FR3056600A1 - Dispositif d'exposition a la lumiere d'une solution algale, photobioreacteur et procede de demarrage associes - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un dispositif d'exposition à la lumière d'une solution algale, pour un photo-bioréacteur, ce dispositif d'exposition comprenant un support plan (6, 61, 62) comprenant au moins une ouverture (610, 620) apte à accueillir au moins une manche (5), la manche (5) étant en matériau souple, étanche aux liquides et translucide, et comprenant une extrémité ouverte apte à accueillir un manchon (10), le manchon étant translucide et agencé pour obturer et fixer ladite manche au support, caractérisé en ce que le dispositif d'exposition admet une flottabilité positive dans l'eau. L'invention a également pour objet un photobioréacteur doté d'un tel dispositif et un procédé de démarrage d'un tel photo-bioréacteur.
Description
056 600
59114 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication :
(à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national
COURBEVOIE ©IntCI8: C 12 M 1/00 (2017.01)
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION
A1
| ©) Date de dépôt : 27.09.16. | (© Demandeur(s) : SUEZ GROUPE Société par actions |
| (© Priorité : | simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : DUONG FREDERIC. | |
| ©) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 30.03.18 Bulletin 18/13. | |
| (© Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | (73) Titulaire(s) : SUEZ GROUPE Société par actions sim- |
| apparentés : | plifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | © Mandataire(s) : CABINET ARMENGAUD AINE. |
DISPOSITIF D'EXPOSITION A LA LUMIERE D'UNE SOLUTION ALGALE, PHOTOBIOREACTEUR ET PROCEDE DE DEMARRAGE ASSOCIES.
FR 3 056 600 - A1 (3/) L'invention se rapporte à un dispositif d'exposition à la lumière d'une solution algale, pour un photo-bioréacteur, ce dispositif d'exposition comprenant un support plan (6, 61, 62) comprenant au moins une ouverture (610, 620) apte à accueillir au moins une manche (5), la manche (5) étant en matériau souple, étanche aux liquides et translucide, et comprenant une extrémité ouverte apte à accueillir un manchon (10), le manchon étant translucide et agencé pour obturer et fixer ladite manche au support, caractérisé en ce que le dispositif d'exposition admet une flottabilité positive dans l'eau. L'invention a également pour objet un photobioréacteur doté d'un tel dispositif et un procédé de démarrage d'un tel photo-bioréacteur.
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- ι DISPOSITIF D'EXPOSITION A LA LUMIERE D'UNE SOLUTION ALGALE, PHOTOBIOREACTEUR ET PROCEDE DE DEMARRAGE ASSOCIES
La présente invention se rapporte au domaine de la production des solutions algales concentrées et concerne en particulier un dispositif d'exposition à la lumière d'une solution algale. L'invention a également pour objet un photo-bioréacteur intégrant un tel dispositif d'exposition ainsi qu'un procédé de démarrage d'un tel photo-bioréacteur.
Le développement de la culture algale, en particulier micro-algale en vue d’obtenir un biocarburant photosynthétique ou des composés nutraceutiques issus de la biomasse algale, ne pourra être assuré à grande échelle qu’en réduisant significativement le coût des photo-bioréacteurs et de leur exploitation. En outre, la production algale n’est pas réservée aux seules régions chaudes et ensoleillées, et il faut envisager des solutions techniques permettant d’augmenter la production algale dans des pays situés aux latitudes des régions tempérées.
Il est connu de l'état de la technique antérieure des photo-bioréacteurs qui utilisent des compartiments de différentes formes, séparés par des parois rigides, en particulier en polycarbonate ou autres matériaux monomère ou polymère. Le document DE 103 15 750 montre ainsi un photo-bioréacteur comportant des rangées de tubes verticaux transparents rigides, dans lesquels passe la solution algale soumise au rayonnement lumineux qui traverse les tubes, ce qui permet la photosynthèse. Toutefois, ces matériaux sont coûteux et le délai de fabrication est long pour des pièces destinées à des applications industrielles de photo-bioréacteurs pouvant couvrir plusieurs dizaines d’hectares. De plus, ces matériaux sont inflammables et leur empreinte écologique est significative pour la fabrication et pour la déconstruction.
Il est également connu des photo-bioréacteurs aériens qui nécessitent une emprise foncière importante et une hauteur qui induit une prise au vent pénalisant la construction. Du fait de leur importante surface en contact avec l’air extérieur, les photo-bioréacteurs aériens sont très sensibles aux conditions climatiques, ce qui affecte leurs performances dans les régions froides, ventées ou trop chaudes.
- 2 Il est également connu de l'état de la technique antérieure au travers du document W02013011448A1, un dispositif d'exposition à la lumière basé sur des manches souples d'épaisseur très faible qui prennent une forme cylindrique uniquement par différence de pression statique entre le liquide interne aux manches et le liquide du bassin dans lequel est cultivé les micro algues. La nature souple des manches immergées dans le bassin de culture permet de leur donner une forme cylindrique uniquement due par la différence de hauteur de liquide interne avec le niveau d'eau du bassin. La pression statique est ainsi uniforme sur toute la hauteur des manches sans aucune contrainte mécanique, ce qui permet de réduire l'épaisseur des manches tout en conservant une bonne résistance mécanique. Ce type de solution permet d'envisager des photo-bioréacteurs compactes, réalisés avec des matériaux extrêmement légers et peu coûteux.
La mise en œuvre peut être assurée dans des bassins existants naturels ou artificiels adaptés à la culture des micro-algues en régime continu. L'espacement régulier des manches est obtenu par une plaque à trous montée sur une structure porteuse fixée au-dessus du bassin.
Toutefois, la fixation de cette structure porteuse est souvent critique du fait de la surface de culture et de la charge en liquide contenue dans les manches.
De plus le montage et la fixation de cette structure porteuse au-dessus d'un bassin rempli d'eau présente des contraintes assujetties à la manutention et la mise en œuvre de la multitude de manches et accessoires nécessaire à la culture.
C'est pourquoi, un but de l'invention est de s'affranchir des contraintes imposées par la structure porteuse et notamment d'en simplifier le montage et la fixation au-dessus du bassin.
A cet effet, l'invention propose un dispositif d'exposition à la lumière d'une solution algale, pour un photo-bioréacteur, ce dispositif d'exposition comportant un support plan comprenant au moins une ouverture apte à accueillir au moins une manche, la manche étant en matériau souple, étanche aux liquides et translucide, et comprenant une extrémité ouverte apte à accueillir un manchon , le manchon étant translucide et agencé pour
- 3 obturer et fixer ladite manche au support, caractérisé en ce que le dispositif d'exposition admet une flottabilité positive dans l'eau.
Des caractéristiques optionnelles de l’invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Le dispositif d'exposition peut comprendre au moins une bouée de flottaison.
Le support plan peut admettre une flottabilité positive dans l'eau.
Le support peut être une ossature constituée d'un matériau dont la densité est inférieure à 2, de préférence inférieure à 1.
Le support peut être une plaque perforée constituée d'un matériau dont la densité est inférieure à 2, de préférence inférieure à 1.
Le manchon peut comporter un concentrateur optique agencé pour concentrer la lumière vers l'intérieur de l'au moins une manche.
Le manchon peut comporter une valve pour l'admission d'un liquide dans la manche.
Le dispositif d'exposition peut comporter en outre des moyens d'arrimage et/ou d'ancrage.
L'invention a également pour objet un photo-bioréacteur pour la production d'une solution algale comprenant un bassin et au moins un dispositif d'exposition à la lumière, ce dispositif d'exposition comportant un support comprenant au moins une ouverture apte à accueillir au moins une manche, la manche étant en matériau souple, étanche aux liquides et translucide, et comprenant une extrémité ouverte apte à accueillir un manchon, le manchon étant translucide et agencé pour obturer et fixer ladite manche au support, caractérisé en ce que l'au moins un dispositif d'exposition est un dispositif d'exposition à la lumière conforme à l'un quelconque des modes de réalisation.
Des caractéristiques optionnelles de l’invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Le photo-bioréacteur peut comprendre plusieurs dispositifs d'exposition assemblés entre eux de manière à augmenter la surface d'exposition de la solution algale à la lumière.
- 4 Le photo-bioréacteur peut comprendre en outre un moyen d'aspiration agencé pour aspirer le liquide contenu dans l'au moins une manche.
Le photo-bioréacteur peut comprendre en outre un dispositif de remplacement de l'au moins une manche, ce dispositif de remplacement comprenant un tambour et étant agencé pour enrouler l'au moins une manche sur le tambour et/ou pour dérouler l'au moins une manche à partir de ce tambour.
Le photo-bioréacteur peut comprendre en partie inférieure du bassin, des moyens de distribution d’un gaz sous pression, en particulier du dioxyde de carbone mélangé ou non avec de l'air, assurant l'agitation de la solution algale.
L'invention a également pour objet un procédé de mise en route d'un photo-bioréacteur conforme à l'un quelconque des modes de réalisation de l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend successivement :
- une étape de montage d'au moins un dispositif d'exposition à la lumière,
- une étape d'installation d'au moins un dispositif d'exposition dans le bassin vide du photo-bioréacteur,
- une étape de remplissage du bassin avec un liquide pour la production d'une solution algale.
Des caractéristiques optionnelles de l’invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Le procédé peut comprendre en outre, à l'issue du remplissage du bassin, une étape de remplissage de l'au moins une manche du au moins un dispositif d'exposition avec un liquide neutre pour la solution algale, afin de ne pas altérer la solution algale en cas de rupture accidentelle de la manche, et de sorte que,
A l'issue de l'étape de remplissage de l'au moins une manche et lorsque la au moins une manche est immergée dans la solution algale, la hauteur de liquide dans les manches peut être supérieure à celle de la solution algale afin d'assurer une pression hydrostatique différentielle pour le maintien de la forme de la manche sans contrainte.
- 5 Le procédé peut comprendre en outre, à l'issue du remplissage de l'au moins une manche, une étape d'arrimage et/ou d'ancrage du au moins un dispositif d'exposition.
Le procédé peut comprendre en outre, à l'issue du remplissage du bassin, une étape d'ensemencement du liquide pour la production d'une solution algale avec une souche de micro algues.
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
La Figure 1 est une coupe schématique verticale d’un photobioréacteur selon l’invention, avec un bassin contenant la solution algale.
La Figure 2 est une section horizontale suivant la ligne II-II de La figure 1.
La Figure 3 est un schéma, à plus grande échelle, d’une manche souple verticale montée sur sa structure porteuse.
Les Figures 4 et 5 sont des sections verticales transversales, à plus petite échelle, de formes possibles pour le bassin du photo-bioréacteur.
La Figure 6 est une coupe schématique d'un élément de fixation d’une manche souple sur sa structure porteuse.
La Figure 7 est une vue de dessus d'un premier mode de réalisation de la structure porteuse des manches souples.
La Figure 8 est une vue de dessus d'un second mode de réalisation de la structure porteuse des manches souples.
La Figure 9 est une coupe schématique verticale d'un troisième mode de réalisation de la structure porteuse des manches souples.
A des fins de clarté et de concision, les références sur les figures correspondent aux mêmes éléments.
Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d’une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de
- 6 caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
En se reportant à La figure 1 des dessins, on peut voir un photobioréacteur 1, désigné par l'abréviation PBR, pour la production d'une solution algale 2 concentrée. Le PBR. comporte un bassin 3 contenant la solution algale et un dispositif d'exposition à la lumière de cette solution algale.
Selon l'invention, le dispositif d'exposition comprend au moins une structure porteuse ou un support plan 6, comprenant au moins une ouverture, au moins une manche 5 en matériau souple, étanche aux liquides et translucide, et comprenant une extrémité ouverte apte à accueillir un manchon 10, le manchon étant translucide et agencé pour obturer et fixer ladite manche au support.
On entend par translucide, le fait que la manche 5 et le manchon 10 sont aptes à laisser passer les rayons lumineux, lesdits rayons permettant les réactions de photosynthèse dans le bassin.
Toujours selon l'invention, le dispositif d'exposition à la lumière admet une flottabilité positive dans l'eau. On entend par « flottabilité positive dans l'eau » le fait que le poids réel du dispositif d'exposition à la lumière est inférieur à la poussée Archimède, ce qui permet au dispositif d'exposition à la lumière de rester à la surface du bassin, et donc de flotter.
Plus en détail maintenant, la flottabilité peut être assurée de différentes manières.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif d'exposition à la lumière peut comprendre une ou plusieurs bouées de flottaison 8 qui est/sont accrochées au support 6 afin qu'il puisse flotter.
Selon un second mode de réalisation, la structure porteuse ou support 6 admet intrinsèquement une flottabilité positive et peut être une ossature
- 7 61 constituée d'un matériau dont la densité est inférieure à 2, de préférence inférieure à 1. Cette ossature peut alors consister en un assemblage de barres en bois aggloméré de qualité marine ou tout autre matériau composite à faible densité et imputrescible, tels que le polyuréthane, le polystyrène chargés en fibres de verre.
Selon un troisième mode de réalisation, la structure porteuse ou support 6 admet intrinsèquement une flottabilité positive et peut être une plaque perforée 62 également constituée d'un matériau dont la densité est inférieure à 2, de préférence inférieure à 1. Le matériau peut être également du bois aggloméré de qualité marine ou tout autre matériau composite à faible densité et imputrescible, tels que le polyuréthane, le polystyrène chargés en fibres de verre.
Bien entendu, le dispositif d'exposition à la lumière peut prévoir une structure porteuse ou support 6 constituée d'un matériau dont la densité est inférieure à 2, de préférence inférieure à 1, et prévoir en sus une ou plusieurs bouées de flottaison 8.
De façon également détaillée, la manche 5 est réalisée en un matériau souple transparent, de préférence résistant à la traction. Cette manche 5 est suspendue à la structure porteuse ou support 6 et est remplie d’un liquide L qui assure une forme cylindrique à cette manche.
La manche souple 5 est avantageusement réalisée en un matériau résistant aux ultraviolets, notamment en polyéthylène téréphtalate, en particulier en un matériau connu sous la marque déposée Mylar®, ou matériau équivalent. La manche peut être obtenue en enroulant une portion rectangulaire de feuille 4 et en assemblant les deux bords parallèles par collage ou soudage. L’extrémité inférieure de la manche est fermée tandis que l’extrémité supérieure reste ouverte pour être fixée, sur sa périphérie, au support 6.
La fixation de la manche 5 au support 6 peut être réalisée comme illustrée sur la figure 3 en prévoyant, dans le support 6, pour chaque manche une ouverture 7 tronconique, diminuant de section de haut en bas. Le bord supérieur de la manche 5 est coincé contre la paroi tronconique de l’ouverture 7 par un manchon 10 lui-même tronconique, conjugué de l'ouverture 7, et réalisé en matière transparente.
- 8 La fixation des manches 5 au support 6 peut être aussi être assurée de manière différente, en particulier par des brides ou joint torique 106 comme illustrée sur la figure 6, au lieu de la retenue par des pièces coniques emboîtées. Il n'est pas nécessaire d'assurer une étanchéité totale au niveau de cette fixation car il n'y a pas de contact entre la solution algale et l'eau située à l'intérieur des manches immergées 5.
Une nervure 105 peut être ménagée autour de la surface extérieure du manchon pour empêcher que le manchon ne traverse l'ouverture 610, 620 du support lors du montage de la manche 5 sur ledit support.
Dans le cas où la structure porteuse est une ossature 61, les manches sont insérées entre les barres 610 et bloquées au moyen de leur manchon également insérés entre les barres 610 de manière ajustée.
Dans le cas où la structure porteuse est une plaque perforée 62, les manches sont insérées dans les trous 620 et bloquées au moyen de leur manchon également insérés dans les trous 620 de manière ajustée.
Selon le mode de réalisation de la figure 1, le bassin 3 est rempli de solution algale 2. Une pluralité de manches transparentes souples 5, remplies de liquide L, sont immergées dans la solution algale 2 et sont régulièrement réparties pour transmettre et diffuser la lumière, captée à l'extrémité supérieure des manches 5, dans tout le bassin et la solution 2.
Selon cette réalisation, le liquide L qui remplit les manches 5 a pour principale fonction de transmettre et de diffuser la lumière captée, et est constitué en particulier d'eau et d'un additif (l'additif peut être de l'antigel, ou un produit fluorescent ou antiseptique, ou un produit anti-mousse). L’extrémité inférieure fermée des manches 5 est de préférence équipée d’un lest 11. Ce lest 11 permet, lors de l’introduction de manches vides dans la solution algale 2, d'éviter qu’elles ne flottent, ce qui rendrait difficile leur remplissage ultérieur avec de l’eau. Le lest peut être formé d’une tige ou d’une bille en matériau lourd, métal ou minéral.
La composition du liquide L qui remplit les manches 5 est neutre vis-àvis de la solution algale afin d’éviter tout risque en cas de rupture accidentelle. Le liquide L, dans le cas de la réalisation de La figure 1 est essentiellement de l’eau avec un additif éventuel, cet additif pouvant être de l'antigel, ou un antiseptique, ou un produit fluorescent.
- 9 La hauteur h5 du liquide dans les manches 5 est légèrement supérieure à celle h2 (La figure 1) de la solution algale dans le bassin, afin d'assurer une pression hydrostatique différentielle (h5 - h2) qui maintient la forme cylindrique sans contrainte sur la paroi souple des manches 5.
Les manches 5 sont en contact, par leur paroi extérieure, avec la solution algale 2 qui remplit le bassin.
Afin d'optimiser le caractère de « puit de lumière » de la manche, il est avantageux d'adjoindre au manchon un concentrateur optique 104 pour concentrer la lumière vers l'intérieur de la manche. Ainsi, on obtient une augmentation de la luminosité à l’intérieur des manches 5. A cet effet et tel que représenté en figure 6, le manchon 10 peut comporter un corps 101 maintenant une lentille de Fresnel 104. Le manchon peut être fermé de manière étanche par un couvercle 102 translucide, qui lui aussi peut inclure un concentrateur optique.
Avantageusement, le manchon peut comporter une valve 103 pour l'admission du liquide dans la manche, lors du remplissage de la manche par un liquide neutre. Cette valve est alors préférentiellement ménagée sur le couvercle 102 du manchon.
Tel que représenté en figure 9, le bassin 3 peut comporter plusieurs dispositifs d'exposition à la lumière conformes à l'invention et reliés entre eux au moyen de bouées 8.
Avantageusement, le dispositif d'exposition à la lumière peut comporter en outre des moyens d'arrimage et/ou d'ancrage (non représentés sur les figures). En effet, du fait de la flottabilité positive du dispositif, il n'est pas nécessaire de le fixer à la surface du bassin du PBR. comme cela était nécessaire dans l'art antérieur. Ainsi, dans le cas où il est souhaité de positionner le dispositif d'exposition à la lumière à un endroit précis du bassin, ou bien dans le cas où il y a plusieurs dispositifs d'exposition à la lumière qui pourraient s'entrechoquer, il est souhaitable soit de les arrimer à un point fixe à l'extérieur du bassin, soit de les ancrer au fond du bassin.
Le bassin peut être de forme carrée ou rectangulaire comme illustré sur la figure 2, ou de forme cylindrique à section droite circulaire (non représenté). Le bassin peut être aérien comme illustré sur la figure 1,
- 10 auquel cas des hublots 12 peuvent être prévus dans les parois pour compléter l'exposition à la lumière de la solution algale 2. Le bassin 3 peut aussi être semi-enterré ou enterré. Le bassin peut également être réalisé en éléments préfabriqués en usine et assemblés sur site avec un revêtement d'étanchéité (liner) du type utilisé dans les piscines.
La section transversale verticale 13 du bassin peut être rectangulaire comme illustré sur la figure 4, avec un toit plat. En variante, comme illustré sur la figure 5, la section verticale 14 peut présenter une partie inférieure de forme trapézoïdale.
Dans le cas d'un bassin aérien ou semi-enterré, les parois peuvent aussi être réalisées en une membrane étanche transparente, en particulier flexible, contribuant à l'exposition de la solution algale à la lumière.
Une conduite 25 d'extraction de la solution algale est prévue en partie supérieure du bassin, afin de bénéficier de la concentration plus importante en algues. Après extraction et filtration, le retour de l'eau est assuré en partie basse par une conduite 26. Les nutriments pour le développement des algues peuvent être injectés dans l'eau de retour.
Le procédé d'extraction de la biomasse dans la solution algale des photo-bioréacteurs est continu et, comme il ne nécessite pas un stockage intermédiaire dans des réservoirs de ce fait, il n'est pas nécessaire de prévoir l'ultrafiltration avec des membranes pour éviter le développement intempestif des algues dans les réservoirs.
Afin d'optimiser les réactions de photosynthèse, le photo-bioréacteur selon l'invention peut prévoir un système de filtration des longueurs d'onde de la lumière.
Toujours dans cet objectif, le photo-bioréacteur peut aussi prévoir des brises-soleil pour réduire l'intensité lumineuse des rayons incidents à la surface du bassin.
De même, le photo-bioréacteur peut aussi prévoir des moyens d'éclairage artificiels tels que des diodes électroluminescentes.
Le photo-bioréacteur selon l'invention peut prévoir des moyens de vidange d’une manche en vue de son remplacement et la mise en place d’une autre manche. La manche que l’on souhaite retirer est reliée, par son extrémité supérieure, à une conduite branchée à l’entrée d’un moyen
- 11 d'aspiration du liquide situé à l'intérieur de la manche. Le moyen d'aspiration est constitué généralement par une pompe. La pression externe exercée par la solution algale comprime la manche qui s'aplatit et qui, après déconnexion de la conduite d'aspiration, est retirée du bassin.
Un dispositif de remplacement des manches, par enroulement, est prévu au-dessus du bassin. Ce dispositif comprend un tambour d'enroulement rotatif monté mobile en translation au-dessus du bassin en étant supporté par un rail. Des organes de nettoyage, notamment des brosses rotatives, sont prévus pour se déplacer en translation avec le tambour et pour déterminer un interstice de passage vertical pour la manche aplatie qui est nettoyée par ces brosses lorsqu'elle est retirée de la solution algale. Le dispositif permet, par déroulement, de mettre en place une nouvelle manche aplatie dans la solution algale en remplacement de celle qui a été retirée.
Le PBR comporte, en partie inférieure du bassin, des moyens de distribution d'un gaz sous pression, en particulier de dioxyde de carbone (CO2) mélangé ou non avec de l'air favorable au développement des algues, et assurant l'agitation de la solution algale. Les moyens de distribution sont constitués par des rampes permettant d'insuffler le gaz, comme illustré par des flèches F, dans les espaces compris entre les manches 5. Les moyens de distribution 27 sont raccordés à la sortie d'un surpresseur 28, rotatif, à piston ou à vis, par une conduite 29. La distribution du dioxyde de carbone (CO2) assure l'agitation et l'homogénéité de la solution algale dans le bassin 9.
Il est possible de capter et de recycler une partie des gaz qui s'échappe de la partie supérieure du bassin afin de mieux épuiser le dioxyde de carbone (CO2). Pour cela, le PBR. comporte en outre des moyens de capture de gaz 30 formés par une conduite débouchant en partie haute du bassin 9, au-dessus de la solution algale, dans le ciel gazeux surmontant cette solution. Ces moyens de capture sont reliés à l'aspiration d'un ventilateur 31 qui refoule les gaz dans une conduite 32, notamment vers l'atmosphère. Un recyclage d'une partie de ces gaz peut être prévu grâce à un piquage 33 sur la conduite 32, ce piquage étant relié à l'aspiration du surpresseur 28.
- 12 Le bassin 3 est calorifugé afin de réduire les déperditions calorifiques. Une régulation de la température de la solution algale est avantageusement prévue à l'aide d'un dispositif de réchauffage et/ou de refroidissement (non représenté) de l'eau introduite par la conduite 26 dans le bassin après filtration, ce qui permet de maintenir des conditions optimales de croissance des algues et micro-algues.
Concernant maintenant le procédé de démarrage d'un photobioréacteur conforme à l'invention, il convient en premier lieu de procéder au montage d'au moins un dispositif d'exposition à la lumière. Ce montage s'effectue préférentiellement en cale sèche dans le bassin, mais peut aussi s'effectuer à l'extérieur du bassin. Une fois le montage réalisé, c'est-à-dire, une fois que les manches sont insérées dans leur support au moyen de leur manchon, il convient de positionner un ou plusieurs dispositifs d'exposition à la lumière au fond du bassin vide du photo-bioréacteur. Il suffit ensuite de remplir le bassin avec un liquide pour la production d'une solution algale. En d'autres termes, lorsque l'ensemble du dispositif est monté, la mise en eau permet à la structure du PBR. de s'élever progressivement en relation avec le remplissage du bassin jusqu'à atteindre son niveau opérationnel.
A l'issue du remplissage du bassin, on peut dès lors remplir les manches avec un liquide neutre pour la solution algale, afin de ne pas altérer la solution algale en cas de rupture accidentelle de la manche.
Avantageusement, lorsque les manches sont immergées dans la solution algale, la hauteur de liquide (h5) dans les manches est supérieure à celle (h2) de la solution algale afin d'assurer une pression hydrostatique différentielle pour le maintien de la forme de la manche sans contrainte.
Afin de stabiliser l'ensemble des dispositifs d'exposition à la lumière, on peut procéder à l'arrimage et/ou à l'ancrage des dispositifs d'exposition entre eux ou en périphérie du bassin.
Enfin, on peut procéder à une étape d'ensemencement du liquide pour la production d'une solution algale, avec une souche de micro algues.
On notera que l'intérêt de la flottabilité du dispositif d'exposition à la lumière s'exprime tout particulièrement dans la mise en route d'un photobioréacteur conforme à l'un des modes de réalisation décrit précédemment.
- 13 En effet, avec les dispositifs de l'art antérieur, il était nécessaire de fixer solidement le support au sol environnant le bassin puis de monter les éléments un à un au-dessus du bassin. Dès lors, l'assemblage, le montage et la mise en œuvre des éléments au-dessus du bassin était problématique et nécessitait des engins de transport et de levage adaptés (par exemple montés sur une barge). De plus, la sécurité du personnel pesait lourdement sur les cadences et les infrastructures. En cas de chute d'une partie de l'équipement dans le bassin, la mise en route était d'autant retardée.
Ainsi, le caractère flottant du dispositif d'exposition à la lumière permet de simplifier et de sécuriser l'utilisation du dispositif d'exposition à la lumière, et ce, à moindre coût.
Il est également à noter que la flottabilité des dispositifs d'exposition à la lumière permet une grande modularité. En effet, compte tenu du fait qu'il n'est pas nécessaire de les fixer en périphérie du bassin, il est possible d'en ajouter, d'en retirer ou d'en changer pendant que le bassin est en fonctionnement.
En d'autres termes, ces dispositifs d'exposition à la lumière sont très autonomes en termes d'utilisation (installation, durée de vie).
De plus, la position des manches du dispositif d'exposition à la lumière par rapport à la surface de l'eau est toujours la même quelle que soient les variations du niveau d'eau dans le bassin.
Aucune structure support avec pieds posés au sol n'est nécessaire.
Il est possible de monter le dispositif d'exposition à la lumière en dehors du bassin et de le translater sur le bassin rempli ou non rempli.
Il n'y a que peu de risque de dégâts liés à une modification du niveau d'eau dans le bassin.
Le montage est rapide et ne nécessite pas de moyen de levage lourd.
Il est possible d'utiliser des matériaux recyclés pour la structure et les flotteurs.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes
- 14 caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.
Claims (18)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d'exposition à la lumière d'une solution algale, pour un photobioréacteur, ce dispositif d'exposition comprenant :- un support plan (6, 61, 62) comprenant au moins une ouverture (610, 620) apte à accueillir au moins une manche (5), la manche (5) étant en matériau souple, étanche aux liquides et translucide, et comprenant une extrémité ouverte apte à accueillir un manchon (10),- le manchon étant translucide et agencé pour obturer et fixer ladite manche au support, caractérisé en ce que le dispositif d'exposition admet une flottabilité positive dans l'eau, en ce sens que le poids réel du dispositif d'exposition à la lumière est inférieur à la poussée Archimède induite lors de son immersion.
- 2. Dispositif d'exposition selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bouée de flottaison (8) pour le support plan (6).
- 3. Dispositif d'exposition selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support plan (6) admet une flottabilité positive dans l'eau, en ce sens que le poids réel du support plan est inférieur à la poussée d'Archimède induite lors de son immersion.
- 4. Dispositif d'exposition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support est une ossature (61) constituée d'un matériau dont la densité est inférieure à 2, de préférence inférieure à 1.
- 5. Dispositif d'exposition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support est une plaque perforée (62) constituée d'un matériau dont la densité est inférieure à 2, de préférence inférieure à 1.
- 6. Dispositif d'exposition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'au moins un manchon comporte un concentrateur- 16 optique (104) agencé pour concentrer la lumière vers l'intérieur de l'au moins une manche.
- 7. Dispositif d'exposition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'au moins un manchon comporte une valve (103) pour l'admission d'un liquide dans la manche.
- 8. Dispositif d'exposition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'arrimage et/ou d'ancrage.
- 9. Photo-bioréacteur pour la production d'une solution algale comprenant un bassin (3) et au moins un dispositif d'exposition à la lumière, ce dispositif d'exposition comprenant :un support plan (6, 61, 62) comprenant au moins une ouverture (610, 620) apte à accueillir au moins une manche (5), la manche (5) étant en matériau souple, étanche aux liquides et translucide, et comprenant une extrémité ouverte apte à accueillir un manchon (10),- le manchon étant translucide et agencé pour obturer et fixer ladite manche au support, caractérisé en ce que l'au moins un dispositif d'exposition est un dispositif d'exposition à la lumière selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
- 10. Photo-bioréacteur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs dispositifs d'exposition assemblés entre eux de manière à augmenter la surface d'exposition de la solution algale à la lumière.
- 11. Photo-bioréacteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen d'aspiration agencé pour aspirer le liquide contenu dans l'au moins une manche.
- 12. Photo-bioréacteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de remplacement de l'au moins une manche, ce dispositif de remplacement comprenant un- 17 tambour et étant agencé pour enrouler l'au moins une manche sur le tambour et/ou pour dérouler l'au moins une manche à partir de ce tambour.
- 13. Photo-bioréacteur selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend en partie inférieure du bassin (3), des moyens de distribution (27) d’un gaz sous pression, en particulier du dioxyde de carbone (CO2) mélangé ou non avec de l'air, assurant l'agitation de la solution algale.
- 14. Procédé de mise en route d'un photo-bioréacteur conforme à l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend successivement :- une étape de montage d'au moins un dispositif d'exposition à la lumière conforme à l'une des revendications 1 à 8,- une étape d'installation d'au moins un dispositif d'exposition dans le bassin vide du photo-bioréacteur,- une étape de remplissage du bassin avec un liquide pour la production d'une solution algale.
- 15. Procédé de mise en route d'un photo-bioréacteur selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue du remplissage du bassin, une étape de remplissage de l'au moins une manche du au moins un dispositif d'exposition avec un liquide neutre pour la solution algale, afin de ne pas altérer la solution algale en cas de rupture accidentelle de la manche.
- 16. Procédé de mise en route d'un photo-bioréacteur selon la revendication 15, caractérisé en ce que, lorsque la au moins une manche est immergée dans la solution algale, la hauteur de liquide (h5) dans les manches est supérieure à celle (h2) de la solution algale afin d'assurer une pression hydrostatique différentielle pour le maintien de la forme de la manche sans contrainte.
- 17. Procédé de mise en route d'un photo-bioréacteur selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue du- 18 remplissage de Tau moins une manche, une étape d'arrimage et/ou d'ancrage du au moins un dispositif d'exposition.
- 18. Procédé de mise en route d'un photo-bioréacteur selon l'une 5 quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, à l'issue du remplissage du bassin, une étape d'ensemencement du liquide pour la production d'une solution algale avec une souche de micro algues.1/2 «X /Z / Z
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