IT202100008726A1 - Bioreattore e relativo metodo d’uso - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"BIOREATTORE E RELATIVO METODO D?USO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un bioreattore per la coltivazione di alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri o simili. Il bioreattore ? adatto all?utilizzo domestico ed ? particolarmente indicato per la coltivazione di cianobatteri del genere Arthrospira, ad esempio spirulina.

Il trovato si riferisce inoltre ad un metodo d?uso di un bioreattore.

STATO DELLA TECNICA

? noto il consumo sempre maggiore di alghe e cianobatteri, come la spirulina, nella dieta giornaliera di milioni di persone per le importanti caratteristiche nutrizionali. La spirulina, ad esempio, ? ricca in vitamine, proteine, minerali, in particolare ferro, magnesio e calcio che la rendono ideale come supplemento dell?alimentazione.

? noto poter produrre alghe per uso personale o per la vendita al dettaglio, grazie all? utilizzo di idonee apparecchiature, ad esempio, bioreattori, abbastanza compatti da essere ospitati all? interno di un?abitazione, di una farmacia, di una drogheria o simili luoghi.

Nelle apparecchiature note, i nutrienti che permettono la proliferazione delle alghe sono fomiti sotto forma di gas e/o come formulazioni liquide, ad esempio da aggiungere gradualmente al liquido di coltura.

Nel caso di nutrienti fomiti sotto forma di gas, ad esempio l anidride carbonica (CO2), questi sono fomiti all? interno di bombole, eventualmente provviste di regolatori di pressione per il controllo della dose di gas rilasciato nel liquido di coltura. Un inconveniente di tali soluzioni ? la difficolt? a regolare la quantit? di nutriente fornito. Un ulteriore inconveniente ? la possibile pericolosit? della bombola, che essendo sotto pressione pu? esplodere o pu? danneggiarsi facendo fuoriuscire il contenuto nell? ambiente.

Nel caso di formulazioni liquide, ad esempio nel caso di soluzioni di sali di potassio, azoto, ferro e simili, possono essere necessari sistemi di distribuzione delle formulazioni liquide anche complessi e facilmente soggetti a guasti.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare un bioreattore per la coltivazione di alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri e simili che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di fornire un bioreattore per la distribuzione automatica che permetta una regolazione semplice ed affidabile dei nutrienti nel liquido di coltura di nutrienti. Un altro scopo del presente trovato ? quello di fornire un bioreattore costruttivamente pi? semplice.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un bioreattore di facile utilizzazione anche da parte di persone non formate, per un migliore uso anche in ambiente domestico.

Un altro scopo del presente trovato ? quello di fornire un bioreattore che non preveda l?impiego di componenti potenzialmente pericolosi per l?utilizzatore.

Uno scopo del presente trovato ? inoltre fornire un metodo d?uso di un bioreattore per la coltivazione di alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri e simili.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un bioreattore per la coltivazione di alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri o simili che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti.

In accordo con forme di realizzazione, il bioreattore comprende una vasca di coltura ed almeno un dispositivo di alimentazione di nutrienti nella vasca di coltura.

II dispositivo di alimentazione comprende un condotto di alimentazione per aspirare un liquido di coltura dalla vasca di coltura, una capsula, un condotto di scarico per reintrodurre il liquido di coltura nella vasca di coltura e un sistema di pompaggio per consentire l'aspirazione da/l'introduzione nella vasca di coltura del liquido di coltura.

La capsula contiene i nutrienti in forma solida. Non sono quindi richiesti sistemi di regolazione di pressioni o sistemi di prelievo di liquidi da inserire nel liquido di coltura. Il bioreattore pu? perci? essere costruttivamente pi? semplice e pi? sicuro.

Il liquido di coltura aspirato dal condotto di alimentazione circola in corrispondenza della capsula. Il liquido di coltura viene poi reintrodotto nella vasca di coltura tramite il condotto di scarico. Vantaggiosamente, i nutrienti possono entrare in soluzione nel liquido di coltura.

Il bioreattore comprende un?unit? di controllo atta alla regolazione dei tempi e/o delle portate di circolazione del liquido di coltura attraverso la capsula. In una forma preferita, l?unit? di controllo ? atta a controllare il sistema di pompaggio per la regolazione dei tempi e/o delle portate di circolazione. In questo modo ? possibile controllare la quantit? dei nutrienti che entrano in soluzione nel liquido di coltura.

Vantaggiosamente, il bioreattore consente una regolazione automatica, semplice ed affidabile, dei nutrienti nel liquido di coltura di nutrienti, facilmente gestibile anche da parte di persone non formate.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la f?g. 1 ? una vista prospettica di una forma di realizzazione esemplificativa di un bioreattore secondo il trovato;

- le figg. 2a, 2b, 2c sono viste prospettiche di soluzioni alternative di un particolare del bioreattore di fig.1 ;

- la fig. 3 ? una rappresentazione schematica di una forma realizzativa di un particolare del bioreattore secondo il trovato;

- la fig. 4 ? una rappresentazione schematica di un?ulteriore forma realizzativa di un particolare del bioreattore di fig.1.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente combinati o incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nelle figure allegate a titolo esemplificativo non limitativo. Anche la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini esemplificativi non limitativi.

Forme di realizzazione qui descritte in riferimento alle figure in allegato si riferiscono ad un bioreattore 10 per la coltivazione di alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri o simili.

Il bioreattore 10 presenta vantaggiosamente dimensioni e peso tali da essere trasportabile e quindi adatto all'uso domestico e per piccole produzioni commerciali, quali ad esempio, farmacie, erboristerie, alberghi e simili, che producono e vendono cianobatteri o alghe in quantit? adeguate a coprire le esigenze dei clienti, soprattutto come integratori alimentari o per uso cosmetico.

Le dimensioni di larghezza, profondit? e altezza del bioreattore 10 secondo l'invenzione vantaggiosamente possono non superare 0,45 m. La sua capacit? preferibilmente non supera i 5 litri. Pu? essere dotato di rulli di trasporto o essere posizionato su un carrello, non rappresentati nelle figure, per facilitarne il trasporto.

Con riferimento alla fig. 1, il bioreattore 10 pu? comprendere un involucro 11, con funzioni principalmente strutturali e di rivestimento delle componenti interne, provvisto di un alloggiamento aperto per una vasca di coltura 12 idonea a contenere un liquido di coltura di alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri o simili. Con liquido di coltura s?intende un liquido in cui crescono gli organismi che devono essere coltivati, ad esempio acqua, acqua addizionata di nutrienti 100, o simili.

Il bioreattore 10 pu? comprendere un gruppo di alimentazione 13 per alimentare i nutrienti 100 nella vasca di coltura 12.

Il gruppo di alimentazione 13 pu? comprendere un primo dispositivo di alimentazione 14 configurato per alimentare una prima classe di nutrienti 100. Il gruppo di alimentazione 13 pu? comprendere inoltre un secondo dispositivo di alimentazione 15 configurato per alimentare una seconda classe di nutrienti 100.

La prima e la seconda classe di nutrienti 100 sono scelti in base al tipo di organismo tra alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri o simili che si vuole coltivare.

La prima classe di nutrienti 100 pu? comprendere una o pi? di sostanze nutritive adatte allo specifico organismo, quali sali minerali o miscele di sali minerali.

La seconda classe di nutrienti 100 pu? comprendere ad esempio una sorgente di gas, quale CO2. Nel caso in cui gli organismi da coltivare eseguano la fotosintesi, una fonte di CO2 aumenta la crescita degli organismi e la fotosintesi. Questo porta all?ulteriore vantaggio che viene prodotto pi? ossigeno per ripulire l'ambiente dove si posiziona il bioreattore 10.

Secondo forme de realizzazione, la seconda classe di nutrienti 100 pu? comprendere una fonte di carbonato, o bicarbonato come sorgente di CO2. In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, la CO2 viene alimentata continuamente, di conseguenza, da un lato gli organismi da coltivare vengono nutriti regolarmente, dall'altro questo aiuta a mantenere stabile il pH senza doverlo controllare. La CO2 pu? essere anche alimentata periodicamente, saltuariamente o non essere alimentata affatto. In alternativa, o in aggiunta alla fonte di CO2, pu? essere fornita una fonte di ossigeno per gli organismi che ne hanno bisogno, ad esempio per respirare.

Il primo dispositivo di alimentazione 14 ed il secondo dispositivo di alimentazione 15 possono essere realizzati fra loro in modo identico. Detto primo e secondo dispositivo di alimentazione 14 e 15 possono definire dei circuiti di circolazione del liquido di coltura da e verso la vasca di coltura 12.

Detti primo e secondo dispositivo di alimentazione 14 e 15 possono inoltre essere collegati ad un circuito di carico di un liquido di alimentazione della vasca di coltura 12, ad esempio acqua, acqua addizionata di nutrienti 100 o simili, ed eventualmente ad un circuito di scarico di un liquido di scarico, ad esempio liquido di coltura che ha esaurito la sua funzione, non rappresentati nelle figure

Il circuito di carico pu? essere fluidicamente collegato o collegabile ad una fonte continua di approvvigionamento del liquido di alimentazione come una rete idrica o a contenitori, quali vasche, serbatoi o simili.

Il circuito di scarico pu? essere fluidicamente collegato o collegabile ad un sistema di scarico, una vasca di raccolta o simili.

I dispositivi di alimentazione 14, 15 possono comprendere una rispettiva sede 16, 17 accessibile da una rispettiva apertura 18, 19 ricavata sulla superficie dell? involucro 11.

Come rappresentato nelle f?g. 1, 3, 4, le sedi 16, 17 sono configurate per accogliere ed associarsi rispettivamente ad almeno una capsula 20.

Con le capsule 20 inserite nelle sedi 16, 17, le aperture 18, 19 possono risultare chiuse. In altre forme di realizzazione qui non raffigurate, le aperture 18, 19 possono essere selettivamente chiudibili da un coperchio.

Le capsule 20 contengono i nutrienti 100 da inviare alla vasca di coltura 12. 1 nutrienti 100 possono essere in forma solida.

Il liquido di coltura pu? circolare in corrispondenza della capsula 20. Con circolare in corrispondenza si intende che il liquido attraversa la capsula e/o lambisce la capsula, per entrare a contatto con i nutrienti 100. Dette capsule 20 possono essere delle cialde (fig. 2a), avere la forma di una tavoletta (fig. 2b), essere dei filtri di tessuto non tessuto o simili, preferibilmente sono delle cialde. In questo caso, le aperture 18, 19 possono essere chiuse da un apposito coperchio.

Come rappresentato in fig. 2c, le capsule 20 possono altres? essere dei contenitori, ad esempio dei contenitori realizzati in metallo e/o in materiale polimerico. In questa forma realizzativa, le capsule 20 possono comprendere un coperchio 22 e pareti 23 forate o porose per il passaggio del liquido di coltura. In tal caso, le aperture 18, 19 possono essere chiuse dal suddetto coperchio 22, senza necessitare di un ulteriore apposito coperchio.

I nutrienti 100 solidi possono essere in forma sciolta, ad esempio granuli, polvere e simili, come rappresentato in fig. 2c. I nutrienti 100 solidi possono anche essere compatti, presentando ad esempio la forma di una tavoletta, di un blocco o simili. Le capsule 20 metalliche possono altres? contenere i nutrienti 100 raccolti in cialde, bustine o filtri in tessuto non tessuto e simili.

I nutrienti 100 possono presentare una composizione chimico-fisica tale che, quando posti a contatto con un liquido, quale il liquido di coltura e/o il liquido di alimentazione, si sciolgono. In particolare, la composizione chimico-fisica pu? essere tale che i nutrienti 100 si sciolgano con una velocit? nota.

Come rappresentato nelle fig. 1, 3 e 4, le sedi 16, 17 possono essere fluidicamente collegate alla vasca di coltura 12 mediante un rispettivo condotto di alimentazione 25a, 25b ed un rispettivo condotto di scarico 26a, 26b. I condotti di alimentazione 25 a, 25b e di scarico 26a, 26b possono essere tubi, preferibilmente tubi flessibili.

Secondo forme di realizzazione, il bioreattore 10 pu? presentare, in corrispondenza della connessione tra la vasca di coltura 12 ed il/i condotti di alimentazione 25a, 25b un sistema filtrante 24 per permettere di prelevare solo il liquido di coltura senza gli organismi coltivati. Vantaggiosamente, questo permette di non sporcare il/i circuiti di alimentazione e la/le capsule 20. Pu? inoltre permettere di non perdere una parte della produzione degli organismi.

Fra la parete 23 della capsula 20 e la parete della sede 16, 17 pu? essere presente uno spazio fluidicamente collegato al condotto di alimentazione 25a, 25b e di scarico 26a, 26b.

I condotti di alimentazione 25a, 25b possono essere associati a un sistema di pompaggio idoneo a pompare il liquido di coltura, quando presente nella vasca di coltura 12, verso le rispettive sedi 16, 17.

Il suddetto sistema di pompaggio pu? comprendere una o pi? pompe 27, 27a, 27b, ad esempio pompe peristaltiche

Il bioreattore 10 pu? inoltre comprendere una o pi? unit? di controllo 29, 29a, 29b.

Nella forma di realizzazione esemplificativamente rappresentata in fig.

4, il sistema di pompaggio pu? comprendere due pompe 27a, 27b, ciascuna associata ad una rispettiva unit? di controllo 29a, 29b. In una forma alternativa non rappresentata, le due pompe 27a, 27b possono essere associate ad una unica unit? di controllo.

In un?ulteriore forma di realizzazione rappresentata nelle figg. 1 e 3, i condotti di alimentazione 25a, 25b possono derivare da un unico condotto di alimentazione 25. Eventualmente, anche i condotti di scarico 26a, 26b possono confluire in un unico condotto di scarico 26. In tale forma realizzativa, il gruppo di alimentazione 13 pu? presentare un?unica pompa 27 idonea a pompare il liquido di coltura, quando presente nella vasca di coltura 12, verso le rispettive sedi 16, 17. Il condotto di alimentazione 25 ? associato in tal caso all?unica pompa 27.

Secondo deta forma di realizzazione alternativa, il sistema di pompaggio pu? comprendere anche un elemento deviatore 28. L?elemento deviatore 28 pu? essere una valvola a tre vie, ad esempio, una valvola a tre vie, una valvola a tre vie comandabile eletronicamente, un condoto a T provvisto di due rispetive valvole di comando, o eletrovalvole, sui due rami che si collegano ai condoti di alimentazione 25a, 25b per il controllo del flusso nei rispetivi condoti di alimentazione 25a, 25b o soluzioni simili.

In una forma realizzativa non rappresentata nelle figure, il gruppo di alimentazione 13 pu? comprendere solamente il primo dispositivo di alimentazione 14, configurato come sopra descrito.

Secondo forme di realizzazione non rappresentate in figura, il gruppo di alimentazione 13 pu? comprendere pi? di due dispositivi di alimentazione, ad esempio ciascuno ato ad alimentare uno specifico nutriente 100 o miscela di nutrienti 100, per una migliore gestione dei nutrienti 100 a seconda del tipo di organismo coltivato. Ad esempio, un dispositivo di alimentazione pu? essere dedicato ad un singolo sale minerale all? interno della classe di nutrienti 100.

L?una o pi? unit? di controllo 29, 29a, 29b possono essere ate alla regolazione dei tempi e/o delle portate di circolazione del liquido di coltura atraverso la capsula 100. In una forma di realizzazione preferita, l?unit? di controllo ? ata a controllare il sistema di pompaggio per la regolazione dei tempi e/o delle portate di circolazione. In una variante realizzativa, l?una o pi? unit? di controllo 29, 29a, 29b possono pu? calcolare i tempi e/o le portate di circolazione del liquido di coltura e avvisare un utente per la regolazione manuale del sistema di pompaggio.

Nella forma di realizzazione preferita, l?una o pi? unit? di controllo 29, 29a, 29b pu? essere atta a controllare le pompe 27, 27a, 27b, ed eventualmente l?elemento deviatore 28, per gestire la circolazione del liquido di coltura nel circuito di circolazione.

L?unit? di controllo 29, 29a, 29b pu? essere un microcontrollore, un microprocessore, un microcomputer, un computer o simili.

Detta unit? di controllo 29, 29a, 29b pu? comprendere un dispositivo di memorizzazione, un?unit? di elaborazione e un dispositivo di comunicazione con una o pi? pompe 27, 27a, 27b ed eventualmente verso l?elemento deviatore 28, non rappresentati nelle figure.

Il dispositivo di memorizzazione pu? essere una o pi? memorie tra quelle commercialmente disponibili, come una memoria ad accesso casuale (RAM), una memoria a sola lettura (ROM), floppy disc, disco rigido, memoria di massa, o qualsiasi altra forma di archiviazione digitale, locale o remota.

Sul dispositivo di memorizzazione pu? essere installato o installabile un algoritmo per il controllo delle pompe 27, 27a, 27b ed eventualmente dell?elemento deviatore 28.

Il dispositivo di memorizzazione pu? essere configurato per memorizzare eventuali dati quali portate o tempi di circolazione del liquido, ad esempio per una verifica successiva dei processi di coltivazione.

L?unit? di elaborazione pu? essere atta ad eseguire il suddetto algoritmo. Ad esempio, l?unit? di elaborazione pu? essere una qualsiasi forma di processore per un microcontrollore, un microprocessore, un microcomputer, un computer o simili.

L'unit? di controllo 29, 29a, 29b pu? controllare i tempi e/o le portate di circolazione del liquido di coltura. ? in questo modo possibile regolare i tempi e/o le portate di circolazione per regolare l'aggiunta di nutrienti 100 nel liquido di coltura.

Secondo una forma di realizzazione, facendo scorrere il liquido di coltura per un intervallo di tempo pi? o meno lungo e/o riducendo o aumentando la portata si pu? aumentare/diminuire il contatto dei nutrienti 100 con il liquido di coltura, controllando in questo modo la quantit? dei nutrienti 100 che entrano in soluzione nel liquido di coltura.

L'unit? di controllo 29, 29a, 29b pu? inoltre controllare, attraverso l?elemento deviatore 28, le portate del liquido di coltura nei singoli condotti di alimentazione 25a, 25b. Ad esempio, pu? far scorrere il liquido di coltura solo in uno, o principalmente in uno, dei condotti di alimentazione 25a, 25b.

Vantaggiosamente, ? in questo modo possibile scegliere il tipo e/o la quantit? di ogni singolo nutriente 100 o classe di nutrienti 100 che entra in soluzione.

Secondo una forma di realizzazione alternativa, il bioreattore 10 pu? comprendere uno o pi? rilevatori atti a determinare la quantit? di nutrienti 100 contenuti nel liquido e/o altri parametri quali la salinit? o la conducibilit? del liquido di coltura.

Vantaggiosamente, in base ai dati rilevati, l?unit? di controllo 29, 29a, 29b pu? regolare i tempi e le portate per regolare l'aggiunta di nutrienti 100 nel liquido di coltura.

Il bioreattore 10 pu? comprendere inoltre uno o pi? rilevatori atti a determinare la qualit? del liquido di coltura, non mostrati nelle figure. I rilevatori possono essere rilevatori fotometrici o indicatori di torbidit? o simili in grado di determinare una perdita di limpidezza del liquido dovuta ad un'elevata crescita di batteri indesiderati o di determinare la quantit? di ossigeno contenuta nel liquido.

Preferibilmente, il bioreattore 10 pu? comprendere inoltre un dispositivo per rilevare, regolare e controllare la temperatura del liquido di coltivazione, non mostrato nelle figure.

Questa misura consente di coltivare microrganismi fotosintetici, alghe o cianobatteri alla temperatura da loro preferita per garantire una crescita ottimale.

Vantaggiosamente, l'unit? di controllo 29, 29a, 29b pu? comprendere un temporizzatore che avvia con frequenza regolabile l'attivazione delle pompe 27, 27 a, 27b, al fine di produrre un flusso del liquido di coltura alfintemo dei condotti. Questo flusso ad intervalli prestabiliti pu? impedire la formazione di placche batteriche o depositi di microrganismi, alghe, o simili sulle pareti interne dei condotti.

Il bioreattore 10 pu? comprendere un'interfaccia utente 30, atta a permettere ad un utilizzatore di controllare le funzioni del bioreattore 10.

L'interfaccia utente 30 pu? essere un pannello di controllo o, in caso di utilizzo remoto, un computer o un telefono cellulare.

Il bioreattore 10 pu? presentare una cavit? 31 che funge da sede per la vasca di coltura 12. Come rappresentato in fig. 1, la cavit? 31 pu? sostanzialmente avere la forma di un parallelepipedo, ma pu? presentare anche una forma quadrata, a cilindro o di altro tipo.

Vantaggiosamente, la vasca di coltura 12 ? realizzata in forma estraibile per facilitarne la pulizia o la sostituzione in caso di rottura o danneggiamento. A tale scopo, la vasca di coltura 12 pu? presentare degli elementi di presa 32, quali maniglie o asole o simili.

All? interno della vasca di coltura 12 pu? essere presente un filtro 33 provvisto di pareti laterali e selettivamente rimovibile. Il filtro 33 pu? permettere di raccogliere gli organismi coltivati direttamente dalla vasca di coltura 12, cio? direttamente nel sito di produzione, senza richiedere l?utilizzo di recipienti aggiuntivi o di dispositivi di filtrazione esterni. Vantaggiosamente, il filtro 33 ? provvisto di una o pi? maniglie 34 per facilitarne l'estrazione e rinserimento nella vasca di coltura 12 al momento della raccolta, preferibilmente due maniglie 34.

Vantaggiosamente, il filtro 33 ? realizzato come una vasca, il cui fondo comprende un setaccio filtrante, quale un tessuto, nastro o membrana filtrante o simili.

Il valore di maglia del filtro 33 pu? essere scelto in base alla dimensione degli organismi da raccogliere.

In una forma di realizzazione molto preferita dell'invenzione, la superficie del fondo del filtro 33 copre essenzialmente almeno la superficie del liquido all'intemo del recipiente. Questo significa che il perimetro del bordo superiore del filtro 33 sotto forma di contenitore a bacinella pu? corrispondere essenzialmente al perimetro interno della vasca di coltura 12 all'altezza dell?inserimento del filtro 33 in essa, o almeno al perimetro dei bordi superiori della vasca di coltura 12.

Vantaggiosamente e come rappresentato in fig. 1, tra il bordo del filtro 33 e le pareti della cavit? 31 vi ? spazio per il passaggio di uno o pi? dei condotti di alimentazione 25, 25a, 25b e/o dei condotti di scarico 26, 26a, 26b sopra descritti.

Il filtro 33 come sopra descritto ha vantaggiosamente la triplice funzione di protezione da sporcizia ed inquinanti, di filtraggio degli organismi coltivati durante la raccolta, e di limitare l'evaporazione del liquido senza impedire il passaggio del gas.

Il bioreattore 10 pu? comprendere un ulteriore sistema di pompaggio, comprendente uno o pi? condotti di presa, una o pi? pompe per l'aspirazione del liquido dalla vasca di coltura 12, non raffigurati nelle figure, e uno o pi? condotti di rilascio 35 del liquido di coltura nella vasca di coltura 12 dopo il passaggio attraverso il filtro 33.

Vantaggiosamente, ad esempio nel caso della fotosintesi da parte degli organismi coltivati, il bioreattore 10 pu? comprendere una sorgente luminosa, non raffigurata nelle figure. La sorgente luminosa pu? essere di diversi tipi, noti alla persona esperta.

La lunghezza d'onda della luce fornita pu? essere scelta in base alle esigenze degli organismi coltivati.

A titolo di esempio, la cavit? 31 pu? comprendere un pannello illuminante, inserito in una o pi? pareti della cavit? 31, per illuminare lateralmente il contenuto della vasca di coltura 12.

La vasca di coltura 12 pu? presentare in questo caso una o pi? delle sue pareti, o parte di esse, trasparenti alla luce, per consentire il passaggio della luce al suo interno verso gli organismi coltivati.

Un?illuminazione laterale permette di coprire l?involucro 11 dall'alto, ad esempio con una copertura, non rappresentata nelle figure, non essendo richiesta l'illuminazione con la luce diurna. Inoltre, l?illuminazione laterale ? pi? efficace per la crescita della spirulina rispetto ad un?illuminazione dall?alto.

L?involucro 11 pu? presentare una qualsiasi forma idonea, ad esempio a parallelepipedo, cubica, a cilindro o altre possibili forme. Vantaggiosamente e come rappresentato in fig. 1 , l?involucro 11 pu? avere una forma a sedile. In questo caso, la vasca di coltura 12 pu? essere inseribile o inserita in una sua porzione inferiore.

Secondo una forma di realizzazione alternativa all? illuminazione sopra descritta, l involucro 11 pu? comprendere un pannello illuminante, che almeno parzialmente coincide con la parete dell?involucro 11 che si trova davanti ad una parte trasparente della vasca di coltura 12.

Questa configurazione pu? permettere di illuminare dall?alto il contenuto della vasca di coltura 12, contribuendo alla compattezza e comodit? del bioreattore 10, senza bisogno, ad esempio, di ingombranti luci esterne dall'alto che possono disturbare durante la raccolta ciclica dei prodotti coltivati.

Preferibilmente, il bioreattore 10 pu? comprendere una copertura per coprire l?area in corrispondenza della vasca di raccolta 12, ed eventualmente anche delle sedi 16 e 17.

Il bioreattore 10 pu? comprendere un dispositivo per miscelare il liquido di coltura situato in detta vasca di coltura, non mostrato nelle figure. Il dispositivo per miscelare il liquido di coltura pu? essere un agitatore, come ad esempio un agitatore magnetico noto.

In una forma preferenziale, il suddetto dispositivo per miscelare il liquido di coltura pu? essere un dispositivo per insufflare un gas di miscelazione. Il dispositivo per insufflare un gas di miscelazione pu? comprendere una sorgente di un gas di miscelazione.

Il gas di miscelazione pu? essere aria, ma anche, ad esempio, azoto. Il gas di miscelazione pu? essere utilizzato per miscelare e rendere omogeneo (distribuzione omogenea dei nutrienti e luce) il liquido di coltura. Il gas di miscelazione pu? inoltre integrare o sostituire l?apporto di CO2 fornito dalla sorgente di CO2. Eventualmente, il gas di miscelazione pu? essere utilizzato anche per liberare la soluzione dai gas dannosi per gli organismi. Nel caso della spirulina, ad esempio, occorre rimuovere l'ossigeno in eccesso prodotto durante la fotosintesi, che a concentrazioni troppo elevate ? dannoso per la spirulina.

Vantaggiosamente, il bioreattore 10 pu? comprendere una cartuccia di lavaggio, che pu? essere preferibilmente collegata al/ai condotti di alimentazione 25, 25a, 25b in alternativa all?una o pi? capsule 20, consentendo una pulizia periodica del sistema, ad esempio con disinfettanti come l'ipoclorito di sodio. Quindi, periodicamente, una volta prelevato il liquido dal bioreattore 10, pu? essere avviato un ciclo automatico di lavaggio e sanificazione del bioreattore 10.

Il sistema di pompaggio del liquido di coltura pu? vantaggiosamente prevedere l'estrazione pressoch? completa del liquido dalla vasca di coltura 12, trattenendone una percentuale e scaricando la parte restante dopo un ciclo di lavaggio della vasca di coltura 12, reinserendo poi la parte trattenuta nella vasca di coltura 12 e prelevando liquido di alimentazione dal circuito di carico del liquido di alimentazione per portare la vasca di coltura 12 a volume. Gli organismi contenuti nella parte trattenuta nella vasca di coltura 12 possono quindi far ripartire il ciclo di coltivazione.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un metodo d?uso di un bioreattore 10 secondo il trovato che pu? prevedere:

- l'inserimento di un liquido in una vasca di coltura 12;

- la copertura della vasca di coltura 12 con un filtro 33;

- l'inserimento di una coltivazione iniziale di organismi quali alghe, microrganismi fotosintetici, cianobatteri o simili;

- ravviamento dell?alimentazione della vasca di coltura 12, tramite un gruppo di alimentazione 13, di nutrienti 100 in forma solida da una o pi? capsule 20;

- il controllo dell?alimentazione mediante una o pi? unit? di controllo 29, 29a, 29b;

- l?illuminazione della vasca di coltura 12 mediante una sorgente di luce in modo continuo o secondo una programmazione temporale;

- la raccolta degli organismi coltivati, prelevando ciclicamente il liquido di coltura con gli organismi contenuti dalla vasca di coltura 12, e reintroducendo il liquido prelevato attraverso il filtro 33, atto a trattenere gli organismi, come la spirulina, e lasciar passare il liquido;

- al termine della filtrazione, svuotare il filtro 33 ed, eventualmente, iniziare un nuovo ciclo di coltivazione.

Vantaggiosamente, il bioreattore 10 pu? consentire una gestione a ciclo continuo del processo di coltivazione; una volta iniziata la bioreazione o crescita degli organismi con l'inoculo, gli stessi possono essere rimossi mediante filtrazione all' interno del bioreattore 10. Il liquido di coltura, ancora ricco di sostanze nutritive, pu? rifluire nella vasca di coltura 12 dove permette agli organismi, ad esempio alla spirulina, di continuare a duplicarsi, producendo quindi ulteriori organismi pronti per la raccolta, per ricominciare il ciclo "indefinitamente".

Il metodo d?uso pu? prevedere che il rilevamento di parametri del processo, quali quantit? di nutrienti, temperatura, qualit? del liquido di coltura e/o simili, e/o il filtraggio siano programmati ed eseguiti automaticamente.

? chiaro che al bioreattore 10 per la coltivazione di alghe, microorganismi fotosintetici, cianobatteri o simili e al metodo d?uso fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti o fasi, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitarne la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all?ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Bioreattore (10) per la coltivazione di alghe, microrganismi fotosintetici, cianobatteri o simili comprendente una vasca di coltura (12) ed almeno un dispositivo di alimentazione (14) comprendente un condotto di alimentazione (25a), una capsula (20) contenente nutrienti (100), un condotto di scarico (26a) e un sistema di pompaggio di un liquido di coltura, caratterizzato dal fatto che detti nutrienti (100) sono in forma solida e che detto bioreattore (10) comprende almeno un?unit? di controllo (29, 29a, 29b) atta a regolare i tempi e/o le portate di circolazione del liquido di coltura in corrispondenza della capsula (20).

2. Bioreattore (10) come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti nutrienti (100) presentano una composizione chimico-fisica tale che, quando posti a contatto con il liquido di coltura, si sciolgono con una velocit? nota e che, in base alla velocit? di scioglimento, detta unit? di controllo (29, 29a, 29b) regola i tempi e/o le portate di circolazione per regolare l'aggiunta di nutrienti (100) nel liquido di coltura.

3. Bioreattore (10) come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende uno o pi? rilevatori atti a determinare la quantit? di nutrienti (100) contenuti nel liquido e che, in base ai dati rilevati, detta unit? di controllo (29, 29a, 29b) regola i tempi e le portate di circolazione per regolare l'aggiunta di nutrienti (100) nel liquido di coltura.

4. Bioreattore (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti nutrienti (100) contenuti nella capsula (20) sono uno o pi? sali minerali, preferibilmente una miscela di sali minerali.

5. Bioreattore (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un secondo dispositivo di alimentazione (15) per alimentare una seconda classe di nutrienti (100) nella vasca di coltura (12) e che detto secondo dispositivo di alimentazione (15) ? realizzato in modo identico al dispositivo di alimentazione (14).

6. Bioreattore (10) come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la seconda classe di nutrienti (100) contenuta in una seconda capsula (20) di detto secondo dispositivo di alimentazione (15) ? una fonte di carbonato o bicarbonato.

7. Bioreattore (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette capsule (20) sono a scelta delle cialde, dei filtri di tessuto non tessuto, dei contenitori realizzati in metallo e/o in materiale polimerico contenenti nutrienti (100) in forma sciolta, compatti o in forma sciolta raccolta in cialde, bustine o filtri in tessuto non tessuto.

8. Bioreattore (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sistema di pompaggio comprende una o pi? pompe (27, 27a, 27b) e che detta almeno un?unit? di controllo (29, 29a, 29b) ? atta a regolare dette una o pi? pompe (27, 27a, 27b).

9. Bioreattore (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il sistema di pompaggio comprende un elemento deviatore (28).

10. Metodo d?uso di un bioreattore (10) per la coltivazione di alghe, microrganismi fotosintetici, cianobatteri o simili come nelle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che prevede:

- Tinserimento di un liquido di coltura in una vasca di coltura (12); - l'iserimento di una coltivazione iniziale di organismi quali alghe, microrganismi fotosintetici, cianobatteri o simili;

- lavviamento dell?alimentazione di nutrienti (100) nella vasca di coltura (12), tramite un dispositivo di alimentazione (14);

- il controllo dell?alimentazione mediante una o pi? unit? di controllo (29, 29a, 29b) per.regolare i tempi e/o le portate di circolazione del liquido di coltura regolando in questo modo la quantit? dei nutrienti (100) in forma solida che entrano in soluzione nel liquido di coltura.