KR20010079714A - 광생물반응기 - Google Patents

Abstract

직립 코어 구조물; 상기 코어 구조물에 의해 지지될 수 있는 다수개의 실질적으로 투명한 관; 상기 각각의 투명 관을 통해 합성 혼합물을 흐르게 하는 유동 수단; 및 상기 혼합물로부터 바이오매스 합성 산물을 회수하기 위한 회수 수단을 포함하는 광생물반응기를 제공한다. 상기 다수개의 투명 관들은 나선형으로 평행하게 감겨있다. 살아있는 식물성 물질을 상기 물질의 성장에 필수적인 영양분과 함께 포함하는 합성 혼합물로부터 바이오매스를 생산하기 위한 상기 광생물반응기의 용도를 또한 제공한다.

Description

광생물반응기{Photobioreactor}

단순한 식물성 물질, 예를 들어 조류, 남조균류 및 해조류를 사용하는 광합성 기법에 의한 바이오매스 산물의 상업적인 생산 가능성이 한 동안 인정되었다. 이러한 기법들은 보다 복잡한 바이오매스 산물의 제조에 일광, 이산화 탄소 및 임의로 다양한 무기 성분들을 이용하기 위해서 간단한 단세포 유기체들, 예를 들어 남조류의 능력을 이용하고자 하였다.

조류의 수로 개방형 양식(open channel cultivation)을 포함한 방법들이 동물 또는 인간 소비용 바이오매스 산물을 생산하기 위해서 시도되었다. 이러한 수로 개방형 방법은 해로운 종들에 의한 침입, 외부 오염 물질에 의한 오염, 대기로의 이산화 탄소의 이탈로 인한 낮은 수율 및 바이오매스의 상부에만 비추어지는 불충분한 빛의 이용과 같은 문제들로 인해 순수한 고 품질의 산물들을 생산한다는 것은 실행 불가능한 것으로 나타났다.

보다 폐쇄된 조건 하의 양식을 포함하는 방법들이 또한 제안되었다. 예를 들어 GB-A-2118572에는 다수개의 투명한 직선형 관들을 실질적으로 수평으로 하나의 위에 다른 하나를 수직 단으로 쌓아올린 광생물반응기가 개시되어 있다. 상기 관들은 함께 일렬로 연결되며 합성 혼합물이 와동 방식으로 상기 관을 통해 아래로 흐르게 되어 있다. 합성 혼합물이 상기 관을 통과하는 동안 상기 관에 자연 광이 비추어진다. 바이오매스 합성 산물을 상기 혼합물로부터 회수한다.

EP-A-0239272에는 실질적으로 원통형인 직립된 코어 구조물을 갖는 광생물반응기가 개시되어 있다. 단일의 실질적으로 투명한 관이 상기 코어 구조물의 외부 둘레를 나선형으로 감싸, 사용 시 상기 관의 외부가 자연 광에 노출된다. 살아있는 식물성 물질을 상기 물질의 성장에 필수적인 영양분과 함께 포함하는 합성 혼합물이 와동 조건 하에서 상기 투명한 관을 통해 흐르게 하는 수단들이 제공되어 있다. 또한 상기 혼합물로부터 바이오매스 합성 산물을 회수하는 수단들이 제공되어 있다. 빛은 상기 관과 코어 구조물 사이의 접촉부분에서 상기 관내로 침투되도록 조장된다. 합성 혼합물의 평행한 흐름을 제공하기 위해서 상기와 같이 연결된 광생물반응기들을 감싸는 다수개의 단일 관의 사용에 의존하는 바이오매스 생산 시스템이 또한 개시되어 있다.

본 출원인들은 본 발명에 이르러 지지 구조물 둘레를 나선형으로 감싸는 단일 관을 갖는 광생물반응기와 관련하여 다양한 문제점들이 존재함을 발견하였다. 특히, 일정한 직경의 관에 대해서, 상기 나선 감기에 대해 최대로 얻을 수 있는 경사가 지지 구조물에 의해 상기 나선 관에 제공되는 외부 직경에 의해 제한됨을 발견하였다. 지지 구조물에 의해 제공된 직경이 증가함에 따라 상기 나선이 이룰 수 있는 최대 경사는 감소한다. 차례로 이는 관련된 작동 문제점을 발생시킨다. 한 가지 이러한 문제점은 상기 관의 침하 부분에서의 공기 또는 기체의 포집으로, 이는 나선의 경사가 보다 작을 때 보다 흔하게 발생한다. 이러한 공기 또는 기체의 포집으로 인해 상기 관을 통한 현탁된 바이오매스 흐름에 문제가 발생하며 또한 관을 오염시키게 되고, 차례로 이는 다른 문제점들을 발생시킨다. 또 다른 관련된 작동 문제점은 상기 감기의 상승이 작을 때 상기 관상 코일을 배수시키고 이를 비우는 것이 어려우며, 이에 의해 배수 회수가 증가하게 되고 또한 상기 관의 플러쉬 또는 살균에 추가의 액체가 필요하게 된다는 것이다.

본 출원인들은 본 발명에 이르러 단일 관이 지지 구조물의 둘레를 나선형으로 감고 있는 광생물반응기와 관련된 상기 문제점들을 평행한 배열의 다수개의 관 감기를 대신 사용하는 경우 개선시킬 수 있음을 발견하였다.

발명의 요약

본 발명의 하나의 태양에 따라, 직립 코어 구조물; 상기 코어 구조물에 의해 지지될 수 있는 다수개의 실질적으로 투명한 관; 상기 각각의 투명 관을 통해 합성 혼합물을 흐르게 하는 유동 수단; 및 상기 혼합물로부터 바이오매스 합성 산물을 회수하기 위한 회수 수단을 포함하는 광생물반응기를 제공하며; 이때 상기 다수개의 투명 관들은 나선형으로 평행하게 감겨있다.

따라서, 직립 코어 구조물; 상기 코어 구조물에 의해 지지될 수 있는 제 1의실질적으로 투명한 관; 상기 제 1 투명 관을 통해 합성 혼합물을 흐르게 하는 유동 수단; 및 상기 혼합물로부터 바이오매스 합성 산물을 회수하기 위한 회수 수단을 포함하는 광생물반응기를 제공하며; 이때 상기 제 1 관은 나선형으로 감겨있다. 하나 이상의 추가의 실질적으로 투명한 관들이 추가로 제공되며, 이들은 각각 상기 제 1 관에 평행하게 나선형으로 감겨있으며 상기 유동 수단 및 회수 수단과 연통한다.

상기 관들은 서로 평행하게 나선형으로 감겨있다. 상기 관들의 수는 나선 감기에 적합한 경사를 제공하도록 선택된다. 바람직하게는, 2 내지 10 개, 가장 바람직하게는 3 내지 5 개의 관이 평행하게 나선형으로 감겨있다.

바람직하게는, 지지 구조물은 실질적으로 원통형이다. 그러나, 상기 지지 구조물이 필수적으로 정확하게 원통형일 필요는 없으며, 예를 들어 단부가 잘린 원추형일 수도 있음을 알 것이다. 이러한 형상은 일광이 수직으로 내려 쪼이는 열대 국가들에서 빛을 이용하기에 효율적일 수 있으며, 상기 원추형 구조는 그림자의 형성을 최소화한다. 상기 지지 구조물은 연속적인 외면을 제공할 수 있으며 예를 들어 중공의 콘크리트 부분들로 형성될 수 있다. 한편으로, 상기 지지 구조물은 성긴 구조 또는 금속 망 구조를 가질 수도 있다.

바람직하게는, 상기 관 물질은 폴리비닐 클로라이드이며, 이는 탁월한 광 투과성을 가지며 저렴하다. 상기는 또한 바이오매스 배지에 의한 공격에 내성인 귀중한 이점을 갖는다. 다른 가소성 물질들, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트 또는 투명한 PTFE, 또는 심지어 비-가소성인 물질, 예를 들어 유리를 이들이 사용 조건을 견딜 수 있다면 사용할 수 있다. 강도를 위해서, 경우에 따라 상기 튜빙은 강화용 외부 피복재, 예를 들어 투명 수지를 가질 수도 있다. 이러한 피복재의 사용은 바이오매스 생산을 상당한 압력 하에서 수행해야 하는 경우 권장할만 하다.

바람직하게는, 다수개의 관이 상기 지지 구조물의 외부에 나선형으로 감겨있다. 적합하게는, 상기 튜빙은 수평에 대해 예를 들어 3°의 각으로 감겨있다. 빛은 바람직하게는 상기 관과 지지 구조물 사이의 부분에서 상기 관내로 침투되도록 조장된다.

바람직하게는, 상기 지지 구조물은 중공형이고 원통형 벽을 포함하며, 상기 벽에는 빛을 통과시켜 관내로 침투시키는 개구들이 제공되어 있다. 바람직하게는 상기 다수개의 각 관의 유입 단부는 공통의 유입 다기관에 연결될 수 있고, 상기 다수개의 각 관의 유출 단부는 공통의 유출 다기관에 연결될 수 있다.

상기 반응기는 합성 혼합물을 관을 통해 강제로 밀어넣는 것을 지원하는 액체 헤더를 제공하는, 상기 관의 위에 적재된 헤더 탱크를 포함하는 것이 바람직하다. 전형적으로는, 상기 각 관의 유입 단부들 중 하나 이상은 상기 헤더 탱크와 연통하며, 보다 대개는 상기 각 관의 유입 및 유출 단부가 모두 상기 헤더 탱크와 연통하여 액체를 배수시키거나, 또는 상황에 따라 액체를 더 가할 수 있는 폐쇄된 루프를 형성한다.

배관을 간단히 하기 위해서, 상기 다수개의 각 관의 유입 단부를 공통의 유입 다기관에 연결시킬 수 있고, 상기 다수개의 각 관의 유출 단부를 공통의 유출 다기관에 연결시킬 수 있다.

바람직하게는, 유동 수단은 공기-부양 시스템을 포함하며, 여기에서 공통의 유입 다기관은 헤더 탱크 및 임의로 배수구와 연통하며, 공통의 유출 다기관은 상기 헤더 탱크 및 공기 공급원과 연통한다. 한편으로, 또는 추가로, 상기 유동 수단은 펌핑 수단을 포함할 수 있다.

공기-부양 시스템을 사용하는 경우, 상기 공통의 유출 다기관은 전형적으로 상기 공기 부양 시스템에 연결된 하강 파이프를 포함한다. 상기 공기-부양 시스템은, 예를 들어 헤더 탱크에 연결되고 하단부에 공기 공급원을 갖는 상승 파이프를 포함할 수 있다. 상기 공기의 공급원은 공기 확산기일 수 있다. 상기 하강 파이프 및 상승 파이프는 바람직하게는 파이프 연결 수단, 예를 들어 실질적으로 U-자 형상의 파이프 연결 수단(예: U-밴드)에 의해 연결된다. 상기 배관 시스템의 조립 및 해체를 지원하기 위해서, 상기 파이프 연결 수단은 상기 하강 파이프와 상승 파이프를 단절시키는 파이프 커플링을 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 공통의 유출 다기관과 헤더 탱크사이에 공기 배기 파이프가 제공된다. 상기 공기 배기 파이프의 이점은 상기 파이프가 상기 다기관 중에 공기 차단이 발생하는 것을 방지(그렇지 않으면 합성 혼합물이 반응기를 통해 이동하는 것이 방해되거나 막히게 된다)하는데 일조한다는 것이다.

헤더 탱크는 바람직하게는 물과 임의로 영양분의 도입을 위한 수 유입구를 갖는다. 따라서, 바이오매스 산물이 회수됨에 따라, 상기 수 유입구를 통해 물 및/또는 영양분을 도입시킴으로서 상기 시스템을 다시 채울 수 있다. 합성 혼합물이 잠재적으로 유해하거나 바람직하지 못한 유기체들, 예를 들어 병원성 유기체들로 오염되는 것을 방지하기 위해서, 상기 수 유입구를 바람직하게는 상부 위치에 필터(예: 멸균 필터)를 갖는 수 공급 라인에 연결시킨다. 상기 멸균 필터는 예를 들어 세균 및 다른 미생물들의 통과를 방지할 수 있는 0.2 μ의 필터일 수 있다.

헤더 탱크에는 대개, 전형적으로 상기 탱크의 상부와 기부 사이의 위치에 장착된 생성물 유출구가 제공된다. 상기 생성물 유출구는 또한 오버플로우로서 작용할 수 있으며 상기 헤더 탱크 중의 액체를 소정의 수준에서 유지시키는 것을 돕는다.

상기 시스템의 배수 및 후속적인 세척 및 살균을 용이하게 하기 위해서, 상기 공통의 유입 다기관과 공통의 유출 다기관 중 하나 또는 이들 모두를 배수구 또는 배수구들과 연통시킬 수 있다. 하나의 배수구를 예를 들어 상기 유출 다기관과 상승 관을 연결하는 파이프 연결 수단(예: U-밴드)에 배치시킬 수 있다. 또 다른 배수구를 상기 유입 다기관의 하단부에 배치시킬 수 있다.

배수구들을 바이오매스가 집단을 이룰 수 있는 배관내의 사각 지대가 거의 없도록 배열하는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 배수구들을 상기 다기관 또는 다른 배관으로부터 하향 연장시키기 보다는 측방향으로 연장시키는 것이 바람직하다.

상기 시스템을 양식 기간 사이에, 예를 들어 6 개월 간격으로 세척하고 전형적으로는 적합한 화학 살균제, 예를 들어 표백제로 살균 또는 소독할 수 있다. 살균은 적합한 살균 용액을 상기 배관을 통해 펌핑시킴으로써 수행할 수 있으며, 이는 상기 배관의 대부분의 표면을 효율적으로 처리할 수 있게 할 것이다. 그러나, 헤더 탱크의 상단부에 존재하는 공기로 인해, 상기 헤더 탱크 상부의 하면을 단지 상기 시스템 둘레에 살균액을 펌핑시킴으로써 효율적으로 세척 및 살균한다는 것은 어렵거나 불가능할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시태양에 따라, 헤더 탱크에 상기 탱크를 대기에 개방시키지 않으면서 수동으로 세척 및 살균할 수 있게 하는 글러브 출입구를 제공한다.

광생물반응기에는 바람직하게는 상기 시스템 내부 또는 주변의 조건을 감시하기 위한 감시 수단이 제공된다. 이러한 감시 수단으로는 예를 들어 온도 센서, pH 센서, 광 계량기가 있을 수 있다. 따라서, 예를 들어 온도 센서를 상기 하나 이상의 관의 유출구에 또는 그 부근에 제공할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 다수개의 각 튜브의 유출 단부를 공통의 유출 다기관에 연결시킬 수 있으며, 온도 센서를 상기 공통의 유출 다기관에 연결시킨다.

감시 수단은 바람직하게는 예를 들어 상기의 유형을 갖는 하나 이상의 감시 장비에 연결된 조절기를 포함한다. 차례로 이 조절기는 상기 시스템 조건을 변화시키기 위한 수단들에 작동적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 상기 조절기를 (i) 영양분 농도; (ii) O₂/CO₂농도; 및 (iii) 온도 중 하나 이상을 조절하기 위한 수단에 작동적으로 연결시킬 수 있다.

하나의 실시태양에서, 상기 반응기에 온도 센서와 pH 탐침을 모두 제공하며, 이때 상기 온도 센서와 pH 탐침은 조절기에 연결되고, 상기 조절기는 물리적 환경 또는 합성 혼합물의 조성을 변화시키기 위한 수단에 작동적으로 연결된다.

상기 온도 센서 및/또는 조절기를 합성 혼합물의 온도를 조절하기 위한 수단에 작동적으로 연결시키는 것이 바람직하다. 특히, 합성 혼합물의 냉각을 위해 냉각 수단을 제공하는 것이 바람직하다. 상기 냉각 수단은 관 위로 냉매(예: 물)의 흐름을 조종하기 위한 관개 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 관개 시스템은, 코어의 상단부 둘레에 적재되고 관을 둘러싸는 관통된 냉각 고리를 포함할 수 있으며, 이때 상기 냉각 고리에는 물이 공급된다. 재 순환용 냉각수를 수거하기 위해 상기 코어의 하단부에 수거용 수반을 제공하는 것이 바람직하다. 이는 상기 냉각수가 탈염수인 경우 특히 바람직하다.

바람직하게는, 광생물반응기는 지지 구조물의 외부와 관 사이에 배치된 반사 수단을 추가로 포함한다. 그러나, 코어 구조물이 충분히 개방된 구조인 경우, 충분한 빛이 상기 튜빙의 하면으로 침투될 것이므로 이러한 빛 반사 수단은 필요하지 않을 수도 있다.

광생물반응기의 치수는 바이오매스 생산이 수행되는 방식에 따라 변할 것이다. 바람직하게는, 상기 방법 및 장치는 합성 혼합물의 재 순환을 제공하는 수단을 갖는 연속 생산에 적합하다.

본 발명의 광생물반응기를 단독으로 사용하거나, 또는 한편으로 다수개의 광생물반응기들을 평행하게 또는 일렬로 사용할 수도 있다. 하나의 태양에서, 본 발명의 다수개의 광생물반응기들을 평행한 흐름을 위해 배열시키며, 이때 각각의 광생물반응기들은 공통의 코어 지지 구조물을 공유한다.

본 발명의 방법 태양에 따라, 살아있는 식물성 물질을 상기 물질의 성장에필수적인 영양분과 함께 포함하는 합성 혼합물로부터 바이오매스를 생산하기 위해서 상기 개시된 광생물반응기를 사용한다.

바람직하게는, 상기 합성 혼합물을 상기 관을 통한 와동 조건 하에서 유동시킨다. 상기 와동 조건의 사용은 세척이 요구될 때까지의 실행 기간을 길게 만들 수 있으며, 따라서 실행 정지 기간을 최소로 유지시킨다.

바람직하게는, 상기 합성 혼합물을 관을 따라 위로 흐르게 한다. 빛이 상기 관과 지지 구조물 사이의 접촉 부분에서 상기 관내로 침투되도록 조장할 수 있다.

바람직하게는, 상기 식물성 물질은 조류 및/또는 이산화 탄소 및 질소 공급원을 포함하는 성장에 필수적인 영양분을 포함한다. 암모니아 기체를 상기 질소 공급원으로서, 또는 그중 하나로서 사용할 수 있다. 불필요한 미생물 종들, 예를 들어 세균, 아메바 및 담륜충의 성장을 최소화하는데는 암모니아 주입을 조절하여 사용하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 암모늄 염 및 암모늄 이온의 존재가 이러한 성장을 억제하는 반면, 스피룰리나(남조류)와 같은 식물성 물질의 성장에 대해서는 영양 공급원으로서 작용하는 것으로 여겨진다.

합성을 위한 영양분을 폐 유출물, 예를 들어 당 플랜트 또는 석유 정련 폐기물 또는 다른 고 BOD 탄수화물 폐기물에 의해 적어도 부분적으로 제공할 수 있으며, 이때 상기와 같은 폐기물은 상기 공정에서 정제되며, 따라서 생산된 바이오매스는 유출 처리 공정의 귀중한 부산물이다.

상기 방법을 호기성 또는 혐기성 조건 하에서 수행할 수 있다. 따라서, 목적하는 합성 생성물에 따라 이산화 탄소 또는 공기를 상기 관에 공급하거나, 또는 다른 기체들, 예를 들어 산소 또는 공기/산소 혼합물을 사용할 수도 있다. 일부의 식물 합성 반응들은 혐기적으로 진행되며, 이 경우에 이러한 기상 투입물은 필요하지 않다.

일부의 바이오매스 합성 반응들이 호기적으로 진행되는 반면 일부는 혐기적으로 진행된다는 사실은 상기 개시된 바와 같이, 제 1 반응기(또는 반응기들의 뱅크)가 이산화 탄소와 같은 기체를 방출시키는 혐기성 반응을 수행하는데 사용되고, 상기 제 1 바이오매스 산물을 분리시킨 후에, 상기 방출된 기체가 이를 이용하는 호기성 반응을 위한 제 2 반응기에 사용되는, 연속적으로 작동하는 2 개 이상의 반응기를 제공함으로써 이용될 수 있다.

바람직하게는, 빛은 상기 관과 지지 구조물 사이의 접촉 부분에서 상기 관내로의 침투가 조장된다. 상기 빛의 침투를 조장하는 수단은 상기 관 및/또는 코어에 상기 관과 코어 구조물 사이의 접촉 영역에 인접하여 광 반사 수단을 제공함을 포함할 수 있다. 상기 광 반사 수단은 알루미늄 호일과 같은 물질을 상기 코어 구조물과 감겨진 관 사이에 삽입시킴으로써 적절하게 제공된다. 대안으로서, 상기 코어 구조물을 백색으로 칠하고/하거나 상기에 예를 들어 발로티니로서 알려진 작은 유리 공들의 반사성 표면을 제공할 수도 있다. 한편으로, 또는 추가로, 상기 코어는 상기 튜빙의 하면까지 빛이 충분히 침투되도록 충분하게 성긴 구조를 가질 수도 있다. 빛의 침투를 지원하기 위해서, 거울과 같은 반사 수단을 상기 코어 구조물의 상부에 인접 배치시킬 수도 있다. 한편으로, 상기 코어의 중공 중심에 일부 형태의 인공 광원, 예를 들어 수직 형광 관을 포함시킴으로써 상기 코어내에 충분한 조명을 제공할 수도 있다. 이러한 추가적인 조명은 연속적으로 사용되거나, 또는 경우에 따라 예를 들어 야간 또는 매우 흐린 조건 하에서만 사용될 수 있다. 이러한 추가의 조명 장치를 빛의 사용을 최대화하기 위해서 점멸식 조명이 제공되도록 설치할 수도 있다.

본 발명은 바이오매스의 생산 방법에 사용하기 적합한 광생물반응기에 관한 것이다.

이제, 본 발명을 예로서 첨부된 도면을 참고로 개시할 것이며, 도면에서:

도 1은 본 발명에 따른 광생물반응기의 개략적인 도면이고;

도 2는 본 발명에 따른 다른 광생물반응기의 개략적인 도면이고;

도 3은 도 1의 반응기와 유사하지만 추가의 특징물들을 예시하는 실시태양의 개략적인 도면이고;

도 4는 도 1 및 3의 실시태양의 유입 및 유출 다기관 및 공기-부양 시스템의 개략적인 도면이고;

도 5는 코어 구조물 상에 고리를 이룬 관들을 적재하는 수단을 예시하는 확대된 개략도이고;

도 6은 도 5의 A-A 라인을 따라 취한 도면이고;

도 7은 유입 또는 유출 다기관의 일부에 대한 부분 입면도이다.

도면의 상세한 설명

도 1에 나타낸 광생물반응기는 실질적으로 원통형인 직립된 코어 지지 구조물(10)을 포함한다. 상기 지지 구조물의 둘레에 3 개(밴드 1, 밴드 2, 밴드 3)의 실질적으로 투명한 관(20),(22),(24)이 나선으로 감겨있다. 상기 각각의 관은 각각의 다른 관들에 대해 평행한 방식으로 감긴다. 걸이 못(도 1에 도시 안됨)이, 관(20),(22),(24)을 지지하고 상기 감김이 미끄러지지 않도록 코어 지지 구조물(10)로부터 돌출될 수도 있다. 사용 시, 합성 혼합물은 상기 각각의 관을 통해 일반적으로는 상향 운반된다.

상기 코어 지지 구조물(10)의 하단부는 지면에 설치되며 각 관(20),(22),(24)의 하부 유입 단부는 밸브(30),(32),(34)를 통해 하강 파이프(40)(공통의 유입 다기관을 형성한다)에 연결된다. 하강 파이프(40)의 상단부는 헤더 탱크(50)와 연통하며, 상기 하강 파이프의 하단부는 배수구(도시 안됨)내로 원료를 공급한다.

헤더 탱크(50)에는 공기 유출구(52)가 제공되어 있으며, 이때 상기 공기 유출구(52)는 비-반환 밸브(54) 및 필터(56)와 연결된다. 상기 헤더 탱크(50)는 생성물 스트림을 라인(60)(트랩(또는 기갑)(64)을 갖는 파이프(62)와 연결된다)으로 회수할 수 있게 하는 임의의 적합한 수단(도시 안됨)을 함유할 수 있다. 예를 들어, 런더에서 혼합물의 상부를 향해 상승하는 보다 농축된 생성물을 댐 장치를 사용하여 회수할 수도 있다. 한편으로, 다른 분리 수단, 예를 들어 하이드로사이클론으로 헤더 탱크(50)를 대체할 수 있다. 라인(60)을 헤더 탱크(50) 쪽으로부터 연장되는 것으로 나타냈으나; 이를 코어 구조물(10)의 중심을 향해 아래로 동등하게 연장시켜 생성물을 상기 구조물의 기부에서 회수할 수 있게 할 수도 있다. 상기 헤더 탱크는 또한 과잉의 공기를 제거하고 생성된 산소를 회수하기 위해서 정화 시스템을 함유할 수도 있다.

헤더 탱크는 또한 상승 파이프(70)와 연결된다. 공기가 확산기로부터 상기 상승 파이프(70)의 하단부내로 공급된다. 상승 파이프(70)에는 또한 배수용 유출구(72), 및 본 실시태양에서 이산화 탄소 유입구(74)가 제공된다. 그러나, 상기 이산화 탄소 유입구를 경우에 따라 상기 배관의 다른 위치들에 배치시킬 수도 있음을 알 것이다. 반환 다기관(80)이 또한 상승 파이프(70)와 연결된다. 상기 반환 다기관(80)의 상단부는 밸브(90),(92),(94)를 통해 관(20),(22),(24)의 상부 유출 단부에 연결된다.

라인(60) 상의 생성물 스트림을 바이오매스로부터 목적하는 생성물을 처리 및/또는 추출하기 위해서 임의의 적합한 부속 장치로 보낼 수도 있다. 바이오매스를 적합한 비혼화성 추출제 스트림과 같은 방향으로 또는 역류로 고체/액체 또는 액체/액체 접촉기에 통과시키는 것이 특히 유용하다. 일련의 생성물들을, 경우에 따라 일련의 접촉기에서 상기 접촉기들 사이로 재순환하는 라피네이트와 접촉시킴으로써 추출할 수도 있다. 적합한 추출기는 그라에써(Graesser) 접촉기로서 공지되고 GB 특허 제 1,145,894 호에 개시된 버킷 유형의 접촉기이다.

도 2에 대략적으로 나타낸 또 다른 광생물반응기는 실질적으로 원통형인 직립된 코어 지지 구조물(110)을 또한 포함한다. 상기 지지 구조물의 둘레에 3 개(밴드 1, 밴드 2, 밴드 3)의 실질적으로 투명한 관(120),(122),(124)이 나선으로 감겨있다. 상기 각각의 관은 각각의 다른 관들에 대해 평행한 방식으로 감긴다. 걸이 못(도 1에 도시 안됨)이 관(120),(122),(124)을 지지하고 상기 감김이 미끄러지지 않도록 코어 지지 구조물(110)로부터 돌출될 수도 있다. 사용 시, 합성 혼합물은 상기 각각의 관을 통해 일반적으로는 상향 운반된다.

상기 코어 지지 구조물(110)의 하단부는 지면에 설치되며 각 관(120),(122),(124)의 하부 유입 단부는 밸브(130),(132),(134)를 통해 공통의 유입 다기관(140)에 연결된다. 사용 시, 합성 혼합물은 헤더 탱크(도시 안됨)로부터 상기 공통의 유입 다기관(140)의 유입구(142)로, 따라서 관(120),(122),(124)을 통해 평행하게 펌핑된다(펌핑 수단은 도시 안됨). 각 관(120),(122),(124)의 상단부는 밸브(190),(192),(194)를 통해 유출구(182)를 갖는 반환 다기관(180)에 연결되며, 따라서 합성 혼합물이 헤더 탱크로 반환된다.

펌핑 수단은 격판 펌프 또는 임의의 다른 적합한 유형의 펌프를 함유할 수있으며, 상기 수단은 차례로 예를 들어 이산화 탄소 및/또는 공기, 영양분 및 질소 공급원, 예를 들어 암모니아, 암모늄 염, 우레아, 화학 비료 등에 의해 제공된 것들의 공급처에 연결될 수도 있다.

도 3은 도 1의 실시태양과 동일한 일반적인 디자인을 갖지만, 여러개의 추가적인 특징물들이 강조된 생물반응기를 도식적으로 예시한다. 도 3에서, 도 1의 반응기에서 발견된 특징물들에 상응하는 특징물들은 동일한 최종 2 개의 도면 번호를 공유하지만, 도 3의 도면 번호는 숫자 “2”를 접두사로 사용한다.

도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 생물반응기에는 나선 관(220),(222),(240)의 상단부를 둘러싸는 일정 길이의 관통된 튜빙을 포함하는 냉각 고리가 제공되어 있다. 상기 냉각 고리(202)는 T-부품(204)을 통해 관(206)에, 따라서 펌프(208) 및 추가 길이의 관(210)을 통해 수거용 선반(212)에 연결된다.

유출 다기관의 상단부에 있는 출입구에 조절기(도시 안됨)에 연결된 온도 탐침(214)이 설치되어 있다. 상기 조절기는 차례로 펌프(208)에 연결된다. 상기 온도 탐침은 나선의 상단에 배치되는데, 그 이유는 물이 상기 지점에 도달할 때 일광에 대한 노출 시간이 최대가 되기 때문에 관 중이 물의 가장 뜨거울 것이기 때문이다. 상기 온도 센서는 온도가 특정한 소정의 한계 치(예를 들어 물이 관 중의 세포의 성장에 유해한 온도에 도달했을 때)를 초과하는 것을 지적하며, 이때 조절기는 합성 혼합물을 냉각시키기 위해서 물이 상기 관의 표면 위의 나선 코일의 외부에 폭포처럼 흘러내릴 수 있도록 냉각 고리(202)로의 물의 흐름을 개시시키기 위해 펌프를 작동시킨다. 물은 바람직하게는 관 상에 석회비늘 및 다른 미네랄이쌓이는 것을 방지하기 위해서 탈염되거나 탈이온화된 것이므로, 상기 물을 재순환시키는 것이 바람직하며, 이는 물을 수거용 선반(212)에 모으고 이를 파이프(206),(210)를 통해 냉각 고리(202)로 다시 펌핑시킴으로써 수행된다. 수거용 선반 중의 물의 수위는 상기 선반 벽의 부유 밸브 조절된 유입구(도시 안됨)를 통해 자동적으로 보충될 수 있다.

온도 탐침 이외에, 상기 조절기를 또한 관 내의 다른 화학적 및 물리적 조건들을 측정하는 다른 탐침들에 연결시킬 수 있다. 예를 들어, pH 탐침(214)을 관 내의 합성 혼합물의 상대적인 산도 또는 알칼리도를 측정하기 위해서 헤더 탱크의 벽에 제공할 수 있다. pH가 반응기 중에서 배양되는 미생물에 최적인 값에서 멀어지면, pH 조절 물질이 적절히 배치된 출입구를 통해 도입되도록 조절기를 프로그램화할 수 있다. 예를 들어, 조류의 경우에, 합성 혼합물의 pH가 조류의 성장에 따라 증가하는 경우, CO₂를 도입시켜 상기 조류에 적합한 보다 산성인 값으로 pH를 복원시킬 수 있다.

감시 탐침의 추가의 예는 광 계량기이며, 상기 조절기를 헤더 탱크의 수/영양분 유입구(218)에 연결시켜 헤더 탱크내로의 물과 영양분의 흐름을 조절(예를 들어 솔레노이드 밸브를 통해)할 수 있다. 따라서, 예를 들어 밝은 일광 하에서, 보다 빠른 미생물의 성장이 일어날 경우, 영양분을 빛이 비교적 불충분하고 성장이 보다 느린 경우보다 빠르게 헤더 탱크내로 공급할 수 있다.

유출 다기관의 상단부에 공기 차단이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 배기파이프(215)를 유출구 다기관의 출입구에 설치하고 헤더 탱크와 연결한다. 따라서, 상기 시스템 중에 존재하는 임의의 공기는 헤더 탱크로 빠져나갈 수 있으며, 이로부터 공기 유출구(252)를 통해 대기로 배기될 수 있다.

광생물반응기를 합성 혼합물 중의 세포가 병원균 또는 다른 유기체에 의해 오염되는 것을 방지하는 조건 하에서 작동시키는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 반응기에 상기와 같은 원치않는 유기체를 제거하거나 막는 것을 돕는 다수개의 특징물이 제공된다. 반응기를 사용하기에 앞서, 공기-부양 설비를 사용하여 상기 시스템 주위를 이동하거나 또는 보조 펌프(도시 안됨)를 사용하여 펌핑시킬 수 있는 적합한 살생물제, 예를 들어 표백제로 상기 배관을 철저히 세정한다. 합성 혼합물을 상기 시스템으로부터 배출시키고 후속적으로 살생물제 용액 및 세정 수로 플러싱시키기 위해서, 배수구(272) 및 (273)을 각각 하강 파이프(240) 및 상승 파이프(270)의 하단부들에 제공한다. 살생물제 용액을 상기 시스템 주위에 펌핑시킴으로써, 배관 및 헤더 탱크 내부의 대부분의 표면을 소독하거나 살균할 수 있다. 그러나, 헤더 탱크의 상부 표면 아래를 살균하는 것은 어려우므로, 질긴 살생물제 내성 방수 글러브가 장착된 글러브 출입구(219)를 제공한다. 이어서 상기 글러브를 사용하여 헤더 탱크를 개방할 필요없이 상기 탱크로부터의 세척액을 상기 탱크의 상부 하면상에 뿌리거나, 또는 달리 상기 탱크 내의 접근할 수 없는 표면을 닦는데 사용할 수 있다.

상기 시스템을 살균하기 위해서, 합성 혼합물의 각 성분들을 가능한 한 반응기에 도입시키기 전에 살균하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 예를 들어 유입구(218)로 유입되는 물/영양분 용액을 먼저 여과하여 육안으로 보이는 오염물질을 제거하고 이어서 세균 크기의 유기체를 포함하여 유기체들이 제거되는 0.2 μ 필터를 통해 여과 살균시킨다. 또한, 상기 물/영양분 용액을 헤더 탱크로 가는 도중에 자외선 살균 장치 또는 저온살균 장치에 통과시킨다.

살균 필터 및 비-반환 밸브를 또한 병원균 또는 다른 원치않는 미생물 종들에 의한 공수 오염을 방지하기 위해서 헤더 탱크의 공기 유입구에 장착시킨다.

전형적인 배관 설비의 레이아웃을 도 4에 보다 명확히 나타낸다. 따라서, 도 1 및 3의 실시태양에서와 같이, 3 개의 파이프(320),(322),(324)가 평행하게 나선형으로 감겨 있으며 이들의 하단부에서 유입 다기관(340)과 연결되고 상단부에서는 유출 다기관체(380)에 연결된다. 유출 다기관(380)은 이로부터 하향으로 연장되는 하강 파이프 부분(381)을 가지며, 이때 상기 하강 파이프 부분(381)은 커플링(383)에 의해 U-밴드(385)에 연결되고, 이는 차례로 접합부(389)에서 상승 파이프(370)에 연결된다. 상기 U-밴드(385)는, 배관을 단절시키거나 또는 조립시킬 수 있는 커플링(387)(예를 들어 스크류 칼라 또는 플랜지된 커플링)을 함유한다. 또한 상기 U-밴드내에는 배수 밸브(391)가 함유되어 있다.

상승 파이프(370)의 하단부에는 본 원과 동시에 계류중인 출원 제 9901740.2에 개시된 형태를 가질 수 있는 공기 확산기(339)가 있다. 공기 확산기(370)는 공기를 합성 혼합물내로 주입하여 상기 혼합물이 상승 파이프(370)를 헤더 탱크로 상승되게 한다.

유출 다기관(380)의 상단부에는 2 개의 출입구, 즉 온도 탐침(314)이 장착된것과 배기 파이프가 장착된 것이 제공되어 있다. 상기 온도 탐침 및 배기 파이프의 기능은 상기에 개시되어 있으며 여기에서 반복할 필요는 없다.

유입 다기관(340)은 두꺼운 벽으로 된 주 몸체 부분(341)(도 7에 확대된 종방향 단면을 도시한다)을 포함한다. 상기 다기관 몸체 부분의 벽은 출입구(341a),(341b),(341c)를 천공시켜 밸브를 단 관(320),(322),(324)을 적재하여 고정시킬 정도로 충분히 두껍다. 유입 관에 이르는 하강 파이프가 보다 큰 직경과 보다 두꺼운 벽을 갖는 경우, 별도의 두꺼운 벽의 다기관 몸체 부분을 생략할 수 있으며 상기 관에 대한 출입구들을 하강 파이프에 직접 천공시킬 수 있다. 유사한 형태의 구조를 또한 상기 유출구 다기관(381)에 대해 사용할 수 있다.

헤더 탱크에서의 다양한 출입구들의 배열을 도 4에서 보다 명확히 볼 수 있다. 따라서, 헤더 탱크의 상부는 수/영양분 유입구(318), 접종물 출입구(319)(예를 들어 조류의 스타터 배양액을 도입시킬 수 있다), 비-반환 밸브(예: 공 밸브)가 장착된 공기 유출구(321), 공수 오염을 방지하기 위한 멸균 필터에 연결된 공기 유입구(323) 및 글러브 출입구(325)를 갖는다. 상기 공기 유입구의 목적은 공기 부양 시스템을 구동시키는 공기 압축기가 고장나서 상기 시스템의 압력을 감소시키는 경우 상기 시스템으로 공기가 역 방류되게 하는 것이다. 상기 멸균 필터는 임의의 상기와 같은 역 방류기간 동안 오염물질이 헤더 탱크로 유입되는 것을 방지한다. 글러브 출입구(325)는 고무와 같은 적절히 질긴 방수 물질로 제조된 글러브의 개구 둘레에 신장된 원통형의 직립 테를 포함한다. 상기 글러브는 클램핑 밴드(325a)에 의해 상기 테에 고정된다.

헤더 탱크의 상부 부근에 유입구(327)가 배치되어 있으며, 여기에 유출구 다기관으로부터의 배기 관(315)이 부착되어 있다. 헤더 탱크의 다른 편에, 상기 탱크의 꼭 절반에 생성물 유출구/오버플로우 출입구(329)가 있다. 상기 출입구(329)에 생성물 혼합물을 수확 설비로 보내거나 또는 직접 바이오매스 이용 지점으로 보낼 수 있는 유출관이 장착되어 있다. 헤더 탱크의 기부에, 상기 탱크의 양쪽에 각각 pH 탐침 및 샘플 유수 관이 장착된 출입구 (331) 및 (333)이 있다.

도 1에 대해서 개시한 바와 같이, 코어 구조물에는 관을 적재하는 걸이 못이 제공될 수 있다. 적합한 걸이 못 배열의 예를 도 5 및 6에 나타낸다. 도 5에 예시된 코어 구조물(502)은 부식을 방지하기 위해서 전기를 통하거나 플라스틱으로 피복시킬 수 있는 금속 망(504)으로부터 제조된다. 용접 위치(504a)에서 상기 망에 후크형의 걸이 못(506)을 용접시키며, 이때 상기 못에 상기에 적재된 반응기 관에 대한 마모를 방지하기 위해서 PVC 튜빙과 같은 적합한 가소성 물질의 스트립을 대었다.

상기에 상세히 개시된 광생물반응기는 조립하기 쉬우며 경우에 따라 모듈 형으로 제작할 수 있음을 알 것이다. 따라서 상기 관을, 반응 생성물을 필요에 따라 회수할 수 있고/있거나 임의의 필요한 추가의 영양분을 도입시킬 수 있는 밸브와 접합부를 갖는 부분들로 용이하게 제작할 수 있다. 이는 고속 반응, 예를 들어 특정한 발효 반응에 특히 유용하다.

상기 튜빙에서 흐름을 발생시키는데 필요한 원동력을 제공하기 위해서 공기 부양 공정을 상기에 개시하였지만, 일부 반응에서는 예를 들어 생성물 세포들이 덜예민한 성질을 갖는 경우에 보다 고속의 유동 조건을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 통상적인 디자인의 펌프를 사용하여 순환을 지속시킬 수 있다. 압축 기체가 필요한 경우, 벤투리 제트 또는 증기 제트를 사용할 수도 있다. 특정 량의 열이 성장에 필요한 경우에는 증기 제트가 특히 적합하다. 상기 반응기에서 생육시킬 유기체들이 충분히 강하다면, 상기 헤더 탱크와 공기 부양 시스템이 전혀 필요하지 않을 수도 있으며 대신에 상기 합성 혼합물을 순환시키기 위한 유일한 수단으로서 하나 이상의 펌프를 사용할 수 있다.

심지어 보다 긴 유동 통로에 대해서도 상기 튜빙을 통한 유속을 조절하기 위해 중간 펌프 및/또는 공기 또는 증기 주입을 위한 설비를 제작할 수도 있다. 이는 반응 배지가 예를 들어 특정한 발효 공정에서 점성으로 되는 경향이 있는 경우에 특히 귀중하다.

상기 개시된 방법 및 장치를 광범위하게 다양한 바이오매스 생산 공정들에 적용할 수 있다. 상기 생물반응기 및 작동 조건에 공급된 영양분에 대해서 상당한 변화가 가능함을 알 것이다.

경우에 따라, 상기 반응기에 대한 공급 시스템을 조절하여 소량의 하나 이상의 미량 원소들, 예를 들어 셀레늄, 코발트, 구리, 아연, 갈륨 및 게르마늄을 상기 미량 원소들의 양을 변경시키기 위한 가변 조건 하에서 도입시킬 수 있다.

상기 혼합물의 재 순환에 의해 연속적으로 작동되는 공정 설비는 기체와 영양분을 최소로 폐기시키면서 가능한 한 적은 소비를 유지시킨다. 산소 생성물을 임의의 인접한 화학 플랜트에 사용할 수 있다. 생성된 임의의 열을 열 교환에 사용할 수 있다.

Claims (40)

1. 직립 코어 구조물; 상기 코어 구조물에 의해 지지될 수 있는 다수개의 실질적으로 투명한 관; 상기 각각의 투명 관을 통해 합성 혼합물을 흐르게 하는 유동 수단; 및 상기 혼합물로부터 바이오매스 합성 산물을 회수하기 위한 회수 수단을 포함하는 광생물반응기로, 상기 다수개의 투명 관들이 나선형으로 평행하게 감겨있는 광생물반응기.
2. 제 1 항에 있어서, 지지 구조물이 실질적으로 원통형인 광생물반응기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 다수개의 관이 지지 구조물의 외부에 나선형으로 감겨있으며, 빛이 상기 관과 지지 구조물사이의 접촉 부분에서 상기 관내로 침투되도록 조장되는 광생물반응기.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 구조물이 중공형이며 원통형의 벽을 포함하고, 상기 벽에 빛을 통과시켜 관내로 침투시키는 개구들이 제공되어 있는 광생물반응기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 각 관의 유입 단부 중 하나 이상이 헤더 탱크와 연통하는 광생물반응기.
6. 제 5 항에 있어서, 각 관의 유입 단부와 유출 단부가 모두 고리를 형성하도록 헤더 탱크와 연통하는 광생물반응기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 다수개의 관들 각각의 유입 단부가 공통의 유입 다기관에 연결될 수 있고 다수개의 관들 각각의 유출 단부가 공통의 유출 다기관에 연결될 수 있는 광생물반응기.
8. 제 7 항에 있어서, 유동 수단이 공기 부양 시스템을 포함하며, 상기 시스템에서 공통의 유입 다기관이 헤더 탱크 및 임의로 배수구와 연통하고 공통의 유출 다기관은 상기 헤더 탱크 및 공기 공급원과 연통하는 광생물반응기.
9. 제 8 항에 있어서, 공통의 유출 다기관이 공기 부양 시스템에 연결된 하강 파이프를 포함하는 광생물반응기.
10. 제 9 항에 있어서, 공기 부양 시스템이, 헤더 탱크에 연결되고 하단부에 공기 공급원을 갖는 상승 파이프를 포함하는 광생물반응기.
11. 제 10 항에 있어서, 공기 공급원이 공기 확산기인 광생물반응기.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 하강 파이프 및 상승 파이프가 파이프 연결 수단, 예를 들어 실질적으로 U자 형상인 파이프 연결 수단(예: U-밴드)에 의해 연결된 광생물반응기.
13. 제 12 항에 있어서, 파이프 연결 수단이 하강 파이프와 상승 파이프의 단절을 허용하는 파이프 커플링을 포함하는 광생물반응기.
14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 배기 파이프가 공통의 유출 다기관과 헤더 탱크 사이에 제공된 광생물반응기.
15. 제 5 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더 탱크가 물 및 임의로 영양분의 도입을 위한 수 유입구를 갖는 광생물반응기.
16. 제 16 항에 있어서, 수 유입구가, 상부 위치에 필터(예: 멸균 필터)를 갖는 수 공급 라인에 연결된 광생물반응기.
17. 제 5 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더 탱크가 예를 들어 상기 탱크의 상부와 기부 사이의 위치에 생성물 유출구를 갖는 광생물반응기.
18. 제 7 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 공통의 유입 다기관 및 공통의 유출 다기관 중 하나 또는 이들 모두가 배수구 또는 배수구들과 연통하는 광생물반응기.
19. 제 12 항에 있어서, 파이프 연결 수단이 배수구를 포함하는 광생물반응기.
20. 제 7 항 및 7항에 종속되는 어느 항에 있어서, 공통의 유입 다기관이 배수구와 연통하는 광생물반응기.
21. 제 5 항 및 5항에 종속되는 어느 항에 있어서, 헤더 탱크에, 예를 들어 그의 상부 표면에 글러브 출입구가 제공된 광생물반응기.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 온도 센서가 하나 이상의 관의 유출구에 또는 그 부근에 제공된 광생물반응기.
23. 제 22 항에 있어서, 다수개의 관들 각각의 유출 단부가 공통의 유출 다기관에 연결될 수 있으며, 온도 센서가 상기 공통의 유출 다기관에 연결된 광생물반응기.
24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, pH 측정용 탐침을 포함하는 광생물반응기.
25. 제 24 항에 있어서, pH 탐침이 헤더 탱크의 벽에 장착된 광생물반응기.
26. 제 22 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 온도 센서와 pH 탐침을 모두 가지며, 상기 온도 센서와 pH 탐침이 조절기에 연결되고, 상기 조절기는 물리적 환경 또는 합성 혼합물의 조성을 변화시키기 위한 수단에 작동적으로 연결된 광생물반응기.
27. 제 26 항에 있어서, 조절기가 (i) 영양분 농도; (ii) O₂/CO₂농도; 및 (iii) 온도 중 하나 이상을 조절하기 위한 수단에 작동적으로 연결된 광생물반응기.
28. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서, 온도 센서 및/또는 조절기가 합성 혼합물의 온도를 조절하기 위한 수단에 작동적으로 연결된 광생물반응기.
29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 수단이 합성 혼합물의 냉각을 위해 제공된 광생물반응기.
30. 제 29 항에 있어서, 냉각 수단이 관 위의 냉매(예: 물) 흐름을 조종하기 위한 관개 시스템을 포함하는 광생물반응기.
31. 제 30 항에 있어서, 관개 시스템이, 코어의 상단부 둘레에 장착되고 관을 둘러싸는 관통된 냉각 고리를 포함하며, 상기 냉각 고리에 수 공급원이 연결된 광생물반응기.
32. 제 31 항에 있어서, 수거용 수반이 재 순환용 냉각수를 수거하기 위해서 코어의 하단부에 제공된 광생물반응기.
33. 제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각수를 탈염시키기 위한 수단이 제공된 광생물반응기.
34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 수단이 하나 이상의 펌프를 포함하는 광생물반응기.
35. 제 34 항에 있어서, 펌프가 1 차 유동 수단을 대표하는 광생물반응기.
36. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 구조물의 외부와 관 사이에 배치된 반사 수단을 추가로 포함하는 광생물반응기.
37. 살아있는 식물성 물질을 상기 물질의 성장에 필수적인 영양분과 함께 포함하는 합성 혼합물로부터 바이오매스를 생산하기 위한 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항의 광생물반응기의 용도.
38. 제 37 항에 있어서, 빛이 관과 지지 구조물 사이의 접촉 부분에서 상기 관내로 침투되도록 조장되는 용도.
39. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 식물성 물질이 조류, 남조균류 또는 해조류를 포함하고/하거나 성장 필수 영양분이 이산화 탄소 및 질소원, 바람직하게는 암모니아 기체를 포함하는 용도.
40. 직립 지지 구조물; 상기 지지 구조물에 의해 지지될 수 있는 다수개의 실질적으로 투명한 관; 상기 각각의 투명 관을 통해 합성 혼합물을 흐르게 하는 유동 수단; 및 상기 혼합물로부터 바이오매스 합성 산물을 회수하기 위한 회수 수단을 포함하는 광생물반응기로, 상기 다수개의 투명 관들이 나선형으로 평행하게 감겨있는 광생물반응기.