IT202100031940A1

IT202100031940A1 - COVERAGE FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE EQUIPMENT

Info

Publication number: IT202100031940A1
Application number: IT102021000031940A
Authority: IT
Inventors: Davide Falco; Nicola Giuseppe Trapletti; Glauco Bigini; Ivo Boniolo
Original assignee: E Novia S P A
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-06-21
Also published as: WO2023119171A1

Description

COPERTURA PER APPARATI DI CATTURA DI ANIDRIDE CARBONICA COVERAGE FOR CARBON DIOXIDE CAPTURE EQUIPMENT

Campo tecnico dell'invenzione Technical field of the invention

La presente invenzione riguarda in generale il settore delle tecnologie cosiddette di "carbon capture and utilization" (di seguito, CCU), ossia apparati e metodi per la cattura e l'utilizzazione dell'anidride carbonica (CO2). Pi? specificamente, la presente invenzione riguarda una copertura intelligente per apparati di cattura e utilizzazione di CO2, ad esempio per fotobioreattori. The present invention generally concerns the sector of so-called "carbon capture and utilization" technologies (hereinafter, CCU), i.e. apparatus and methods for the capture and use of carbon dioxide (CO2). More? specifically, the present invention concerns an intelligent cover for CO2 capture and utilization apparatus, for example for photobioreactors.

Stato dell'arte State of art

Il problema del cambiamento climatico, soprattutto dovuto al continuo incremento della quantit? di gas climalteranti emessi in atmosfera, ? sempre pi? sentito. Come risaputo, infatti, alte concentrazioni di gas climalteranti in atmosfera causano l'innalzamento delle temperature medie del pianeta, un fenomeno meglio noto come "surriscaldamento globale", con conseguenze ambientali (fenomeni climaterici estremi, cambiamenti nella distribuzione, intensit? e andamento delle precipitazioni, aumento del livello e della acidit? dei mari ecc.) ma anche socio-economiche spesso drammatiche. The problem of climate change, especially due to the continuous increase in the quantity? of climate-altering gases emitted into the atmosphere, ? more and more sense. As is well known, in fact, high concentrations of climate-altering gases in the atmosphere cause an increase in the average temperatures of the planet, a phenomenon better known as "global warming", with environmental consequences (extreme climatic phenomena, changes in the distribution, intensity and trend of precipitation , increase in the level and acidity of the seas etc.) but also often dramatic socio-economic ones.

L'anidride carbonica, nel seguito per brevit? anche CO2, ha raggiunto livelli di concentrazione in atmosfera altissimi ed ? ritenuta la principale causa dell'instabilit? climatica del nostro pianeta. Per far fronte a questo problema, risulta indispensabile individuare adeguate soluzioni tecnologiche che permettano da un lato di ridurre le emissioni di CO2 in atmosfera e dall'altro di catturare, e preferibilmente anche di riutilizzare, la CO2 emessa in atmosfera. Carbon dioxide, hereinafter for brevity? even CO2, has reached very high levels of concentration in the atmosphere and is considered the main cause of the instability? climate of our planet. To deal with this problem, it is essential to identify adequate technological solutions that allow on the one hand to reduce CO2 emissions into the atmosphere and on the other to capture, and preferably also reuse, the CO2 emitted into the atmosphere.

Sono gi? note nello stato della tecnica delle tecnologie e metodologie di cattura del carbonio che si distinguono sostanzialmente in tecnologie cosiddette di "carbon capture and storage" (CCS) e in tecnologie cosiddette di "carbon capture and utilization" (CCU). Le tecnologie CCS generalmente prevedono la cattura della anidride carbonica, il trasporto in forma compressa e lo stoccaggio della CO2 catturata, ad esempio, in formazioni geologiche, in formazioni saline, sotto il terreno, sotto i fondali oceanici, in falde acquifere e pozzi esauriti di olio e gas ecc. Nonostante l'alto potenziale di cattura di CO2, le tecnologie CCS risultano svantaggiose sia per gli alti costi di trasporto e operativi sia per le minacce ambientali connesse, ad esempio dovute a possibili fuoriuscite della CO2 stoccata nel lungo termine. Are they already? known in the state of the art of carbon capture technologies and methodologies which are essentially distinguished into so-called "carbon capture and storage" (CCS) technologies and so-called "carbon capture and utilization" (CCU) technologies. CCS technologies generally involve the capture of carbon dioxide, the transport in compressed form and the storage of the captured CO2, for example, in geological formations, in salt formations, under the ground, under the ocean floor, in aquifers and depleted wells of oil and gas etc. Despite the high potential for CO2 capture, CCS technologies are disadvantageous both due to the high transport and operational costs and the associated environmental threats, for example due to possible leaks of the CO2 stored in the long term.

Le tecnologie CCU prevedono invece l'utilizzazione della CO2 catturata che quindi non viene immagazzinata, ma utilizzata ad esempio per aggiungere valore alla produzione di altri prodotti, quali prodotti chimici, combustibili, carbonati, polimeri, prodotti alimentari e prodotti farmaceutici oppure come fonte di carbonio inorganico per microorganismi fotosintetici. CCU technologies instead involve the use of the captured CO2 which is therefore not stored, but used for example to add value to the production of other products, such as chemicals, fuels, carbonates, polymers, food products and pharmaceuticals or as a source of carbon inorganic for photosynthetic microorganisms.

Le tecnologie CCU possono sfruttare processi chimico-fisici o processi biologici. La tecnologia CCU oggetto della presente invenzione risulta particolarmente vantaggiosa per questi secondi e, nello specifico, per fotobioreattori per la crescita di microorganismi fotosintetici, in particolare microalghe. Le tecnologie di CCU biologiche si basano sul razionale che i microorganismi fotosintetici sequestrano la CO2 derivante da fonti antropiche presente in atmosfera e la utilizzano attraverso la fotosintesi. CCU technologies can exploit chemical-physical processes or biological processes. The CCU technology object of the present invention is particularly advantageous for the latter and, specifically, for photobioreactors for the growth of photosynthetic microorganisms, in particular microalgae. Biological CCU technologies are based on the rationale that photosynthetic microorganisms sequester CO2 deriving from anthropogenic sources present in the atmosphere and use it through photosynthesis.

I due metodi pi? comuni di coltivazione di microalghe sono sostanzialmente due: i sistemi aperti (anche noti come "open ponds" e "raceway ponds") in cui le microalghe sono poste in vasche poco profonde di almeno un acro di superficie ed esposte alla luce naturale del sole per la produzione di biomassa; e sistemi chiusi (ad esempio, fotobioreattori di diverse tipologie). Questi secondi sono sicuramente pi? vantaggiosi in quanto operano in condizioni controllate e possono anche essere ottimizzati e progettati a seconda della specie di microalga che si vuole coltivare, sono pi? efficienti, meno ingombranti e decrementano in modo significativo la probabilit? di contaminazioni. Tuttavia, anche i sistemi chiusi non sono esenti da svantaggi quali, per menzionarne alcuni, alti costi di progettazione e operativi, surriscaldamento, problemi di pulizia, accumulo di ossigeno disciolto ecc., tutti fattori che possono concorrere a limitare la crescita delle microalghe e stanno limitando l'impiego dei sistemi di CCU biologici su scala industriale. The two best methods? There are essentially two common cultivation methods for microalgae: open systems (also known as "open ponds" and "raceway ponds") in which the microalgae are placed in shallow tanks of at least one acre of surface area and exposed to natural sunlight for biomass production; and closed systems (for example, photobioreactors of different types). These seconds are certainly more? advantageous as they operate in controlled conditions and can also be optimized and designed depending on the species of microalgae you want to cultivate, they are more? efficient, less cumbersome and significantly decrease the probability? of contamination. However, even closed systems are not free from disadvantages such as, to mention a few, high design and operating costs, overheating, cleaning problems, accumulation of dissolved oxygen, etc., all factors that can contribute to limiting the growth of microalgae and are limiting the use of biological CCU systems on an industrial scale.

Inoltre, nei processi biologici che sfruttano microorganismi fotosintetici, quali microalghe, per la cattura e l'utilizzazione della CO2 ? di cruciale importanza il controllo della penetrazione e distribuzione della luce all'interno del bioreattore. Infatti, la distribuzione dell'intensit? di luce all'interno dei fotobioreattori noti non ? uniforme a causa dell'assorbimento e della dispersione della radiazione luminosa nella coltura. L'attenuazione della radiazione luminosa dipende dalla lunghezza d'onda, dalla concentrazione delle microalghe, dalla geometria del fotobioreattore e dalla distanza di penetrazione della luce in quanto l'intensit? della radiazione luminosa decrementa esponenzialmente con la distanza dalla superficie irradiata del fotobioreattore. A seconda dell'intensit? di luce, le microalghe possono trovarsi in uno stato di fotoinibizione o foto-limitazione che comporta il collasso delle cellule. Inoltre, una buona movimentazione della coltura, un buon trasferimento di massa, una temperatura e un pH favorevoli possono incrementare significativamente le performance di un fotobioreattore. Pertanto, ? ancora sentita la necessit? di apparati e metodi per la cattura e l'utilizzazione di anidride carbonica che superino, o almeno limitino, gli svantaggi di quelli gi? noti nello stato della tecnica. Furthermore, in biological processes that exploit photosynthetic microorganisms, such as microalgae, for the capture and use of CO2? the control of the penetration and distribution of light inside the bioreactor is of crucial importance. In fact, the distribution of the intensity? of light inside the known photobioreactors is not? uniform due to the absorption and dispersion of light radiation in the crop. The attenuation of the light radiation depends on the wavelength, the concentration of the microalgae, the geometry of the photobioreactor and the penetration distance of the light as the intensity? of the light radiation decreases exponentially with the distance from the irradiated surface of the photobioreactor. Depending on the intensity? of light, microalgae can be in a state of photoinhibition or photo-limitation which leads to cell collapse. Furthermore, good culture handling, good mass transfer, favorable temperature and pH can significantly increase the performance of a photobioreactor. Therefore, ? still felt the need? of apparatus and methods for the capture and use of carbon dioxide that overcome, or at least limit, the disadvantages of those already known in the state of the art.

Sommario dell'invenzione Summary of the invention

Scopo della presente invenzione ? dunque fornire un apparato per la cattura e l'utilizzazione della CO2 mediante processo biologico con impiego di microorganismi fotosintetici, che permetta di ovviare a uno o pi? degli inconvenienti della tecnica nota sopra citati, in particolare che sia in grado di eseguire il processo di cattura e utilizzazione della CO2 in modo pi? efficiente ed economicamente pi? vantaggioso rispetto alla tecnica nota. Purpose of the present invention? therefore provide an apparatus for the capture and use of CO2 through a biological process with the use of photosynthetic microorganisms, which allows to overcome one or more? of the drawbacks of the prior art mentioned above, in particular that it is capable of carrying out the process of capturing and using CO2 in a more efficient way. efficient and more economically? advantageous compared to the known art.

Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie ad una copertura intelligente per sistemi di coltura o bioreattori avente le caratteristiche specificate nella rivendicazione indipendente 1. Forme di realizzazione preferite della copertura secondo la presente invenzione sono invece oggetto delle rivendicazioni dipendenti. This and other objectives are fully achieved according to the present invention thanks to an intelligent cover for culture systems or bioreactors having the characteristics specified in independent claim 1. Preferred embodiments of the cover according to the present invention are instead the subject of the dependent claims.

In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di realizzare una copertura per bioreattori, in particolare per fotobioreattori per la cattura e l'utilizzazione della CO2 mediante processo biologico con impiego di microorganismi fotosintetici, la copertura essendo configurata per essere reversibilmente connessa a un serbatoio del bioreattore, il quale serbatoio contiene, quando in uso, un volume di fluido di bioreattore, in particolare un liquido di coltura, e in cui la copertura ? equipaggiata con uno o pi? sensori, con almeno un'unit? di controllo per il rilevamento e il controllo di uno o pi? parametri del bioreattore, e con un sistema di illuminazione comprendente uno o pi? mezzi di distribuzione della luce, preferibilmente scelti tra lampade led e/o fasci di fibre ottiche, atti ad emettere una radiazione luminosa sul liquido di coltura contenuto nel serbatoio del fotobioreattore e quindi favorire le attivit? fotosintetiche. In summary, the invention is based on the idea of creating a cover for bioreactors, in particular for photobioreactors for the capture and use of CO2 through a biological process with the use of photosynthetic microorganisms, the cover being configured to be reversibly connected to a bioreactor tank, which tank contains, when in use, a volume of bioreactor fluid, in particular a culture liquid, and in which the cover is equipped with one or more? sensors, with at least one unit? control for the detection and control of one or more? parameters of the bioreactor, and with a lighting system comprising one or more? light distribution means, preferably chosen between LED lamps and/or bundles of optical fibres, suitable for emitting light radiation on the culture liquid contained in the photobioreactor tank and therefore promoting the activities photosynthetic.

Il sistema di illuminazione della copertura secondo la presente invenzione risulta particolarmente vantaggioso in quanto permette di regolare l'intensit? della radiazione luminosa in base alla densit? della coltura e all'intensit? di luce presente nella coltura grazie ad algoritmi implementati nell'unit? di controllo. Inoltre, il sistema di illuminazione ? pensato in modo tale che la penetrazione di luce nella coltura sia mantenuta alta e tutte le alghe ricevano la stessa quantit? di radiazione indipendentemente dalla distanza dalla fonte luminosa. The roof lighting system according to the present invention is particularly advantageous as it allows the intensity to be adjusted. of light radiation based on the density? of the culture and the intensity? of light present in the crop thanks to algorithms implemented in the unit? control. Furthermore, the lighting system? designed in such a way that the penetration of light into the culture is kept high and all algae receive the same amount? of radiation regardless of the distance from the light source.

L'invenzione si riferisce anche ad un bioreattore comprendente detta copertura, nonch? all'uso di un tale bioreattore nella coltivazione di microorganismi, in particolare microorganismi fotosintetici, ancora pi? in particolare microalghe. The invention also refers to a bioreactor comprising said cover, as well as to the use of such a bioreactor in the cultivation of microorganisms, especially photosynthetic microorganisms, even more? in particular microalgae.

In un'ottica di riduzione dei costi, pi? coperture possono condividere, ad esempio in cloud, i dati rilevati da rispettivi sensori in modo da cross-ottimizzare pi? coltivazioni tramite un'unit? di elaborazione centralizzata. From a cost reduction perspective, more? coverages can share, for example in the cloud, the data detected by their respective sensors in order to cross-optimise more? crops through a unit? centralized processing.

L'invenzione si riferisce pertanto anche ad un sistema che comprende almeno due coperture per bioreattori le cui unit? di controllo sono collegate tra loro mediante un'unit? di elaborazione centralizzata. The invention therefore also refers to a system that includes at least two covers for bioreactors whose units control are connected to each other via a unit? centralized processing.

Grazie all'impiego della copertura della presente invenzione ? possibile rendere "intelligente" non solo qualsiasi tipo di bioreattore ma anche qualunque bidone, silos, serbatoio o altro sistema di coltivazione "aperto", che di per s? non sarebbe ottimale, per le ragioni gi? enunciate sopra, per la coltura di microorganismi, in particolare microorganismi fotosintetici. In altre parole, la copertura della presente invenzione pu? includere tutti gli elementi utili per il controllo e l'ottimizzazione dei parametri di coltura e pu? anche essere specificamente settato per la coltura di una determinata specie. Vantaggiosamente, la copertura potr? anche essere posta su un sistema di coltura "aperto", ad esempio su un silos, trasformando di fatto tale sistema in un sistema chiuso. La copertura pu? inoltre essere configurata in modo tale da tenere in ombra tutto il fotobioreattore su cui essa ? montata, cos? da evitare il surriscaldamento della coltivazione e quindi avere un maggiore controllo della temperatura. Thanks to the use of the covering of the present invention ? It is possible to make "intelligent" not only any type of bioreactor but also any bin, silo, tank or other "open" cultivation system, which in itself? would not be optimal, for the reasons already? set out above, for the culture of microorganisms, in particular photosynthetic microorganisms. In other words, the coverage of the present invention can? include all the useful elements for the control and optimization of cultivation parameters and can? can also be specifically set for the cultivation of a specific species. Advantageously, the coverage can can also be placed on an "open" cultivation system, for example on a silo, effectively transforming this system into a closed system. The coverage can furthermore, be configured in such a way as to keep the entire photobioreactor on which it is in the shade? mounted, what? to avoid overheating of the cultivation and therefore have greater control of the temperature.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a puro scopo esemplificativo e non limitativo. Further characteristics and advantages of the present invention will be evident from the following detailed description, provided for purely illustrative and non-limiting purposes.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Nella seguente descrizione dettagliata dell'invenzione verr? fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: In the following detailed description of the invention will be referred to the figures in the attached drawings, in which:

- la figura 1 ? un'illustrazione schematica di un fotobioreattore per la cattura e l'utilizzazione di CO2 comprendente una copertura secondo la presente invenzione; - la figura 2 ? uno schema a blocchi del sistema di controllo del fotobioreattore di figura 1; e - figure 1? a schematic illustration of a photobioreactor for the capture and utilization of CO2 including a cover according to the present invention; - figure 2? a block diagram of the photobioreactor control system of figure 1; And

- la figura 3 ? una vista prospettica di una copertura secondo la presente invenzione, montata su un fotobioreattore per la cattura e l'utilizzazione di CO2. - figure 3? a perspective view of a cover according to the present invention, mounted on a photobioreactor for the capture and utilization of CO2.

Descrizione dettagliata di forme preferite di realizzazione Detailed description of preferred embodiments

La figura 1 mostra schematicamente una copertura 1 per un bioreattore 2, in particolare un bioreattore CCU ossia un bioreattore per la cattura e l'utilizzazione della CO2 mediante processo biologico utilizzante microorganismi fotosintetici, nel presente caso microalghe, in sospensione in un volume di liquido di coltura. Figure 1 schematically shows a cover 1 for a bioreactor 2, in particular a CCU bioreactor, i.e. a bioreactor for the capture and use of CO2 through a biological process using photosynthetic microorganisms, in the present case microalgae, suspended in a volume of liquid culture.

La copertura 1 ? configurata per essere reversibilmente connessa ad un serbatoio 3 del bioreattore 2, il quale serbatoio 3 contiene un fluido di bioreattore, in particolare un liquido di coltura. Coverage 1? configured to be reversibly connected to a tank 3 of the bioreactor 2, which tank 3 contains a bioreactor fluid, in particular a culture liquid.

La copertura 1 comprende uno o pi? sensori 4 atti a rilevare uno o pi? parametri operativi del bioreattore 2. A titolo esemplificativo, ma non limitativo, i sensori 4 possono comprendere uno o pi? dei seguenti sensori: sensori per il rilevamento della temperatura, sensori per il rilevamento della densit? della coltura, sensori per il rilevamento del pH, sensori per il rilevamento dell'ossigeno disciolto, e sensori per il rilevamento delle radiazioni fotosintetiche attive (PAR). Coverage 1 includes one or more? 4 sensors designed to detect one or more? operating parameters of the bioreactor 2. By way of example, but not by way of limitation, the sensors 4 can comprise one or more? of the following sensors: sensors for temperature detection, sensors for density detection? of the crop, sensors for detecting pH, sensors for detecting dissolved oxygen, and sensors for detecting photosynthetic active radiation (PAR).

La copertura 1 comprende inoltre un'unit? di controllo 5. Sulla base dei segnali di misura forniti dai sensori 4, l'unit? di controllo 5 ? configurata per comandare opportuni mezzi di regolazione del bioreattore 2 in modo da mantenere detti uno o pi? parametri del bioreattore 2 su determinati valori o entro determinati intervalli prestabiliti. Tali mezzi di regolazione possono ad esempio comprendere mezzi di riscaldamento, mezzi di raffreddamento, mezzi di agitazione, mezzi di alimentazione di gas, mezzi di scarico di gas, mezzi di alimentazione di fluido, mezzi di filtrazione o combinazioni di questi. Tali mezzi di regolazione non sono mostrati nelle figure, ma sono comunque di tipo per s? noto. Cover 1 also includes a unit? control 5. Based on the measurement signals provided by the sensors 4, the unit? control 5 ? configured to control appropriate regulation means of the bioreactor 2 so as to maintain said one or more parameters of bioreactor 2 at certain values or within certain pre-established ranges. Such regulating means may for example include heating means, cooling means, stirring means, gas supply means, gas exhaust means, fluid supply means, filtration means or combinations thereof. These adjustment means are not shown in the figures, but are they of the per se type anyway? known.

Detti mezzi di alimentazione di gas e detti mezzi di scarico di gas sono in particolare mezzi di alimentazione e scarico di aria e/o anidride carbonica, preferibilmente equipaggiati con una pompa e/o con sensori per rilevare la portata di gas. Said gas supply means and said gas discharge means are in particular means for supplying and discharging air and/or carbon dioxide, preferably equipped with a pump and/or with sensors to detect the gas flow rate.

Detti mezzi di alimentazione di fluido sono preferibilmente mezzi di alimentazione di un liquido di coltura, preferibilmente equipaggiati con una pompa che consente il pescaggio del liquido di coltura fresco da un serbatoio esterno dedicato. Said fluid supply means are preferably means for supplying a culture liquid, preferably equipped with a pump which allows the fresh culture liquid to be drawn from a dedicated external tank.

La copertura 1 ? provvista di un sistema di illuminazione configurato per emettere una radiazione luminosa sul fluido di bioreattore contenuto nel serbatoio 3 del bioreattore 2. Nell'esempio di realizzazione qui proposto il sistema di illuminazione comprende una pluralit? di lampade a LED 6, ma potrebbe comprendere, in alternativa o in aggiunta, fasci di fibre ottiche di lunghezza opportunamente definita in modo da garantire una distribuzione uniforma della luce in tutto il serbatoio 3. L'intensit? e la frequenza della luce emessa dal sistema di illuminazione, cos? come la frequenza di accensione e spegnimento (per garantire dei cicli luce/buio ottimali), sono opportunamente controllate dall'unit? di controllo 5 in funzione di parametri del bioreattore 2, quali la densit? della coltura, la penetrazione della luce nella coltura, ecc., rilevati direttamente o derivati dalle rilevazioni fornite dai sensori 4. Coverage 1? provided with a lighting system configured to emit a light radiation on the bioreactor fluid contained in the tank 3 of the bioreactor 2. In the embodiment example proposed here the lighting system includes a plurality of of LED lamps 6, but could include, alternatively or in addition, bundles of optical fibers of appropriately defined length in order to guarantee uniform distribution of light throughout the tank 3. The intensity? and the frequency of the light emitted by the lighting system, so? such as the frequency of switching on and off (to ensure optimal light/dark cycles), are appropriately controlled by the unit? control 5 depending on the parameters of the bioreactor 2, such as the density? of the crop, the penetration of light into the crop, etc., detected directly or derived from the readings provided by the sensors 4.

Vantaggiosamente, le unit? di controllo di pi? coperture possono essere connesse tra loro, preferibilmente in cloud, in modo da cross-ottimizzare pi? coltivazioni tramite un'unit? di elaborazione centralizzata. Advantageously, the units? more control? coverages can be connected to each other, preferably in the cloud, in order to cross-optimize more? crops through a unit? centralized processing.

La figura 2 mostra uno schema a blocchi del sistema di controllo di un fotobioreattore cui ? applicata una copertura secondo l'invenzione, in cui la copertura ? provvista di sensori per il rilevamento delle radiazioni fotosintetiche attive (PAR), per il rilevamento della densit? della coltura, per il rilevamento del pH, per il rilevamento dell'ossigeno disciolto e per il rilevamento della temperatura, e in cui il fotobioreattore ? provvisto di un sistema di regolazione del flusso di CO2, di una pompa per l'alimentazione del liquido di coltura fresco, di un sistema di regolazione del flusso di aria e di un sistema di riscaldamento. Il controllo e l'ottimizzazione dei parametri di coltura possono essere adattati ad esempio in base delle specifiche esigenze dei microorganismi coltivati e/o anche in base all'andamento di crescita della coltura. A titolo esemplificativo e in alcun modo limitativo, l'unit? di controllo 5 pu? essere programmata per controllare l'insufflazione di CO2 in base al valore di pH rilevato dai sensori di pH. Il pH, infatti, deve rimanere in un determinato intervallo, che pu? essere pi? o meno ampio a seconda del microorganismo e della specie di microorganismo coltivata. Figure 2 shows a block diagram of the control system of a photobioreactor which? a cover according to the invention is applied, wherein the cover is equipped with sensors for the detection of active photosynthetic radiation (PAR), for the detection of the density? of the culture, for pH sensing, for dissolved oxygen sensing and for temperature sensing, and in which the photobioreactor is equipped with a CO2 flow regulation system, a pump for supplying fresh culture liquid, an air flow regulation system and a heating system. The control and optimization of culture parameters can be adapted for example based on the specific needs of the cultivated microorganisms and/or also based on the growth trend of the culture. By way of example and in no way limiting, the unit? control 5 can? be programmed to control CO2 insufflation based on the pH value detected by the pH sensors. The pH, in fact, must remain in a certain range, which can be more? or less broad depending on the microorganism and the species of microorganism cultured.

L'unit? di controllo 5 pu? essere inoltre programmata per azionare il sistema di riscaldamento e/o il sistema di raffreddamento in base al valore di temperatura, rilevato dal sensore di temperatura. L'unit? di controllo 5 pu? altres? essere programmata per controllare, in base al valore di densit? di coltura, rilevato dal sensore di densit? di coltura, lo scarico e il caricamento del bioreattore al fine di mantenere costante il volume di coltura. Secondo una forma di realizzazione, l'unit? di controllo 5 pu? essere programmata per controllare, in base al valore di radiazioni fotosinteticamente attive, rilevate dal sensore PAR, e in base al valore rilevato dal sensore di densit? di coltura, l'intensit? della luce emessa dal sistema di illuminazione in modo da avere una distribuzione della luce nel fotobioreattore che massimizzi l'efficienza della fotosintesi. The unit? control 5 can? also be programmed to operate the heating system and/or the cooling system based on the temperature value detected by the temperature sensor. The unit? control 5 can? else? be programmed to control, based on the density value? of culture, detected by the density sensor? of culture, the unloading and loading of the bioreactor in order to keep the culture volume constant. According to one embodiment, the unit? control 5 can? be programmed to control, based on the value of photosynthetically active radiation detected by the PAR sensor, and based on the value detected by the density sensor? of cultivation, the intensity? of the light emitted by the lighting system in order to have a light distribution in the photobioreactor that maximizes the efficiency of photosynthesis.

Inoltre, l'unit? di controllo 5 pu? essere programmata per controllare, in base alla concentrazione di ossigeno, rilevata dal sensore di ossigeno, il sistema di insufflazione per aumentare o diminuire la concentrazione di ossigeno nella coltura. Furthermore, the unit? control 5 can? be programmed to control, based on the oxygen concentration detected by the oxygen sensor, the insufflation system to increase or decrease the oxygen concentration in the culture.

Con riferimento alla figura 3, secondo una forma di realizzazione la copertura 1 comprende un corpo, realizzato ad esempio in lamiera metallica o vetroresina, con una prima porzione 1a, o porzione inferiore, avente forma cilindrica con diametro minore di, o sostanzialmente coincidente con, il diametro del serbatoio 3, e una seconda porzione 1b, o porzione superiore, a forma di piatto con diametro maggiore rispetto al diametro del serbatoio 3. Vantaggiosamente, il diametro della porzione superiore 1b della copertura 1 ? opportunamente scelto a seconda dell'altezza del serbatoio 3 in maniera tale da mantenere in ombra la coltura contenuta nel serbatoio 3, al fine di evitare il surriscaldamento della coltura dovuto all'irraggiamento solare. La copertura 1 presenta dunque in questo caso una conformazione generale a ombrello. With reference to figure 3, according to one embodiment the cover 1 includes a body, made for example of metal sheet or fibreglass, with a first portion 1a, or lower portion, having a cylindrical shape with a diameter smaller than, or substantially coinciding with, the diameter of the tank 3, and a second portion 1b, or upper portion, in the shape of a plate with a diameter greater than the diameter of the tank 3. Advantageously, the diameter of the upper portion 1b of the cover 1 is suitably chosen according to the height of the tank 3 in such a way as to keep the crop contained in the tank 3 in the shade, in order to avoid overheating of the crop due to solar radiation. Coverage 1 therefore has a general umbrella shape in this case.

I sensori e il sistema di illuminazione della copertura 1 sono montati nella porzione inferiore 1a della copertura 1, in modo tale da trovarsi all'interno del serbatoio 3 e quindi essere a contatto con il fluido ivi contenuto una volta che la copertura 1 ? posta sul bioreattore 2. La porzione superiore 1b della copertura 1 pu? ad esempio essere provvista, sulla sua superficie esterna, di pannelli fotovoltaici per produrre energia elettrica con cui alimentare l'unit? di controllo, i sensori e il sistema di illuminazione. La copertura 1 ? connessa al serbatoio 3 del bioreattore 2 in modo reversibile o smontabile, ad esempio mediante organi di collegamento filettati. Ovviamente, una guarnizione di tenuta pu? essere interposta fra il serbatoio 3 del bioreattore 2 e la copertura 1 in modo da garantire la tenuta fra queste due parti. The sensors and the lighting system of the cover 1 are mounted in the lower portion 1a of the cover 1, such that they are inside the tank 3 and therefore are in contact with the fluid contained therein once the cover 1 is placed on the bioreactor 2. The upper portion 1b of the cover 1 can? for example, be equipped, on its external surface, with photovoltaic panels to produce electricity with which to power the unit? control, sensors and lighting system. Coverage 1? connected to the tank 3 of the bioreactor 2 in a reversible or removable way, for example by means of threaded connection members. Obviously, a seal can? be placed between the tank 3 of the bioreactor 2 and the cover 1 so as to guarantee the seal between these two parts.

Inoltre, la copertura 1 pu? comprendere una connessione rapida (non mostrata nelle figure) per consentire l'introduzione all'interno del bioreattore 2 di eventuali altre sonde per il monitoraggio o la verifica degli stessi o di altri parametri di funzionamento del bioreattore 2 a seconda delle necessit?. Oltre ai mezzi di regolazione sopra menzionati, il bioreattore 2 potr? comprendere altri mezzi di regolazione. A titolo esemplificativo, sul fondo del serbatoio 3 del bioreattore 2 pu? essere prevista una piastra ad agitazione magnetica (non mostrata, ma comunque di tipo per s? noto) per migliorare la miscelazione del fluido di bioreattore, preferibilmente liquido di coltura per microalghe, contenuto nel serbatoio 3. Il bioreattore 2 pu? essere inoltre provvisto di mezzi di filtrazione comprendenti una membrana posta all'interno del serbatoio 3 per filtrare il mezzo di coltura in esso contenuto in modo da separare la fase solida (microorganismi fotosintetici) di detto mezzo di coltura dalla fase liquida. Furthermore, coverage 1 can? include a quick connection (not shown in the figures) to allow the introduction inside the bioreactor 2 of any other probes for monitoring or verifying the same or other operating parameters of the bioreactor 2 as needed. In addition to the control means mentioned above, the bioreactor 2 will be able to include other means of regulation. By way of example, on the bottom of tank 3 of bioreactor 2 can? a magnetic stirring plate (not shown, but of a known type) should be provided to improve the mixing of the bioreactor fluid, preferably culture liquid for microalgae, contained in the tank 3. The bioreactor 2 can? furthermore be provided with filtration means comprising a membrane placed inside the tank 3 to filter the culture medium contained therein so as to separate the solid phase (photosynthetic microorganisms) of said culture medium from the liquid phase.

La presente invenzione ? stata qui descritta con riferimento a sue forme preferite di realizzazione. ? da intendersi che possono essere previste altre forme di realizzazione che condividono con quelle qui descritte il medesimo nucleo inventivo, come definito dall'ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate. This invention? has been described here with reference to its preferred embodiments. ? it is to be understood that other embodiments may be envisaged which share the same inventive core with those described here, as defined by the scope of protection of the claims reported below.

Claims

1. Cover (1) for bioreactor (2), configured to be reversibly connected to a tank (3) of the bioreactor (2) containing a bioreactor fluid, preferably a culture liquid, the cover (1) comprising sensor means (4 ) suitable for detecting one or more? operating parameters of the bioreactor (2), a unit? control (5) configured to manage the operation of the bioreactor (2) on the basis of measurement signals provided by said sensor means (4), and lighting means (7) suitable for emitting a light radiation on the bioreactor fluid contained in the tank (3).

2. Cover according to claim 1, wherein said lighting means (7) comprise LED lamps and/or optical fibers.

3. Cover according to claim 1 or claim 2, wherein said sensor means (4) comprise sensors for detecting the temperature, density and culture, pH, dissolved oxygen and/or photosynthetic active radiation (PAR).

4. Cover according to any of the preceding claims, comprising a lower portion (1a) of cylindrical shape having a first diameter and an upper portion (1b) in the shape of a plate having a second diameter greater than said first diameter, wherein said lower portion (1a) houses said sensor means (4) and said lighting means (7) and ? suitable to be inserted into the tank (3) in such a way that said sensor means (4) and said lighting means (7) are inside the tank (3) when the cover (1) is mounted on the bioreactor (2).

5. Cover according to any of the preceding claims, wherein said upper portion (1b) is? provided, on its external surface, with one or more? photovoltaic panels.

6. Bioreactor comprising a tank (3) containing a bioreactor fluid, in particular a culture liquid, and a cover (1) according to any one of the previous claims, connected to the tank (3).

7. Use of a bioreactor (2) according to claim 6 for the cultivation of microorganisms, preferably photosynthetic microorganisms, more? preferably seaweed.

8. System including a plurality? of coverages (1) according to any of claims 1 to 5, connected in the cloud via a unit? centralized processing.