ES2636459T3 - Procedimiento para acondicionamiento y concentración de microalgas - Google Patents

Abstract

Un procedimiento continuo para recuperar y concentrar componentes valiosos de las microalgas, comprendiendo el procedimiento: a. obtener microalgas de una fuente de las mismas, b. romper las microalgas mediante agitación en presencia de partículas sólidas para dar una suspensión de microalgas acondicionadas, y c. tratar la suspensión de microalgas acondicionadas resultante con un procedimiento de separación adsortiva con burbujas para formar una corriente rica en biomasa de algas y una corriente empobrecida en biomasa de algas, el procedimiento continuo que comprende además: después de (b) pero antes de (c), separar las partículas sólidas para producir una suspensión de microalgas acondicionada; en donde la rotura de las microalgas comprende poner en contacto íntimamente las microalgas y las partículas sólidas mediante vibración; en donde la rotura de microalgas ocurre en un molino vibratorio; y en donde el molino vibratorio es un molino vibratorio horizontal o vertical.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para acondicionamiento y concentracion de microalgas CAMPO TECNICO

La invencion se refiere de un modo general al campo de la utilizacion de algas, tal como en los biocombustibles, y mas en particular a un procedimiento para acondicionamiento y/o concentracion de microalgas.

FUNDAMENTOS DE LA INVENCION

Las microalgas son organismos acuaticos simples que producen oxfgeno y materia organica mediante fotosmtesis. Las microalgas se usan en la produccion de alimentos, suplementos nutricionales, productos farmaceuticos, pigmentos naturales, productos bioqmmicos, y biomasa para la produccion de combustible. Tienen tambien utilidad en la eliminacion de nitrogeno, fosforo y metales pesados en las aguas residuales. Las microalgas son particularmente utiles debido a su alta velocidad de crecimiento y su tolerancia a diversas condiciones ambientales.

Debido a la amplia gama de usos de las microalgas y de los productos basados en microalgas, es esencial contar con metodos eficaces para el cultivo y la recoleccion de microalgas. "Acondicionamiento" es el tratamiento de una dispersion acuosa de microalgas mediante rotura de celulas, tratamiento qmmico y/o floculacion con el fin de facilitar el aislamiento de las microalgas o componentes celulares en una etapa posterior.

Existen dos planteamientos basicos para el cultivo de microalgas: sistemas de biorreactores cerrados y sistemas de estanque abierto. El sistema intensivo mas importante es el biorreactor cerrado, que utiliza conductos transparentes en los que las microalgas crecen en el agua por la exposicion a la luz y la introduccion de dioxido de carbono y nutrientes. Las razones principales para elegir el diseno de biorreactor son el control del cultivo y/o el deseo de eliminar el dioxido de carbono de las emisiones de gases residuales. Con una especie de microalgas modificada geneticamente, el aislamiento ayuda a evitar la contaminacion por otras especies y el escape al medio ambiente.

La biomasa de microalgas recolectada se puede convertir en alimento animal, combustible solido, metano, hidrogeno, gas de smtesis, o combustibles lfquidos para el transporte como el biodiesel y el bioetanol. Las operaciones secuenciales pueden permitir la produccion de dos o mas de estos productos a partir de los lfpidos de microalgas (trigliceridos), almidones y residuos. De especial interes en el presente texto es la produccion de esteres de acidos grasos (biodiesel) a partir de los lfpidos de las microalgas. Vease, por ejemplo, el trabajo de revision de investigacion: "Biodiesel from microalgae”, Yusuf Chisti, Biotechnology Advances, volumen 25, paginas 294 - 306 (2007). La biomasa de microalgas recolectada puede tambien hidratarse para la produccion de hidrocarburos lfquidos.

La densidad de poblacion optima para el cultivo de microalgas es aquella para la cual la luz llega a la profundidad completa del medio de cultivo, sin que las capas superiores ensombrezcan sustancialmente las inferiores. La gama de 200.000 a 500.000 celulas por mililitro se utiliza comunmente en la tecnica como una densidad de poblacion eficiente para el crecimiento de microalgas unicelulares. En estanques y biorreactores agitados, se pueden mantener las poblaciones mas altas, mientras que en estanques estaticos las densidades mas bajas son las que mejor se comportan. Estas densidades de poblacion dan lugar a concentraciones bajas (del orden de 0,02 por ciento en peso) de productos de microalgas en el medio de cultivo.

La concentracion previa de las microalgas antes de la recoleccion es un paso deseable para reducir el volumen de cultivo de microalgas manejado. Sin embargo, la concentracion previa es diffcil y costosa de implementar en los sistemas de acuicultura a gran escala, como sena necesario para la produccion de biocombustibles de microalgas. Excepto en la produccion de productos de microalgas de muy alto valor, la tecnologfa actual de la recoleccion de microalgas es antieconomica para la manipulacion del gran volumen de medio de crecimiento. Para que las microalgas se conviertan en una fuente economica y renovable de bajo valor, se necesitan productos de alto volumen (como los biocombustibles), y metodos mejorados de cultivo, recoleccion y concentracion de microalgas.

Se han probado numerosas tecnicas para la eliminacion de microalgas de una corriente lfquida. La filtracion es el proceso mas comun para aislar los solidos de dispersiones lfquidas, y se han utilizado o intentado utilizar muchas configuraciones de filtros con microalgas. Sin embargo muchas especies utiles de microalgas no son susceptibles de filtracion debido a su muy reducido tamano y/o a su estructura blanda y deformable que provoca la obstruccion del filtro. La patente de E.E. U.U. n° 5.490.924 describe un sistema de filtro que tiene un sistema de retrolavado y de limpieza del filtro adaptado para producir simultaneamente verticalmente movimientos alternativos redprocos y rotar para desalojar selectivamente las microalgas y otras partfculas del filtro. Este sistema es adecuado para la purificacion del agua, pero no para el aislamiento de biomasa de microalgas a gran escala.

La patente de EE. UU. n° 3.875.052 detalla un proceso en etapas multiples que comprende una etapa de concentracion previa en la que la suspension de microalgas se alimenta a lo largo de una superficie de filtracion a una elevada velocidad de contacto, seguido por filtracion, lavado y presion. Sin embargo, este proceso solo es aplicable a microalgas filamentosas y no a las microalgas unicelulares, mas pequenas.

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La patente de EE. UU. n° 6.328.165 describe un aparato de recoleccion para la acuicultura marina que utiliza un filtro de cinta continua en movimiento complejo e incorpora ciclos de lavado.

La patente de EE. UU. n° 3.951.805 es un dispositivo de filtro de cinta complicado y costoso para la recoleccion de microalgas. Hay muchas mas tecnicas de filtrado que se pueden utilizar, pero en todos ellos se debe prestar especial atencion al aclarado o la limpieza del filtro para asegurar una operacion eficiente. Si las microalgas pueden deformarse, pueden obstruir o cegar el filtro rapidamente.

La centrifugacion es otra tecnica comun de aislamiento de solidos que se cita a veces para su uso en el aislamiento de microalgas. Por ejemplo, la patente de EE. UU. n° 4.115.949 describe el cultivo y centrifugacion de microalgas para la produccion de glicerol y sustancias proteicas de valor nutritivo. La centrifugacion, la filtracion y la sedimentacion son metodos de recoleccion de microalgas que se discutieron en "A Look Back at the U. S. Department of Energy's Acuatic Species Program: Biodiesel from Algae”, NREL/TP-580-24190 (1998). Desgraciadamente el equipo de centrifugacion es demasiado caro para la etapa inicial de la recoleccion a gran escala de microalgas para productos de gran volumen y de bajo precio.

La patente de EE. UU. n° 6.332.980 describe el uso de flotacion por aire disuelto y un separador de hidrociclon para eliminar del agua los gases volatiles, plaguicidas y partfculas tales como las microalgas. Este sistema es adecuado para la purificacion del agua, pero no para el aislamiento a gran escala de biomasa de microalgas.

Tambien se ha utilizado energfa acustica para separar partfculas, incluyendo microalgas, del lfquido portador. Las patentes de EE. UU. n° 4.0554.91 y 5.626.767 describen el uso de una onda de resonancia ultrasonica para mover partfculas, incluyendo microalgas, a diferentes velocidades, permitiendolas separarse. Sin embargo, esta tecnica se basa en diferencias en las propiedades acusticas entre el solido y el lfquido, y puesto que las microalgas son en ocasiones flotantes de forma neutra, se necesitana una gran cantidad de energfa para la separacion.

La recoleccion de microalgas sobre un adsorbente que tiene una superficie hidrofoba fue descrita por Curtain, et al. en la patente de EE. UU. n° 4.554.390. Este proceso es practico en la produccion de productos de alto valor pero es demasiado costoso para la fabricacion de biocombustibles.

Las separaciones adsortivas por burbujas son un grupo de procesos utilizados en el tratamiento de una dispersion de alimentacion que comprende un lfquido portador y material hidrofobo que es de naturaleza molecular, coloidal y/o en partfculas. Este material hidrofobo se recoge selectivamente (es decir, se adsorbe o se une) en la superficie de las burbujas de forma que se las puede permitir subir a traves del lfquido portador, concentrando o separando asf el material hidrofobo del lfquido portador. La espuma resultante con partfculas recogidas se puede tratar en una entre unas cuantas maneras para colapsar la espuma y aislar las partfculas. Este importante proceso se utiliza comercialmente en una amplia gama de aplicaciones que incluyen el aislamiento de minerales y metales de la mena, la desecacion de microalgas, la eliminacion de las gotfculas de aceite de una corriente acuosa, la eliminacion de las partfculas de ceniza del carbon, la eliminacion de partfculas en las corrientes de tratamiento de aguas residuales, la purificacion del agua potable y eliminacion de tintas y adhesivos durante el reciclado del papel. Vease, por ejemplo, "Harvesting of Algae by Froth Flotation”, G. V. Levin, et al., Applied and Environmental Microbiology, volumen 10, paginas 169 - 175 (1962). Otras aplicaciones de procesos adsortivos con burbujas se describen en Adsortive Bubble Separation Techniques, Robert Lemlich, Editor, Academic Press, Nueva York, Nueva York (1972). En todas estas aplicaciones, existe la necesidad de poner en contacto eficientemente partfculas o gotfculas en una dispersion acuosa con un gas y despues unir el material hidrofobo a las burbujas. Este proceso es susceptible de corrientes de alimentacion muy grandes y se practica ampliamente como tal en la industria minera.

Para los procesos adsortivos por burbujas para separar materiales, los materiales hidrofobos comprenden el componente a separar. Hacer hidrofobo al material se denomina comunmente "acondicionar", en donde las superficies de las partfculas se tratan con productos qmmicos, u otras tecnicas que modifican selectivamente el componente a separar. En la mayona de los casos las partfculas no son inicialmente hidrofobas, y las partfculas a separar o a desecar se hacen hidrofobas para que puedan ser recogidas y separadas con un proceso adsortivo con burbujas. En otros casos, las partfculas son todas hidrofobas, y se modifica un componente para hacerlo hidrofilo con el fin de mantenerlo en la corriente acuosa.

Las microalgas son hidrofilas y por tanto la separacion adsortiva con burbujas es mmimamente eficaz en celulas de microalgas vivas enteras. Para usar la separacion adsortiva con burbujas de adsorcion, las celulas de microalgas deben ser acondicionadas para hacerlas hidrofobas.

Un ejemplo del uso del acondicionamiento con floculacion seguido de la separacion adsortiva con burbujas para recolectar microalgas se describio en la patente de EE. UU. n° 4.680.314. La patente de EE. UU. n° 6.524.486 utiliza tambien un agente floculante para producir acumulaciones de microalgas que despues se separan por flotacion usando un proceso adsortivo con burbujas. Este proceso requiere la adicion de agentes de floculacion que son caros, pueden tener problemas medioambientales, y pueden contaminar el producto o el medio de crecimiento.

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Otro metodo para hacer hidrofobas a las celulas de microalgas para utilizar la separacion adsortiva con burbujas es por "rotura celular" (tambien denominada "lisis"). Mediante la rotura de la pared celular y/o la membrana celular, los kpidos y otros componentes naturalmente hidrofobos son liberados de la celula. Estos componentes y fragmentos de celulas pueden despues recuperarse con un proceso de separacion adsortiva con burbujas.

La rotura de la celula se puede lograr mediante varios metodos que se pueden clasificar como qmmicos, ffsicos o mecanicos. Los metodos qmmicos incluyen la digestion enzimatica, solubilizacion con detergente, disolucion lipfdica con un disolvente, y tratamiento alcalino (saponificacion de lfpidos). Los metodos ffsicos incluyen choque osmotico, descompresion, sonicacion, tratamiento termico, y congelacion-descongelacion. Los metodos mecanicos incluyen trituracion, homogeneizacion a alta cizalladura y extrusion a presion. La homogeneizacion de las celulas por impulsores de alta velocidad (por ejemplo, un mezclador de cocina) es un proceso mecanicamente simple, pero requiere alta energfa y eliminacion de calor. El gran requerimiento de energfa por volumen de medio de microalgas hace que esta tecnica no sea rentable para sistemas de acuicultura a gran escala. Vease, por ejemplo, la patente de EE. UU. n° 4.931.291, cuyo contenido se incorporara a esta memoria a modo de referencia, que utiliza varios metodos de rotura celular de microalgas para producir alimento para larvas de crustaceos y mariscos.

Un proceso de rotura celular comun en la tecnica anterior utiliza una bomba para forzar la mezcla de alimentacion a alta presion a traves de una valvula de orificio restringido. La rotura celular se realiza mediante tres mecanismos diferentes: impacto sobre la valvula, elevada cizalladura del lfquido en el orificio, y subita cafda de presion en la descarga, que produce finalmente una explosion de la celula. Como un ejemplo de esto, el equipo de rotura de celulas MICROFLUIDIZER ™ de Microfluidics, Newton, MA, EE. UU., utiliza presiones de aproximadamente 345 - 2.760 bares. La patente de EE. UU. n° 6.405.948 describe un metodo para la liberacion de materiales intracelulares usando un molino de desintegracion de resonancia en el que un rotor de alta velocidad crea una serie de compresiones y descompresiones.

Las patentes de EE. UU. n° 5.776.349 y n° 6.000.551 describen que las celulas de microalgas se rompen cuando la dispersion de alimentacion de microalgas es sometida a una cafda de presion creada bombeando a traves de un orificio. Se reivindica que las cafdas de presion de 3,4 a 14 bares hacen recuperables a un aceptable porcentaje de las celulas con una separacion adsortiva con burbujas. Sin embargo, es caro bombear toda la dispersion de alimentacion, en donde el medio de cultivo puede representar mas del 99% de la masa, a estas presiones para obtener un alto porcentaje de rotura celular.

La tecnologfa de molienda fina tiene aplicacion a la rotura celular de microorganismos a escala de laboratorio. En los molinos de bolas o de esferas, las celulas se agitan en suspension con medios de molienda que son pequenas partfculas abrasivas, tales como esferas de vidrio o de ceramica. Las celulas se rompen a causa de las fuerzas de cizalladura, la trituracion entre las esferas, y las colisiones con las esferas. La patente de EE. UU. n° 5.330.913 reivindica que una suspension acuosa de celulas de Chlorella se rompe por los rapidos cambios de presion creados por un impulsor giratorio dentro de un pequeno recipiente cilmdrico sellado hermeticamente, con esferas ngidas que tienen un diametro constante de 500 a 800 micras.

Los molinos de disco horizontales o verticales, de alta energfa, emplean una camara que contiene los discos en un rotor de alta velocidad y el medio de molienda. El proceso de molienda puede hacerse por tandas o de forma continua. Este diseno se utiliza para moler pigmentos, colorantes, productos farmaceuticos, productos alimenticios, minerales, y pequenas cantidades de celulas biologicas.

La patente de EE. UU. n° 6.589.785 describe un metodo para romper las celulas congelandolas en solidos y fraccionandolas con un molino de bolas vibratorio en presencia de sustancias desnaturalizantes. En el ejemplo citado, se utilizo un dispositivo llamado DISMEMBRATOr U para fraccionar pequenas cantidades de las celulas. Cualquier proceso que requiera la congelacion de la alimentacion sena economicamente prohibitivo.

La patente de EE. UU. n° 5.374.522 reivindica un metodo para romper los microorganismos mediante el uso de energfa ultrasonica en presencia de pequenas esferas. La solicitud de patente de EE. UU. 2006/0084165 describe un metodo para romper celulas o virus. El metodo implica anadir esferas magneticas a una solucion que contiene celulas o virus, hacer vibrar las esferas magneticas e irradiar un laser sobre las esferas magneticas para romper las celulas. Tambien en este caso estas tecnicas son diffciles y costosas de implementar en sistemas de acuicultura a gran escala, como sena necesario para la produccion de biocombustible de algas. E. M. Grima, E. -H. Belarbi, F. G. Aden Fernandez, A. Robles Medina, Y. Chisti, “Recovery of microalgal biomass and metabolites: process options and economics”, Biotechnology Advances 20 (2003), 491 - 515, describen la produccion comercial de metabolitos intracelulares de microalgas que requiere lo siguiente: (1) produccion monoseptica a gran escala de la biomasa de microalgas apropiada; (2) recuperacion de la biomasa a partir de un caldo relativamente diluido; (3) extraccion del metabolito de la biomasa; y (4) purificacion del extracto crudo.

La patente de EE. UU. n° 5.951.875 se refiere a un procedimiento y sistema para recuperar carotenoides mixtos a partir del alga Dunaliella salina. Las celulas recolectadas se rompen, tfpicamente haciendo circular la suspension de algas a alta presion a traves de un lazo de bombeo. Las celulas pueden despues desecarse mediante tecnicas de separacion adsortiva con burbujas, incluyendo un circuito de flotacion de espuma que tiene una zona de desbaste y

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una zona de concentracion. Si se desea una mayor concentracion, el concentrado de algas puede ser filtrado mecanicamente en una unidad de microfiltracion de flujo cruzado en ausencia de agentes floculantes con una perdida sustancialmente nula de carotenoides en el permeado. Se describen varios metodos para extraer carotenoides mixtos y otros componentes de las algas, incluyendo extraccion con gas denso, y extracciones con aromatizantes naturales y sinteticos y aceites comestibles.

SUMARIO DE LA INVENCION

Se describen metodos para la concentracion de biomasa de microalgas mediante la rotura de dispersiones acuosas de celulas de microalgas por molienda, seguida por la separacion adsortiva con burbujas, como se define en la reivindicacion 1a independiente y en las reivindicaciones 2a a 9a dependientes de la misma.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La FIGURA 1 es un diagrama de bloques de la invencion que muestra las etapas para el acondicionamiento de una dispersion de alimentacion de microalgas seguido de la separacion adsortiva con burbujas.

La FIGURA 2 es una vista frontal de una posible configuracion de un molino vibratorio horizontal. La dispersion de alimentacion de microalgas entra en el punto de alimentacion 1 del molino vibratorio horizontal 5. El molino se hace vibrar por medio del motor de accionamiento 2 con pesos excentricos 3 montados sobre los ejes del motor. El molino vibratorio horizontal 5 esta unido a un bastidor 6 que esta montado sobre los muelles 7. La accion rotatoria de los pesos excentricos 3 hace que oscilen el molino vibratorio horizontal 5 y el bastidor 6, vibrando asf la carga de medio de molienda 9, chocando con las microalgas y rompiendolas. La dispersion de microalgas acondicionadas sale de la descarga del molino 4.

La FIGURA 3 es una vista lateral de una posible configuracion de un molino vibratorio horizontal. El montaje del motor de accionamiento 2 y de los pesos excentricos 3 se muestra claramente en esta vista.

La FIGURA 4 es una vista lateral de una posible configuracion de un molino vibratorio vertical. La dispersion de alimentacion de algas entra en el punto de alimentacion 10 del molino vibratorio vertical 11. Este molino vibratorio vertical es activado por el motor de accionamiento 12 con el peso excentrico 13 montado en el eje. El molino vibratorio vertical 11 esta montado sobre muelles 14. La accion de rotacion de los pesos excentricos 13 hace que el molino vibratorio vertical 11 oscile, vibrando asf la carga de medio de molienda 15 y chocando con las microalgas y rompiendolas. La dispersion acuosa de microalgas acondicionada sale del molino en el punto de descarga 16.

La FIGURA 5 es una vista lateral de un molino de bolas de alta velocidad 17. La dispersion de alimentacion de microalgas entra en el punto de alimentacion 18. El motor de accionamiento 19 hace girar los discos 20 que agitan el medio de trituracion 21 y rompe las celulas de microalgas contenidas en la dispersion de alimentacion. La dispersion acuosa de microalgas acondicionadas sale del molino en el punto de descarga 22.(Comparativo).

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

Se describen procedimientos para concentrar biomasa de microalgas rompiendo las celulas de microalgas mediante molienda seguida de separacion adsortiva con burbujas. En tales procesos, la dispersion acuosa de la alimentacion de microalgas se pasa primero a traves de un molino de trituracion. La dispersion de la alimentacion de microalgas consiste en un lfquido portador y las celulas de microalgas. El lfquido portador puede ser agua, salmuera, agua de mar, soluciones acuosas, medio de cultivo para las microalgas o reactivos o una combinacion de cualquiera de ellos. El lfquido portador puede contener nitrogeno, fosforo, hierro, y otros fertilizantes usados en la tecnica. La dispersion de la alimentacion de microalgas puede ser suministrada directamente desde una zona de crecimiento o desde un proceso anterior. Esta zona de crecimiento puede ser natural o cultivada. Las microalgas se pueden cultivar en estanques abiertos o en biorreactores. Floraciones naturales de microalgas u otras pueden servir como fuente de alimentacion de la dispersion. Algunos procesos pueden concentrar previamente las microalgas dentro de la zona de crecimiento, reduciendo asf el volumen que se ha de acondicionar, y por tanto los costes.

Las microalgas pueden ser cualquier especie de microalgas que se desee separar del lfquido de transporte. Entre estas especies se incluyen, pero sin limitarse a ellas, Anabaena, Ankistrodesmus falcatus, Botryococcus braunii, Chaetoceros gracilis, Chlamydomonas reinhardtii, Chlorella vulgaris, Chlorella pyrenoidosa, Chlorococcum littorale, Cyclotella cryptica, Dunaliella salina, Dunaliella tertiolecta, Dunaliella viridis, Euglena gracilis, Isochrysis galbana, Nannochloris, Nannochloropsis salina, Navicula saprophila, Neochloris oleoabundans, Nitzschia laevis, Nitzschia alba, Nitzschia communis, Nitzschia paleacea, Nitzschia closterium, Pleurochrysis carterae, Porphyridium cruentum, Prymnesium, Pseudochoricystis ellipsoidea, Scenedesmus obliquus, Scenedesmus quadricauda, Scenedesmus acutus, Scenedesmus dimorphus, Skeletonema costatum, Spirogyra, Spirulina, Synechoccus, Amphora, Fragilaria, Schizochytrium, Rhodomonas, y variedades de estas y otras especies de microalgas modificadas geneticamente. Se ha de entender que una razon para la separacion de microalgas puede ser para limpiar el lfquido portador en vez o ademas de la produccion de biomasa de microalgas.

Una etapa inicial en un proceso de este tipo es el acondicionamiento de las microalgas rompiendo mecanicamente las celulas. Sin desear vincularse a ninguna teona, se cree que la rotura celular expone las partfculas o superficies hidrofobas que las hacen susceptibles de recoleccion y extraccion de agua mediante un proceso de separacion adsortiva con burbujas. El metodo de rotura mecanica del proceso no utiliza ni introduce productos qmmicos en el proceso de acondicionamiento y recoleccion ni requiere calentamiento, enfriamiento ni congelacion de la dispersion

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de microalgas. La rotura de las microalgas por el proceso del presente texto utiliza tecnologfas de molienda en presencia de un medio de molienda abrasivo. Debido a la naturaleza de la molienda, hay muchos parametros para el control que permiten una molienda precisa.

Los molinos de trituracion se utilizan comunmente para reducir los tamanos de partfculas de materiales solidos. Estos tipos de materiales pueden variar desde minerales a pigmentos en colorantes, a solidos qmmicos y polvos. Las celulas de microalgas no son duras como son los minerales, y por tanto la energfa requerida para romperlas es comparativamente baja. El tamano ffsico de las celulas de microalgas es tambien bastante uniforme a diferencia de las suspensiones o lodos minerales, en los que es normal una amplia variacion en el tamano de las partfculas. Tambien se prefiere que los cuerpos de algas sean solamente rotos, y no se desintegren, porque partfculas mas pequenas son capturadas menos eficientemente por el proceso de separacion adsortiva con burbujas.

En la industria de los minerales, la mena se tritura para liberar los minerales de interes de la roca de transporte. Por lo general, son grandes tambores giratorios con el medio de molienda levantado y rodado dentro de los molinos. Las suspensiones de lfquido portador y partfculas de mineral se introducen en un extremo del tambor y fluyen a traves del mismo de manera que chocan por el volteo y la rotacion de la carga de medio de molienda. El tiempo de residencia y la probabilidad de choque con suficiente energfa de rotura suministrada por el impacto determina el grado de trituracion que tiene lugar. Estos son dispositivos de impacto de alta energfa, de molienda de baja frecuencia. Estos dispositivos son utiles para el procesamiento de grandes volumenes de material que tfpicamente se encuentran en aplicaciones mineras. En el area de la molienda fina, en vez de usar choques de baja frecuencia y alta energfa para realizar la molienda (miles de impactos por minuto) se usan impactos de baja energfa. En este metodo de molienda, se controlan las caractensticas de los medios de molienda, la frecuencia, la amplitud y el tiempo de residencia del material a moler. Con estos controles, se puede evitar el exceso de molienda de las partfculas, que puede hacer que el material sea diffcil de recuperar.

Del mismo modo, mediante un control preciso, las celulas de microalgas se pueden romper sin una desintegracion celular excesiva por la accion de los medios de molienda, haciendo asf hidrofobos a los cuerpos de microalgas, pero suficientemente grandes como para ser capturados de manera eficiente por las burbujas. De esta manera, se pueden recolectar sobre las burbujas y desecarlas con un proceso adsortivo con burbujas. Los controles precisos ofrecidos por las tecnologfas de molienda en medios evita la molienda en exceso que crea partfculas extremadamente pequenas de contenido de celulas que son mas diffciles de recuperar. Tambien pueden minimizarse las celulas rotas, ya que pueden representar una perdida si no se rompen en otra parte. Las tecnologfas de molienda se limitan a molinos vibratorios que contienen medios de molienda. Este proceso de molienda es eficiente energeticamente, ya que utiliza una frecuencia armonica para hacer vibrar el molino y su carga de alimentacion y medio de trituracion. Los molinos vibratorios tienen la ventaja de generar mucho mayor impacto o fuerzas de molienda que los molinos de bolas u otros molinos similares que se basan en la fuerza de gravedad generada al caer las bolas o varillas que chocan con el material que se ha de moler. Los molinos vibratorios no estan limitados por la gravedad y pueden generarse fuerzas de impacto mucho mayores por la rapida vibracion de una camara de trituracion accionada por un motor. Unos impactos mucho mayores y mas frecuentes en el material se traducen en una molienda mas rapida y mas fina. Debido a la alta eficiencia de la rotura celular, el tamano del equipo necesario para procesar una dispersion de alimentacion es mucho menor que un sistema que utiliza un rotor accionado por motor.

Sorprendentemente, los grandes sistemas de molienda vibratorios destinados a la molienda por via humeda de material grande, irregular, en partfculas solidas, tales como minerales y menas metalicas, pueden ser modificados para moler dispersiones lfquidas de microalgas microscopicas. Ademas, se observo con sorpresa que el uso de sistemas de molienda vibratorios con algas produjo simplemente algas rotas en vez de algas completamente desintegradas, usando un equipo que fue disenado para moler partfculas solidas de mena. Por lo tanto, la distribucion del tamano de partfculas de las microalgas rotas es suficientemente uniforme de forma que la separacion adsortiva con burbujas es un proceso efectivo para concentrar las celulas rotas y el contenido de la celula. Este nuevo uso de este equipo vibratorio de molienda se ha hecho posible por la modificacion del equipo para acomodar medios de molienda mas finos y para permitir la alimentacion lfquida continua y la recoleccion del producto lfquido. La separacion de la dispersion de microalgas acondicionada a partir de medios de molienda se lleva a cabo de una o mas formas. Se puede utilizar una pantalla o filtro para confinar el medio en el molino de trituracion (como se hace comunmente con la molienda de solidos) permitiendo al mismo tiempo que pase a su traves el lfquido de microalgas acondicionado. A diferencia de la molienda de solidos, la gravedad espedfica de las partfculas de microalgas es proxima a la del lfquido de transporte, mientras que el medio de molienda es mucho mas pesado, y por lo tanto se puede utilizar un tubo de descarga vertical o inclinado hacia arriba en el puerto de salida del molino vibratorio para permitir la sedimentacion del medio y el rebose del lfquido. Esta seccion de descarga del molino esta disenada de forma que el flujo de lfquido hacia arriba es mas lento que el flujo necesario para flotar o llevarse el medio de molienda mas denso. De esta manera los solidos del medio se sedimentan de nuevo en el molino de trituracion mientras que el producto de microalgas acondicionado menos denso se descarga del molino. Cualquiera o ambos de estos metodos para la separacion de medio y de producto lfquido pueden utilizarse con el aparato de molino vibratorio modificado descrito en el presente texto. Adicionalmente, se puede dejar que algunos o todos los medios salgan del molino para ser separados en una o mas piezas del equipo y despues reciclados al lado

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de la alimentacion del molino. Tal equipo de separacion podna ser un filtro, un tanque de sedimentacion, un hidrociclon, una centnfuga, y similares.

Los ejemplos de grandes molinos vibratorios adecuados y sus fabricantes incluyen los molinos VIBRO-ENERGY™ de Sweco, Florence, KY; los molinos VIBRA-DRUM™ de General Kinematics, Crystal Lake, IL; tecnologfas vibratorias de Carrier Vibrating Equipment, Inc., Louisville, KY; y el molino vibratorio de energfa cinetica de Micro Grinding Systems, Little Rock, Arkansas.

El molino vibratorio puede orientarse bien sea verticalmente o bien horizontalmente. En un diseno horizontal tfpico, una o varias camaras tubulares que contienen el medio de trituracion se montan en muelles en un bastidor de soporte. Un motor con uno o varios pesos excentricos esta unido de manera que la vibracion causada por la rotacion del peso o los pesos se transfiere al molino y la carga de alimentacion y de medio de molienda. La carga de medio de molienda puede cambiarse en tamano o cantidad para cambiar las caractensticas de la molienda, aunque tfpicamente la carga podna rellenar la mitad del volumen de la camara en el molino. Ademas, la velocidad del motor y la masa del peso de rotacion se pueden cambiar para modificar el movimiento del molino. En una operacion disenada apropiadamente, la carga de medio de molienda gira alrededor del eje del tubo, trepando por un lado del tubo y cayendo en cascada volviendo a la parte inferior del tubo.

Un molino vibratorio vertical es tfpicamente un tambor vertical, montado sobre muelles que se activa mediante un motor y uno o varios pesos excentricos montados en el tambor vertical. En un molino adecuadamente disenado la carga de medio de trituracion circulara de una manera vertical, hundiendose en el centro y elevandose en el penmetro del tambor. La dispersion de alimentacion podna entrar en la parte inferior, y la dispersion acondicionada puede ser extrafda de la parte superior, habiendo atravesado el molino y por lo tanto la carga de medio de molienda vibratoria. Los molinos vibratorios pueden tambien ser disenados con camaras que utilizan por ejemplo configuraciones toroidales o en espiral.

La molienda vibratoria es muy efectiva, ya que utiliza una frecuencia armonica para hacer vibrar el molino y su carga de alimentacion y medio de trituracion. El movimiento del medio en un molino vibratorio es muy pequeno, de forma que un alto porcentaje de la energfa se dirige al esfuerzo de molienda. Una vez que el generador de movimiento esta a la velocidad de funcionamiento, la inercia de los pesos excentricos rotatorios reduce en gran medida el consumo de potencia requerida para mantener esta velocidad. En consecuencia, se requiere un consumo de energfa muy bajo por unidad de producto molido producido. Por tanto el tamano del equipo necesario para procesar una dispersion de alimentacion es mucho menor que un sistema que utiliza un impulsor rotatorio de alta velocidad. Un bajo consumo de energfa es imprescindible en la produccion de biomasa de microalgas para la fabricacion de biocombustibles.

Las vibraciones en el molino vibratorio pueden ser generadas por un dispositivo de momento o electricamente o acusticamente. La frecuencia de vibracion del molino se puede variar desde 50 ciclos por minuto hasta miles de ciclos por minuto. Alternativamente, pueden utilizarse ondas ultrasonicas para generar las vibraciones.

El molino vibratorio comprende una camara llena de un medio de molienda solido que se hace vibrar. La camara puede ser de cualquier forma y puede estar hecha de cualquier material de construccion aceptable. Los materiales de construccion adecuados incluyen poli(cloruro de vinilo) ("PVC"), polietileno de alta densidad ("HDPE"), acero, otros metales, vidrio, ceramica, etc. Ademas, la camara puede estar forrada con materiales resistentes al desgaste reemplazables tales como, pero sin limitarse a ellos, HDPE, ceramica, acero o caucho.

El molino vibratorio puede hacerse funcionar por tandas o de modo continuo, aunque se prefiere una operacion continua. La rotura de las celulas es funcion de la probabilidad de que las celulas choquen con el medio de molienda, y esta es funcion de la cantidad y tamano del medio de molienda y del tiempo de residencia o tiempo que las celulas estan en el molino. Para una operacion continua, el tiempo de residencia en el molino vibratorio se puede variar controlando la velocidad de alimentacion al molino y el volumen de la camara. Si se hace funcionar en modo por tandas, el tiempo de residencia es funcion del tiempo de funcionamiento para una tanda.

El medio de molienda es la sustancia a traves de la cual se transmite la fuerza del molino al sustrato que se ha de moler. La energfa cinetica almacenada en el medio cuando se esta moviendo se convierte en energfa mecanica cuando alcanza al sustrato. El medio de molienda puede comprender uno o mas tipos de solidos que incluyen, pero sin limitarse a ellos, arena, sal, cuarzo, diamantes o esferas, bolas, varillas o cilindros de cualquier material tal como, pero sin limitarse a ellos, vidrio, material plastico, ceramica, granate, corindon, sflice, alumina, circonia (incluyendo oxido de circonio fundido, silicato de circonio sinterizado, oxido de circonio de alta densidad, oxido de circonio de tierras raras estabilizado, y oxido de circonio estabilizado con itrio), titania, carburo de tungsteno, carburo de boro, agata, carburo de silicio, nitruro de silicio, zafiro, rubf, circonio, acero, hierro, partfculas magneticas o cualquier material que se encuentra que consigue el grado de rotura deseado. El tamano de partfcula del medio de molienda puede ser muy espedfico o variar sobre una distribucion de tamanos. El tamano del medio puede variar desde esferas muy pequenas de malla 140/230 (63 - 105 micras) a bolas grandes de 30 mm. El tamano depende de las caractensticas de las microalgas que se han de romper, y el tipo de molino utilizado. Como ejemplo, las diatomeas son mas duras que las microalgas sin paredes celulares, y por lo tanto pueden requerir diferentes medios de

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molienda. La Dunaliella salina tiene una membrana celular pero no tiene pared celular, por lo que es mas facil de romper. Se requiere que el medio de molienda choque con las celulas con energfa suficiente para romperlas. Los propios medios de molienda pueden erosionarse, y por lo tanto se reduciran de tamano, por lo que a menos que toda la carga de medio de molienda se sustituya periodicamente, habra una gama de tamanos dentro del molino en cualquier momento dado. Una vez que el medio de molienda se haya convertido en suficientemente pequeno como para que pueda pasar a traves del tamiz o para ser arrastrado por el lfquido portador, fluira con la descarga.

La rotura de celulas de microalgas por los metodos de molienda descritos en el presente texto produce dispersiones de microalgas acondicionadas que son especialmente aptas para la concentracion por los metodos de separacion adsortiva con burbujas conocidos en la tecnica. Dado que estos metodos de molienda y procesos de separacion adsortiva con burbujas se pueden realizar con altas velocidades de flujo, la invencion es util en la produccion economica de biomasa de microalgas. La invencion hace uso de un aparato para la separacion adsortiva con burbujas conocido generalmente como una celda de flotacion.

Las patentes de EE. UU. n° 4.938.865 y 5.332.100 describen un proceso de separacion adsortiva con burbujas y un aparato (comunmente conocido como una "celda de Jameson") en donde una alimentacion de dispersion acuosa de partfculas entra en la parte superior de un conducto vertical (tubo de descenso) y pasa a traves de una placa de orificios para formar un chorro de lfquido a alta velocidad. Un gas, normalmente aire introducido en el espacio de cabeza del tubo de descenso, se dispersa en la mezcla a medida que el chorro de lfquido choca con una columna de espuma dentro del tubo de descenso. El volumen dentro del tubo de descenso se denomina zona de recogida, en la que la mayor parte de las partfculas se adsorben en la superficie de las burbujas. La dispersion de gas-lfquido- partfculas resultante sale por la parte inferior del tubo de descenso a la zona de separacion (tubena de ascenso), donde las burbujas se separan de las colas (agua y materiales no adsorbidos). En la zona de separacion, la dispersion de gas-lfquido-partfculas tiene un tiempo de residencia suficiente para permitir la coalescencia de las burbujas diminutas con las partfculas recogidas (permitir que se combinen y aumenten) y que asciendan a la superficie del lfquido formando una espuma flotante rica en partfculas en la zona de espuma. La espuma se recoge dejandola flotar lo que la permite flotar al exterior al penmetro del aparato y rebosar en una artesa abierta (traves de recoleccion). En estas patentes se hacen provisiones para incorporar el lavado de la espuma en la zona de espuma mediante la introduccion de un lfquido sobre la espuma desde arriba creando asf un flujo de lfquido hacia abajo neto y lavando la ganga arrastrada (materia solida no deseada) y las partfculas no adsorbidas fuera de la espuma. Este lavado produce una espuma mas pura, y por tanto una separacion mas selectiva. La utilidad de la celda de flotacion de Jameson para la concentracion de microalgas se describio en las patentes de EE. UU. n° 5.776.349 y 5.951.875. En esta tecnica anterior las dispersiones de microalgas se rompieron mediante el empleo de bombas de alta presion.

En las celdas de flotacion en columna tales como MICROCEL™, patentes de EE. UU. n° 4.981.582 y 5.167.798, la celda de columna Deister, patente de EE.UU. n° 5.078.921, y en la columna de flotacion de flujo en lazo en etapas multiples (MSTLFLO), patente de EE. UU. n° 5.897.772, las zonas de recoleccion, de separacion y de espuma y lavado de la espuma se combinan en un tanque cilmdrico alto, que es menos eficaz y de construccion mas costosa. En estas celdas de flotacion en columna, la espuma de la parte superior de la columna rebosa a un canalizo exterior que rodea la columna.

Las celdas mecanicas de flotacion emplean normalmente un mecanismo de rotor y estator para la induccion de gas, generacion de burbujas, y circulacion de lfquido proporcionando asf la burbuja y la colision de partfculas. La relacion de altura a diametro del deposito, denominada "relacion de aspecto", vana por lo general de aproximadamente 0,7 a 2. Generalmente, estan dispuestas en serie cuatro o mas celulas cada una de las cuales tiene un mecanismo de rotor y estator montado en el centro. La dispersion de lfquido y partfculas se alimenta en la celda y el aire es aspirado en ella por medio de un agitador de eje hueco. La corriente de aire se rompe por el impulsor de rotacion, de modo que se emiten pequenas burbujas desde el extremo de las palas del impulsor. Tambien puede utilizarse una soplante auxiliar para proporcionar un flujo de gas suficiente a la celda. Las burbujas en ascenso junto con partfculas unidas forman una capa de espuma en la parte superior de la superficie del lfquido. La capa de espuma rebosa o se retira mecanicamente de la parte superior. Los componentes que no estaban a flote se retiran de la parte inferior de la celda. Las celdas de flotacion mecanicas se utilizan a menudo en sistemas de procesamiento de mineral, no obstante tienen la desventaja de los grandes requerimientos de espacio y del elevado consumo de energfa.

Por ejemplo, las patentes de EE. UU. n° 4.425.232 y 4.800.017 describen la separacion por flotacion mecanica utilizando una celda de flotacion provista de un conjunto de rotor-estator sumergido en una suspension y en el que las palas del rotor agitan la suspension mezclando intensamente los solidos y el lfquido, e introduciendo aire en la mezcla para la aireacion y la generacion de espuma en la superficie del lfquido. Las partfculas de minerales se adhieren a las burbujas de aire portadoras que flotan de forma natural y forman la espuma, siendo este el mecanismo eficaz para la recuperacion de mineral. La espuma flotante se retira de la parte superior de la suspension junto con las partfculas de mineral anadidas, que se recuperan a medida que la espuma se colapsa y se deshidrata.

Los procesos que se acaban de describir son aplicables a la acuicultura de microalgas, asf como a las floraciones de algas de origen natural que pueden ocurrir en oceanos, lagos u otros cursos de agua. Los ejemplos de las

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floraciones de algas que se presentan en el oceano incluyen, pero sin limitarse a ellos, las microalgas que producen la marea roja.

Los procesos para el acondicionamiento y la concentracion de microalgas se describen con mas detalle con ayuda de los siguientes Ejemplos ilustrativos.

EJEMPLOS

Ejemplo 1: Rotura continua de microalgas usando un molino vibratorio.

Se llevaron a cabo una serie de pruebas con ambos tipos de molino vibratorio, horizontal y vertical. Los molinos fueron construidos de tubo de PVC de 1,27 cm, 1,90 cm y 2,54 cm. Las longitudes variaron de 30,48 cm a 45,72 cm para variar los tiempos de residencia. Se utilizo una bomba de engranajes de velocidad variable, para alimentar el molino con dispersiones acuosas de microalgas. Las velocidades de alimentacion variaron de 100 mL por minuto a 300 mL por minuto para variar asf los tiempos de residencia. La especie de microalgas utilizada fue Dunaliella salina, y la poblacion de la alimentacion vario de 110.000 a 240.000 celulas por mL. La configuracion horizontal fue similar a la FIGURA 2 y la FIGURA 3. La velocidad del motor de 1/40 caballos de fuerza que acciona el peso excentrico se podfa variar entre 200 RPM y 5000 RPM. Los pesos excentricos se variaron de 20 gramos a 70 gramos. La arena de sflice de grano 30 fue utilizada como medio de molienda.

La dispersion de alimentacion entra por un extremo del tubo y, a medida que se desplaza por la longitud del tubo, es sometida a la carga de vibracion y al mezclado del movimiento en cascada. La dispersion de entrada procesada sale por el otro extremo del tubo. Como ejemplo de la eficiencia, un tiempo de residencia de 30 segundos con una frecuencia de vibracion de 5.000 ciclos por minuto da como resultado 2.500 impactos para cada partfcula de medio de molienda contenido en el molino.

Se obtuvieron los recuentos de celulas de microalgas usando un hemacitometro y un microscopio en la alimentacion al tubo y la descarga del tubo. En esta serie de pruebas, la rotura de las celulas vario de 11% a 43% en un solo paso. Los tiempos de residencia dentro de los tubos vario de 7,5 segundos a 54 segundos. Aunque habfa numerosas variables posibles, la velocidad de alimentacion y el diametro del molino fueron los de mayor influencia en el cambio de la tasa de rotura de las microalgas. Estos resultados (Tabla 1) indican que un molino vibratorio de bolas funcionando a tiempos de residencia optimizados puede lograr la eficiencia de rotura celular deseada. La dispersion de microalgas rotas se concentro de manera efectiva mediante la separacion adsortiva con burbujas en una celda de flotacion por espuma.

Tabla 1.

N° de prueba

Configuracion del molino Veloc. de alim. (mL/min) Volumen del molino (cm3) RPM Tiempo de residencia (s) Rotura de celulas

1

Horiz. 300 140 5.000 18,1 11%

2

Horiz. 220 309 5.000 54,8 13%

3

Horiz. 200 245 5.000 47,7 14%

4

Horiz. 300 57 5.000 7,5 33%

5

Horiz. 200 245 5.000 47,7 43%

6

Horiz. 175 38 5.000 8,5 26%

7

Vert. 170 175 5.000 18,5 36%

8

Vert. 120 100 5.000 15,0 11%

Ejemplo 2: Rotura continua de microalgas usando un molino de esferas agitado. (Comparativo)

Se construyo un molino utilizando el diseno de rotor - estator de la FIGURA 5 usando catorce discos de polipropileno de 18 cm de diametro y 0,95 cm de espesor. Los discos fueron espaciados en el rotor a intervalos de 3,8 cm. La camara del molino fue construida a partir de tubo de PVC Schedule-40 de 20 cm de diametro interior, con una longitud de acabado de 102 cm. La camara de molienda se cargo con 4,5 kg de medio de molienda (esferas de vidrio n° 6, malla 50/70, 210 - 297 micras) que le dan un volumen de lfquido efectivo de 9,2 litros. Los discos se hicieron girar mediante un motor electrico a 200 RPM. La especie de microalgas utilizada fue Dunaliella salina, y la poblacion de la alimentacion vario de 460.000 a 650.000 celulas por mL. Los resultados (Tabla 2) indican que un molino de esferas agitado que funciona a tiempos de residencia optimizados puede conseguir el grado deseado de rotura celular necesaria para la separacion adsortiva con burbujas.

Tabla 2

Numero de prueba

Veloc. de alim. (mL/s) Tiempo de residencia (min) Rotura de celulas

1

74 2,1 55%

2

128 1,2 49%

3

202 0,76 11%

5 Ejemplo 3: Molienda por tandas de microalgas usando un molino de esferas vibratorio.

Este ejemplo muestra el efecto del tamano de las esferas en la molienda de microalgas con molino de esferas vibratorio. A un tubo de ensayo de material plastico de 15 mL se anadieron 3 mL de esferas de vidrio con 6 mL de cultivo acuoso salino de microalgas Dunaliella salina. El recuento inicial de celulas para el cultivo fue de 1.540.000 de celulas por mL. El tubo se tapo y se hizo vibrar en un mezclador de vortice en el ajuste alto durante un 10 determinado penodo de tiempo, y entonces se tomo un recuento de celulas para evaluar la rotura celular. Los resultados del recuento de celulas frente al tiempo se resumen en la Tabla 3. No se produjo rotura de celulas en ausencia de esferas. Los datos sobre los tamanos de las esferas se dan en la Tabla 4. Este ejemplo muestra la ventaja de utilizar esferas mas pequenas para obtener una molienda de las microalgas mas rapida bajo estas condiciones.

15

Tabla 3

Tiempo (min)

Esfera n° 5 Esfera n° 6 Esfera n° 8 Esfera n° 10 Esfera n° 12

0,0

1.540.000 1.540.000 1.540.000 1.540.000 1.540.000

0,5

1.010.000 950.000 730.000 270.000 250.000

1,0

700.000 520.000 390.000 20.000 70.000

1,5

310.000 400.000 250.000 10.000 0

2,0

170.000 120.000 80.000 0 0

2,5

160.000 140.000 70.000 0 0

3,5

40.000 20.000 0 0 0

Tabla 4

20

Esfera n°

Malla Tamano Micras Milfmetros Pulgadas

5

40/50 Grande 297 - 420 0,297 - 0,420 0,0117 - 0,0165

6

50/70 Medio 210 - 297 0,210 - 0,297 0,0083 - 0,0117

8

70/100 Medio 149 - 210 0,149 - 0,210 0,0059 - 0,0083

10

100/170 Fino 88 - 149 0,088 - 0,149 0,0035 - 0,0059

12

149/230 Extra fino 63 - 105 0,063 - 0,105 0,0025 - 0,041

Ejemplo 4: Molienda por tandas de microalgas usando un molino vibratorio.

Este ejemplo muestra la utilidad del molino vibro-energfa de baja amplitud SWECO M 18/5 de camara multiple, que utiliza un generador de movimiento de % de HP y angulo de avance de 30 grados. A una camara de 473 mL se 25 anadieron 910 gramos de esferas de vidrio secas y la cantidad especificada de cultivo acuoso salino de microalgas Dunaliella salina. Los resultados del recuento de celulas frente al tiempo se resumen en la Tabla 5.

Tabla 5

Tiempo (min)

Esfera n° 5 cultivo 276 g Esfera n° 8 cultivo 292 g Esfera n° 12 cultivo 347 g

0

200.000 168.000 198.000

0,5

110.000 110.000 190.000

1,0

89.000 71.000 163.000

1,5

40.000 35.000

2,0

89.000

2,5

35.000 38.000

3,0

78.000

3,5

26.000 23.000

4,0

30.000

30

Ejemplo 5: Flotacion con espuma de la dispersion de microalgas acondicionada.

Una salmuera que contiene una dispersion de 0,02% de Dunaliella salina se proceso en un molino de esferas agitado como se describe en el Ejemplo 2 para romper las celulas y despues se trataron en una celda de flotacion de Jameson. La celda de Jameson terna una relacion de diametro de tubo de descenso a diametro del orificio de 8,6 y 35 una relacion de diametro de la celda global al diametro del tubo de descenso de 5. La Jg de la celda era 0,44 cm/s.

5

10

15

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La velocidad del chorro era 21,5 m/s. La velocidad superficial del tubo de descenso era de 0,20 m/s y el tiempo de residencia del descenso era 15,1 s. La relacion de aire a alimentacion era 0,52. La fraccion de productos de celulas de algas en la espuma era 0,4% sobre una base libre de gas.

La espuma generada durante el experimento se recolecto y se volvio a procesar en la misma celda de Jameson para concentrar aun mas los materiales hidrofobos. El Jg de la celula era 0,29 cm/s. La velocidad del chorro era de 11,9 m/s. La velocidad superficial en el tubo de descenso era 0,14 m/s y el tiempo de residencia en el tubo de descenso era 21,7 s. La relacion de aire a alimentacion era 0,49. La fraccion de productos de celulas de algas en la espuma fue el 8,3% sobre una base libre de gas.

Ejemplo 6: Molienda continua de microalgas usando un molino vibratorio.

Este ejemplo muestra la utilidad del diseno del molino VibroKinetic Energy Grinding Mill de Micro Grinding Systems. La prueba se realizo en un molino de laboratorio Modelo 624 con una camara de molienda de acero inoxidable, tubular, de 15,2 cm por 66 cm, que usa un motor vibratorio de 5/8 HP operando a un 60% de potencia. La frecuencia vibracional era 1.750 RPM y la amplitud orbital era 4,8 mm, dando como resultado una fuerza de molienda de 586 kg. A la camara de molienda de 12 litros se anadio la cantidad especificada de medio de molienda (varillas de acero, esferas de vidrio, arena o cilindros de circonia). Aproximadamente 9 litros de cultivo salino de microalgas Dunaliella salina se bombearon en la parte superior de un extremo del molino de vibracion a una velocidad de 900 mL/min y se dejaron salir a traves de un tamiz desde la parte inferior del extremo opuesto por gravedad. Se tomaron muestras representativas del material de alimentacion y el producto de molienda combinado. La alimentacion se paso a traves del molino un total de tres veces. El recuento de celulas de microalgas frente a los pases a traves del molino se resume en la Tabla 6. Este ejemplo muestra la eficacia de un molino vibratorio de baja energfa para la rotura de las celulas de microalgas consiguiendo por ejemplo un 95% de rotura de celulas en tres pases usando medio de molienda de esferas de vidrio esmerilado.

Tabla 6

Pases por el molino

Varillas de acero (45,4 kg) Esferas de vidrio malla 20/30 (13,6 kg) Arena, malla 20 (12,26 kg) Circonia, cilindros de 6,35 mm (25 kg)

0 (alimentacion)

1.250.000 860.000 759.000 880.000

1

520.000 200.000 250.000 540.000

2

250.000 70.000 105.000 460.000

3

150.000 40.000 10.000 330.000

Claims (5)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento continuo para recuperar y concentrar componentes valiosos de las microalgas, comprendiendo el procedimiento:

   a. obtener microalgas de una fuente de las mismas,

   b. romper las microalgas mediante agitacion en presencia de partfculas solidas para dar una suspension de microalgas acondicionadas, y

   c. tratar la suspension de microalgas acondicionadas resultante con un procedimiento de separacion adsortiva con burbujas para formar una corriente rica en biomasa de algas y una corriente empobrecida en biomasa de algas,

   el procedimiento continuo que comprende ademas:

   despues de (b) pero antes de (c), separar las partfculas solidas para producir una suspension de microalgas acondicionada;

   en donde la rotura de las microalgas comprende poner en contacto mtimamente las microalgas y las partfculas solidas mediante vibracion;

   en donde la rotura de microalgas ocurre en un molino vibratorio; y en donde el molino vibratorio es un molino vibratorio horizontal o vertical.
2. 2. El procedimiento continuo segun la reivindicacion 1, en el que la suspension de microalgas acondicionada se trata mediante flotacion por espuma.
3. 3. El procedimiento continuo segun la reivindicacion 2, en el que la flotacion por espuma se realiza en una celda de Jameson.
4. 4. El procedimiento continuo segun la reivindicacion 1, en el que las microalgas son Dunaliella.
5. 5. El procedimiento continuo segun la reivindicacion 1, en el que las microalgas entran en el proceso a una velocidad superior a 1.850 litros por minuto de dispersion de microalgas.