pertenecen a varios grupos de organismos diferentes, tales como dinoflagelados, diatomeas, etc.

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Breve descripcion de las figuras

Figura 1: cultivo a gran escala de ascidianos en el mar para la produccion de biomasa. Los ascidianos estan creciendo en lmeas de cultivo (a) que estan sumergidas en el agua. Una cuerda horizontal (b) fijada a los flotadores (c) sostiene las lmeas de cultivo. Las lmeas horizontales se asurcan hacia el exterior por una cuerda (d), que es sostenida por amarres y anclajes (d).

Figura 2: descripcion de un metodo para la siembra artificial de larvas ascidianas en lmeas de cultivo sumergidas en agua. Los individuos maduros de ascidias (a) estan fijados en una red (b) en el interior del deposito de agua (c). El agua se introduce por medio de una tubena (d) y sale por medio de una tubena (e). Las lmeas de cultivo (f) se cuelgan sobre un poste (g) que puede retirarse del deposito.

Sumario

La invencion consiste en un procedimiento compuesto por una digestion anaerobia de organismos vivos en el agua que se utiliza como materia prima para la produccion de biogas. Dicho procedimiento tambien puede incluir el cultivo y la recogida de los organismos antes de una digestion anaerobia. Un organismo muy adecuado para esto se encuentra en aguas suecas y es el organismo ascidiano, Ciona intestinalis, basado en 1. Posee un crecimiento muy rapido que permite varias recogidas al ano, incluso durante el invierno 2. No tiene estructuras duras internas, tales como conchas o huesos que evitan que la biomasa sea bombeada 3. Se ha demostrado que la biomasa aumenta la produccion de biogas durante una digestion anaerobia con multiples biomasas 4. Posibilidad de cultivarse en sistemas de cultivo existentes para mejillones del Atlantico 5. Garantfa de la produccion ya que es posible evitar perdidas de biomasa debido a los climas severos que se producen en tierras con base para la agricultura 6. La temporada de cultivo y recogida continua se describe por un procedimiento, en la presente patente, que permite a las ascidias depositarse en las cuerdas de cultivo en condiciones controladas, lo que permite una recogida continua 7. El cultivo no entra en competencia con la agricultura 8. El cultivo y la recogida en el mar proporciona mucha mas biomasa por area y exige menos energfa para el cultivo y la recogida en comparacion con la agricultura.

En otros pafses y aguas, otras especies de ascidianos (o corales o esponjas) pueden ser mas adecuadas para el cultivo y la recogida para lograr beneficios por medio de cultivabilidad, crecimiento rapido y la posibilidad de utilizar bombas industriales en combinacion con un sistema energetico para producir biogas por medio de una digestion anaerobia. Ejemplos de tales organismos son Ascidia sydneiensis, salpas, apendicularias y desmospojas. Mediante el uso de la experiencia y las tecnicas de cultivo industrial de mejillones, la presente invencion asegura la produccion industrial de ascidias. Ademas se han incorporado nuevas soluciones tecnicas para asegurar una produccion industrial de ascidias durante todo el ano y no solo durante el periodo ordinario de reproduccion de ascidias.

La invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de biogas, que comprende una digestion anaerobia de organismos que viven en el agua que pertenecen al grupo ascidiacea.

El procedimiento para la produccion de biogas comprende una digestion anaerobia y la utilizacion del gas producido durante la digestion anaerobia. El gas digestor (llamado gas bruto) consiste en metano y dioxido de carbono, para esta mezcla, el metano se purifica para la produccion de biogas.

En una realizacion, el procedimiento incluye el cultivo y la recogida de ascidias antes de que se digieran anaerobicamente.

El cultivo de ascidias puede realizarse mediante el uso de un numero de superficies sumergidas en el agua, en las que en dichas superficies, las ascidias pueden cultivarse antes de la recogida.

De acuerdo con una realizacion preferente, el procedimiento incluye la fijacion de ascidias en fase larvaria en superficies de cultivo, almacenando dichas superficies sumergidas en depositos de agua junto con individuos adultos de ascidias, regulando la temperatura del agua en el deposito, para hacer que los individuos adultos comiencen a desovar, y las larvas que son producidas por la fusion de gametos, se depositan en las superficies sumergidas que son colocadas a partir de aim al sitio de cultivo.

Ademas, el cultivo tambien puede lograrse de acuerdo con los metodos descritos por Aypa (1990); cultivo en estantes, metodo de suspension, cultivo bitin, cultivo tulus, cultivo en estacas, cultivo en bandejas, cultivo wig-wam, cultivo de entramados de cuerdas, cultivo en bouchout, cultivo en bateas y cultivo en lmea larga.

De acuerdo con otro aspecto, el metodo incluye la utilizacion de digestatos solidos y fluidos. El metodo puede incluir ademas la utilizacion de digestatos solidos y fluidos para producir un fertilizante.

La invencion tambien se refiere a un metodo para la produccion de fertilizantes, que comprende una digestion anaerobia de los organismos vivos en el agua pertenecientes a los grupos de ascidias y, posteriormente, el uso de digestatos solidos y fluidos para la produccion de fertilizantes.

Otro aspecto de la invencion se refiere a un metodo que comprende el cultivo de ascidias junto con macroalgas de

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los grupos rhodophyta, chlorophyta y phaeophyta. El cultivo combinado conduce a una mayor tasa de crecimiento de las macroalgas debido a los nutrientes disueltos excretados por el metabolismo ascidiano.

Este metodo puede referirse ademas a la digestion anaerobia de las macroalgas junto con dichas ascidias.

La invencion tambien se refiere a un metodo para la produccion de fertilizantes, que comprende el cultivo y la digestion anaerobia de ascidias y macroalgas conjunta, y al uso de digestatos solidos para producir fertilizantes.

En una forma de practica, dichos metodos son animales que se alimentan por filtracion de organismos de los grupos anthozoa y porifera.

La invencion tambien se refiere a un metodo de fijacion de ascidias en fase larvaria en superficies de cultivo, almacenando dichas superficies sumergidas en depositos de agua junto con individuos adultos de ascidias, regulando la temperatura del agua en el deposito, para hacer que los individuos adultos comiencen a desovar, y las larvas que son producidas por la fusion de gametos, se depositan en las superficies sumergidas que son colocadas a partir de ah al sitio de cultivo.

Otro aspecto de la invencion comprende una biomasa digerida de forma anaerobia a partir de una digestion anaerobia de animales vivos en el agua del grupo Ascidia.

En una realizacion, la invencion se refiere a una biomasa digerida de forma anaerobia de las ascidias derivada por cualquiera de los metodos mencionados anteriormente.

Descripcion detallada

En lo sucesivo, la presente invencion se describira con detalle con referencia a realizaciones espedficas de la invencion. Esta descripcion se proporciona para aumentar la comprension de dichas realizaciones espedficas, y en ningun caso tiene como objeto limitar el alcance de la presente invencion. El alcance de la presente invencion se define por las reivindicaciones anexas.

Eficacia como materia prima para una digestion anaerobia

Los antecedentes de la invencion para utilizar ascidias como biomasa en una digestion anaerobia radica en el hecho de que los productores suecos de biogas utilizan residuos de la industria pesquera, en forma de salmuera y productos de desecho, y por lo tanto, se aumenta la produccion de biogas, tanto en volumen producido de biogas, asf como un mayor porcentaje de metano en el gas. Se considera que los residuos de la industria pesquera son un muy buen complemento de biomasa en una digestion anaerobia combinada con lodos de desechos, una posible explicacion para esto podna ser que dicho residuo sea rico en nitrogeno que favorece la digestion anaerobia total si la biomasa combinada tiene una mayor composicion de carbono. En una digestion anaerobia, una regla general es que la cuota molar entre el carbono y el nitrogeno estara comprendida entre 30:1 y 20:1 (C:N). Las ascidias tienen una cuota de carbono-nitrogeno de 4:1, que es demasiado baja para una digestion anaerobia optima utilizando solo ascidias. Solo la biomasa de ascidia es muy adecuada para una digestion anaerobia en combinacion con biomasas mas ricas en carbono, tales como los lodos de desechos de las plantas de tratamiento de depuracion o los cultivos de la agricultura Los residuos de la industria pesquera tienen una cuota de carbono-nitrogeno de 5:1, que es un argumento de que la cuota baja en carbono-nitrogeno de ascidias no es un problema en los procesos industriales de digestion anaerobia.

La salinidad de la biomasa de ascidias reden recogidas es mas o menos la misma que el agua circundante. Esto es causado por el hecho de las ascidias cierran sus orificios corporales y contienen un volumen de agua. En ascidias del mar fuera de Lysekil, Suecia, utilizadas en los ensayos de digestion anaerobia, la salinidad ha oscilado entre el 20 y el 30 %, pero puede variar entre un 10 y un 35 % en estas aguas. Los residuos de la industria pesquera tienen una salinidad de 60-70 % y no se ha demostrado que esta salinidad disminuya la eficacia de una digestion anaerobia si el digestor dispone de tiempo para ajustar la cantidad de biomasa salina. Se conoce el hecho de que un proceso de digestion anaerobia acepta cantidades razonables de biomasa salina (Schramm y Lehnberg 1984; The Crown State 2009). Tambien es conocido que un pequeno grado de salinidad potencia la produccion de biogas. Una regla general es que la comunidad bacteriana puede manejar un amplio intervalo de diferentes biomasas al disponer de un periodo de adaptacion. Las bacterias productoras de metano provienen de la evolucion del mar, pero se producen en los estomagos de los animales, asf como en las aguas marinas y salobres.

Biomasa marina - otras especies de ascidianos, corales y esponjas

Al igual que el cultivo de las especies que se han elegido como ejemplo, Ciona intestinalis, que es adecuada para el cultivo en aguas de Suecia, otras especies de Ciona u otras ascidias pueden cultivarse en lugares en el que las condiciones ambientales asf lo exijan o si Ciona intestinalis no es de origen natural. Vease la tabla 1 para una vision general filogenetica de la clase Ascidia.

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En el genero Ciona, como se ha mencionado anteriormente, se incluyen las siguientes especies: Ciona edwardsi, Ciona fascicularis, Ciona gelatinosa, Ciona imperfecta, Ciona intestinalis, Ciona mollis y Ciona savignyi, todas adecuadas para su uso similar a Ciona intestinalis.

Tabla 1 Vision general filogenetica de la clase de ascidianos (Ascidiacea), todas tienen un posible uso como ________________________ biomasa para una digestion anaerobia._________________________

Reino:: Animalia

Filo:: Chordata

Subfilo:: Tunicata

Clase:: Ascidiacea

Orden: Enteroqona

: Suborden Aplousobranchia Familia Clavelinidae


: Familia Didemnidae


: Familia Polycitoridae


: Familia Polyclinidae


: Familia Agnesiidae


: Familia Ascidiidae


: Familia Cionidae


: Familia Corellidae


: Familia Diazonidae


: Familia Hypobvthiidae


: Familia Perophoridae


: Genero Didemnum

Orden: Pleurogona

: Suborden Stolidobranchia


: Familia Pyuridae


: Familia Styelidae


: Genero Eusvnstvela


: Genero Styela


: Familia Botryllidae


: Genero Botrvlloides


: Genero Botryllus

Otras especies de rapido crecimiento de corales y esponjas tambien pueden cultivarse en el mar o en lagos, con los mismos metodos que se describen en la presente memoria, con miras a la produccion de biogas para una digestion anaerobia o la produccion de bioetanol. Algunos de estos animales pueden ser adecuados para el cultivo en mar a profundidades mayores. Expandiendo los ejemplos dados en este caso, se senala la alta abundancia y productividad de animales alrededor de las llamadas "fumarolas" (volcanes submarinos), en las que muchas formas de vida estan utilizando bacterias quimiotrofas como productores primarios. En la presente solicitud de patente se ha optado por utilizar ascidias como ejemplos. La invencion, por lo tanto, no se limita a la utilizacion de ascidias, sino que incluye animales corales y esponjas que no se cultivan de forma industrial para la produccion de biomasa.

Cultivo de organismos en el agua

Un sistema general para el cultivo de organismos sesiles en el mar, ya sea en aguas marinas o salobres, es aquel que consiste en una superficie sumergida en agua en la que los organismos del agua ambiente se depositan como larvas o aquel en el que las larvas o las esporas se depositan sobre las superficies en depositos de agua en tierra mediante la manipulacion de la generacion parental. En general, en la recogida, las superficies, como cuerdas, lmeas, postes, redes, etc., se retiran del agua por lo que los organismos pueden ser recogidos en un barco o en tierra. Otro metodo que ocurre es cultivar organismos en sustratos naturales y fondos que tambien ofrecen la posibilidad para producir biomasa.

Para los cultivos de ascidias, corales o esponjas, el sistema general de cultivo mencionado anteriormente, es suficiente si la superficie sumergida tiene las propiedades adecuadas para que los organismos puedan depositarse, crecer y no caer de la superficie. El tiempo adecuado para la inmersion de las superficies es importante con respecto

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a la temperatura del agua, salinidad u otros parametros ffsicos que aseguran un buen crecimiento de los animales. El tiempo de inmersion es tambien importante con respecto a la presencia de larvas en el agua debido a su ciclo de vida. A continuacion se presentan una serie de metodos de cultivo dados como ejemplos para metodos adecuados para el cultivo de ascidias que tambien es adecuado para el cultivo de corales y esponjas. Varios de estos metodos se dan en la literatura de acuicultura (vease, por ejemplo Aypa 1990).

El metodo en lmea larga es muy utilizado para el cultivo de mejillones en Suecia y el metodo que nos planteamos, en aguas de Suecia, es el mas adecuado. Esto se basa en que el metodo se utiliza a escala industrial para el cultivo y la recogida de aprox. 3.000 toneladas al ano de mejillones del Atlantico y los metodos son, por lo tanto, confiables. Todo el equipo se dispone comercialmente y las embarcaciones para la recogida son posibles alquilarlas, asf como personal con experiencia. El metodo en lmea larga consiste en una banda de polipropileno, con una anchura de 5 cm, que se sumerge en el agua en una larga cadena ininterrumpida. En un cultivo en lmea larga sueco con unas dimensiones de 20*200 metros, la longitud total de las lmeas de cultivo es de 24 kilometros. Las lmeas se fijan con intervalos regulares en una cuerda transportadora que a su vez es sostenida por medio de flotadores, vease la Figura 1. Los extremos de las cuerdas transportadoras se anclan para mantener el cultivo extendido. El metodo tambien se denomina "un metodo de dragon" en China. Mediante la colocacion de las lmeas de cultivo colgadas en el fondo, los animales que viven en el fondo se ven obstaculizados de manera eficiente para llegar a las lmeas y alimentarse, para Ciona intestinalis esto es valido para, por ejemplo, Asterias rubens que se alimenta de las citadas especies.

Otros metodos que pueden utilizarse para el cultivo y la recogida eficientes pueden incluir (de acuerdo con Aypa 1990): cultivo en estantes, metodo de suspension, cultivo bitin, cultivo tulus, cultivo en estacas, cultivo en bandejas, cultivo wig-wam, cultivo de entramados de cuerdas, cultivo en bouchout, cultivo en bateas y cultivo en lmea larga.

Cultivo integrado

Una realizacion espedfica del metodo para cultivar ascidias en el mar con el fin de producir biomasa para una digestion anaerobia es tener un cultivo integrado de ascidias y macroalgas. Diferentes tecnicas para el cultivo de macroalgas son bien conocidas y se describen adecuadamente en la literatura especializada (Lucas y Southgate 2003; Pillay y Kutty 2005). Tambien se sabe que las macroalgas tienen una mayor tasa de crecimiento cuando hay altas concentraciones de nutrientes en el agua, en su mayona compuestos de nitrogeno y fosforo. Tambien se sabe que los animales excretan nutrientes como subproductos de su metabolismo en forma de, por ejemplo orina, urea o sustancias con fines similares para eliminar el exceso de metabolitos de los organismos. Estas excreciones son ricas en sustancias nitrogenadas facilmente disponibles; por ejemplo, comparan el uso de estiercol como fertilizante en la agricultura. Con este conocimiento de fondo, se afirma que hay un efecto potenciador en el cultivo integrado de ascidias, o los organismos se eligen para la produccion de biomasa para una digestion anaerobia con macroalgas. Las ascidias excretan nutrientes que hacen que las macroalgas crezcan mas rapido, lo que resulta preferente para los productores industriales. En una perspectiva ambiental, dicho cultivo integrado aumenta la capacidad para extraer los nutrientes del mar para el conjunto de cultivos que es positivo si los creditos de emision se venden en base a la cantidad de facto de nitrogeno y fosforo que se extrae del mar. Nadie ha utilizado previamente un cultivo integrado de ascidias con macroalgas como biomasa para una digestion anaerobia para lograr dicho efecto.

El cultivo integrado se obtiene mediante la siguiente descripcion: 1. Las ascidias y las macroalgas se cultivan en diferentes cuerdas/bandas dentro de la misma unidad de cultivo por lo que las macroalgas estan proximas a liberar los nutrientes de las ascidias y las ascidias no compiten por los alimentos planctonicos 2. Las ascidias y las macroalgas se cultivan en unidades separadas pero ubicadas estrechamente.

La distancia maxima entre las unidades de cultivo, cuando se cultivan por separado, se determina por el tamano de las unidades de cultivo, asf como las corrientes de agua y la hidrograffa del area de modo que las macroalgas pueden utilizar los nutrientes que las ascidias excretan.

Siembra artificial

Ciona intestinalis se esta reproduciendo a temperaturas comprendidas entre 8° y 23 ° (Dybern 1965) y libera larvas en aguas de Suecia y Noruega, entre mayo y septiembre con unos maximos de produccion de larvas en junio (Dybern 1965; Gulliksen 1972).

El metodo de siembra artificial es utilizado hoy en dfa para el cultivo de macroalgas, tales como especies de Porhyra entre las cuales una es la popular alga Nori japonesa utilizada para sushi (Kelly y Dworjanyn 2008). La siembra artificial significa que mediante la realizacion de un determinado procedimiento tecnico, tal como la manipulacion de la cantidad, la calidad y la temperatura de la luz, el ciclo de vida de las macroalgas se puede regular para producir organos reproductivos (esporas). Para un experto en la materia es posible llevar a cabo tal metodo.

Sin embargo, nadie ha utilizado el metodo mencionado para asegurarse de depositar en las superficies de cultivo en el mar las ascidias. El conocimiento de las propiedades ffsicas del agua que se necesita para que las ascidias liberen sus ovulos y espermatozoides en el laboratorio es bien conocido. Este conocimiento se ha utilizado para criar

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nuevos individuos de ascidias para fines de investigacion. Pero puesto que nadie ha tenido la idea de cultivar ascidias a gran escala en el mar, nadie ha tenido la idea de mejorar dicho metodo por siembra artificial.

El metodo se lleva a cabo mediante el almacenamiento de individuos adultos de ascidias en un deposito de agua en el que la temperatura del agua se mantiene por debajo de 8 °, en cuya temperatura de ascidias consiguen la madurez sexual si se supera la temperatura. En esos depositos, la banda de cultivo, las cuerdas de cultivo u otras superficies de cultivo, en las que las ascidias se depositaran como una nueva generacion de larvas, estan sumergidas. A partir de ahn, la temperatura se eleva por encima de 8° y los individuos adultos de ascidias tras un periodo de tiempo liberan los ovulos y los espermatozoides que se conjuga en larvas. Las larvas a partir de entonces se depositan en la banda del cultivo, cuerdas de cultivo u otras superficies de cultivo sumergidas.

Las ascidias pueden contenerse en el mismo deposito que las bandas de cultivo o contenerse en un deposito con comunicacion de conexion de agua.

Tras la deposicion de larvas en la banda sumergida, las larvas crecen durante un tiempo delimitado adecuado hasta que hayan tenido un crecimiento suficiente para soportar el transporte al nuevo medio de agua, en el que deberan crecer hasta la edad adulta antes de la recogida.

Resultados

La tasa de crecimiento de Ciona intestinalis ha sido medida por el solicitante y se hallo que era de 8,5 cm (n = 350, d.e. = 3,2 cm) durante 93 dfas y un aumento de la biomasa, medido como el peso en humedo por m2, de 33 kg durante el mismo periodo de tiempo (ubicacion: Lysekil, Suecia, tiempo mayo de 2009 a agosto de 2009, profundidad 1-2 metros en una construccion de hormigon vertical, salinidad aproximada 20-34 psu, temperatura aproximada 10-20°°).

El inventor ha llevado a cabo mas ensayos de digestion anaerobia, en los que la produccion de biogas despues de 10 dfas era de 600 ml CH^g VS con biomasa procedente de ascidia mezclada con 30 % de biomasa rica en carbono (peso).

El inventor tambien ha llevado a cabo el ensayo para la recogida de ascidias (Ciona intestinalis) en un cultivo de ascidias en Ljungskile en la costa oeste de Suecia durante abril de 2010. El cultivo utilizo el metodo de lmeas largas. Durante el ensayo de recogida, un barco ordinario utilizado para la recogida del mejillon del Atlantico recogio 10m3 de ascidias por hora.

El inventor ha llevado a cabo un ensayo para una digestion anaerobia de 10m3 de ascidias durante abril de 2010. La biomasa de ascidia se digirio en combinacion con lodos residuales procedentes de una planta de aguas residuales. Los resultados mostraron que la produccion de biogas despues de la mezcla con un 5 % de Ciona intestinalis se mantuvo a niveles anteriores como antes de la adicion. La concentracion de metano se mantuvo sin cambios y vario entre 58 y 64 %.

Referencias

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Claims

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35

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50

REIVINDICACIONES

1. Un metodo para la produccion de biogas, que comprende la digestion anaerobia de organismos vivos en el agua de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi en combinacion con una biomasa mas rica en carbono.
2. El metodo segun la reivindicacion 1, que comprende ademas el cultivo y la recogida de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi antes de la digestion anaerobia.
3. El metodo segun la reivindicacion 2, que comprende un cultivo utilizando un numero de superficies que estan sumergidas en el agua, sobre cuyas superficies se cultivan los organismos antes de la recogida.
4. El metodo segun la reivindicacion 2 o 3, que comprende la fijacion de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi en fase larvaria en superficies de cultivo, almacenando dichas superficies sumergidas en depositos de agua junto con individuos adultos de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi, para controlar la temperatura del agua en el deposito, haciendo que los individuos adultos comiencen a desovar, y se permite que las larvas que son producidas por la fusion de gametos, se depositen en las superficies sumergidas que son transportadas posteriormente al sitio de cultivo.
5. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 2-4, en el que el cultivo se realiza utilizando cualquiera de los siguientes metodos; cultivo en estantes, metodo de suspension, cultivo bitin, cultivo tulus, cultivo en estacas, cultivo en bandejas, cultivo wig-wam, cultivo de entramados de cuerdas, cultivo bouchout, cultivo en bateas y cultivo en lmea larga.
6. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende la utilizacion de digestatos solidos y fluidos.
7. El metodo segun la reivindicacion 6, que comprende la utilizacion de digestatos solidos y fluidos para la produccion de fertilizantes.
8. Un metodo para la produccion de fertilizantes, que comprende una digestion anaerobia de los animales vivos en el agua de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi y el uso de digestatos solidos y fluidos para la produccion de fertilizantes.
9. El metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 2-5, que comprende un cultivo integrado de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi y macroalgas de cualquiera de los grupos rhodophyta, chlorophyta y phaeophyta.
10. El metodo segun la reivindicacion 9, que comprende una digestion anaerobia de las macroalgas junto con la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi.
11. El metodo segun la reivindicacion 10, que comprende ademas la utilizacion de digestatos solidos y fluidos.
12. El metodo segun la reivindicacion 11, que comprende ademas la utilizacion de digestatos solidos y fluidos para producir fertilizantes.
13. El metodo segun la reivindicacion 8, que comprende ademas el cultivo y la digestion de forma anaerobia de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi y macroalgas conjuntamente y la utilizacion de digestatos solidos y fluidos para la produccion de fertilizantes.
14. Biomasa digerida de forma anaerobia obtenida por una digestion anaerobia de organismos vivos en el agua procedentes de la especie Ciona intestinalis y Ciona savignyi.