MX2011009076A - Dispositivo para un procedimiento fotoquimico. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un dispositivo para un procedimiento fotoquímico, tal como un procedimiento fotocatalítico y/o fotosintético, especialmente para el cultivo y producción o hidrocultivo de microorganismos• preferiblemente fototróficos. Se proporciona un reactor, especialmente un biorreactor y un medio de reacción, por ejemplo una solución acuosa o una suspensión, es guiada en el reactor de una manera sinuosa. El reactor a través del cual fluye el medio (6) de reacción consiste de por lo menos un elemento (2) de reactor que comprende dos tubos (3) interconectados o cámaras (8) que son verticales o que están inclinadas en un ángulo. El medio (6) de reacción se introduce en el reactor y se libera del mismo, sobre la superficie del medio de reacción superior, preferiblemente de manera continua, sin presión y libremente a la atmósfera. Como un resultado de la presión hidrostática y compensación de nivel, el flujo del medio (6) de reacción se encuentra sin tensiones para los microorganismos. El reactor y sus tubos (3) o cámaras (8) preferiblemente consisten de un material transparente o translúcido y se distribuye en un líquido (14) que conduce la luz.

Description

DISPOSITIVO PARA UN PROCEDIMIENTO FOTOQUIMICO DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se relaciona con un dispositivo para un procedimiento fotoquimico, tal como un procedimiento fotocatalitico y/o fotosintético, especialmente para el cultivo y producción de hidrocultivos de microorganismos preferiblemente fototróficos, en donde se proporciona un reactor, especialmente un biorreactor y un medio de reacción, por ejemplo una solución acuosa o una suspensión, que es guiada en el reactor de una manera sinuosa.

Un biorreactor para microorganismos fototróficos, el cual se elabora de vidrio o plástico, se conoce a partir del documento de DE 41 34 813 Al. El medio de cultivo es bombeado a través del biorreactor o conducido hacia la parte inferior de una manera sinuosa a través de placas de membrana colocadas horizontalmente . Además, se colocan en las membranas medios generadores de turbulencia. De, acuerdo con el método, se introduce el dióxido de carbono en la parte superior y se utiliza luz natural o artificial para operar. El biorreactor se coloca en un ángulo recto respecto a la fuente de luz o siguiéndola.

Además, los biorreactores para microorganismos fototróficos o para procesos fotocataliticos también se conocen de GB 2 235 210 A y DE 196 44 992 Cl.

El tratamiento fotocatalitico de agua residuales en un biorreactor se conoce de EP 738 686 Al, en donde el liquido que va a ser limpiado es conducido a través de placas de membranas múltiples elaboradas de plástico transparente. Para regulación de la temperatura se pueden utilizar placas de membrana múltiple translúcidas adaptadas .

Además, un elemento solar controlable por temperatura de manera activa o pasiva elaborado dé placas de membranas múltiples con por lo menos tres bandas se describe en O 98/18903. Las capas dentro del reactor se utilizan de manera alternada para un procedimiento fotoquimico o fotosintético . De esta manera, el medio de cultivo es conducido hacia la parte inferior de manera sinuosa en un reactor cerrado con un frente sellado y placas de membrana colocadas horizontalmente .

Un biorreactor a través del cual fluye el medio de reacción horizontalmente se conoce del documento WO 2008/079724 A2, por medio del cual el biorreactor se distribuye en un depósito de agua.

Por supuesto, se conoce también el tornillo de Arquimedes y la espiral de Da Vinci, por ejemplo, á partir de Florian Manfred Grátz "Semi-automatic Generation of Circuit and Fluid Diagrams for Mechatronic Systems" (tesis en Munich Tech. Univ. 2006) ISBN 10 3-8316-0643-9. : Además, un tornillo de hidroenergia con ün canal y un generador para producción de energía se conoce a partir del documento DE 195 07 149 C2. Un tornillo de hidroenergia para conversión de energía se conoce a partir del documento DE 41 39 134 C2.

Naturalmente, el equilibrio hidrostático de la fuerza se conoce como paradoja hidrostática, también denominada como paradoja de Pascal. Esta es una paradoja aparente la cual describe el fenómeno de que un fluido provoca una presión vertical en la base de un recipiente dependiendo del nivel de llenado del fluido, por lo que la forma del recipiente no tiene influencia.

Los recipientes los cuales están abiertos en la parte superior y conectados en el fondo se denominan tanques interconectados o tubos interconectados. Un fluido homogéneo tiene el mismo nivel en estos dado que la presión de aire y gravedad tienen un efecto igual sobre los vasos. En el caso de fluidos no homogéneos, las columnas de líquido se comportan de manera inversa a su gravedad específica en relación al nivel.

Habitualmente, el transporte en reactores solares se lleva a cabo por métodos de bombeo adaptados, como también en algunos de los métodos mencionados antes. Este procedimiento genera tensión en el medio de reacción, que es debido a la alta presión, la presión negativa, la alta aceleración o el apretado. Al someterse a estas tensiones, la mayor parte de los microorganismos fototróficos abandonan sus capacidades fotosintéticas potenciales. Las células se destruyen o dañan y/o los microorganismos necesitan tiempo y/o productos metabólicos para la regeneración antes de que puedan recuperar completamente los procedimientos que se les asignan. Igualmente, la mayor parte de los procedimiento fotoquimicos experimentan una disminución en sus capacidades fotocataliticas poténciales bajo esta condición, dado que se destruyen ó dañan moléculas y/o se requiere tiempo adicional y/o agentes de oxidación antes de que puedan recuperar completamente los procedimientos asignados a las mismas.

El objetivo de la invención es crear un dispositivo del tipo mencionado antes, el cual, por una parte, evita las desventajas mencionadas antes y, por otra, aunque sea fácil y económico de producir debido a su método de construcción, permite un incremento cualitativo y sobre todo cuantitativo en el rendimiento de las cosechas.

Este objetivo se satisface por la invención.

La invención está caracterizada porque el reactor a través del cual fluye el medio de reacción consiste de por lo menos un elemento de reactor que comprende dos tubos o cámaras conectadas en el fondo que están verticales o inclinadas en un ángulo, por lo que el medio de reacción se introduce en el reactor y se libera del mismo, Sobre la superficie de medio de reacción superior, de manera preferiblemente continua, sin presión y libremente a la atmósfera y, como un resultado de la presión hidrostática y compensación de nivel, el flujo de medio de reacción está libre de tensiones para los microorganismos y en ' donde el reactor y sus tubos de cámaras preferiblemente consisten de material transparente o translúcido que están distribuidos en un liquido que conduce a la luz. Con esta invención, por primera vez es posible producir un dispositivo para un procedimiento fotoquimico tal como un procedimiento fotocatalitico y/o fotosintético, especialmente para el cultivo y producción de hidrocultivos preferiblemente de microorganismos fototróficos el cual satisfaga los requerimientos actuales, en particular respectó a la calidad y seguridad operacional, tanto en términos de costos de construcción asi como en operación.

Con el dispositivo de acuerdo con la invención y el método subyacente a tal dispositivo, es posible; obtener un transporte ligero para los microorganismos de manera que se evite cualquier daño en el curso de su procedimiento de producción. Mediante la introducción controlada del medio de reacción en el área del nivel de liquido superior, la velocidad de flujo del medio de reacción a través del elemento reactor se puede definir, con la condición de que se rellene, por supuesto. El medio de reacción fluye a través de los elementos de reactor interconectados perpendiculares de una manera sinuosa. Los elementos de reactor se conectan entre si de manera tal que la entrada y la salida se colocan en la parte superior. Los elementos de reactor están abiertos completo o parcialmente hacia la parte superior. Se obtiene flujo por utilización de la compensación de presión hidrostática con una pérdida mínima de peso dentro del reactor completo. Debido a el transporte principalmente sin presión y sin apresión del medio de reacción en un reactor biosolar, el procedimiento de reacción se deteriora en un mínimo posible.

Además, se requiere un costo mínimo de material para la construcción de un biorreactor de este tipo, lo que incrementa la eficiencia económica.

El método y la invención o sistemas relevantes de acuerdo con la invención se pueden utilizar, a modo de ejemplo, para las siguientes áreas de uso: • depuración fotocatalítica de aguas residuales, • metabolización fotosintética de C02 en oxígeno por microorganismos fototróficos • cultivo y producción de microorganismos fototróficos para propósitos de investigación, • investigación sobre procedimientos fotoquimicos y/o fotosintéticos, • cultivo y producción de microorganismos fototróficos para productos alimenticios y materiales básicos de los materiales alimenticios, • cultivo y producción de microorganismos fototróficos para materiales básicos de la industria farmacéutica, • cultivo y producción de microorganismos fototróficos para combustibles y materiales básicos para producción de combustible y generación de energía, • cultivo y producción de microorganismos fototróficos para materiales básicos de la industria química, • cultivo y producción de microorganismos fototróficos los cuales emiten gases aprovechables (por ejemplo hidrógeno) dentro del procedimiento fotosintético .

El transporte sin tensiones de los microorganismos posiblemente llevado a cabo a lo largo está habilitado casi por hacer uso de la compensación hidrostática de fuerzas cuando el medio de reactor1 fluye a través de los elementos de reactor, Además, es posible obtener una optimización de energía, conductancia de luz definida, una optimización de espacio, un suministro con aditivos, control de temperatura definido, regulación dirigida así como recuperación mejorada de gas.

También debe considerarse como una ventaja significativa del dispositivo de acuerdo con la invención que la temperatura del medio de reacción se puede controlar mediante un liquido conductor de luz y también a través de sustancias que van a ser introducidas en el medio de reacción. Además, el dispositivo de acuerdo con la invención tiene la ventaja de que el liquido conductor de luz actúa como un amortiguador para las fluctuaciones de temperatura dia-noche cuando utiliza en regiones calientes. Como un resultado, se incrementa la eficiencia general.

El liquido conductor de luz preferiblemente debe, en el grado máximo posible, estar inanimado hasta esterilidad y tener la densidad del agua de mar, cuando sea necesario. Resulta posible que también se puede utilizar aceite de silicona.

De acuerdo con una característica especial de la invención, la pared divisora para una conexión de dos o más elementos de reactor en un panel de reactor se di$eña más bajo que una pared divisora entre los tubos o cámaras del elemento reactor, como resultado de lo cual se genera un sobreflujo de abertura interconectada cuando el nivel de líquido en los elementos de reactor es mayor que la pared divisora entre los elementos de reactor y el panel de reactor que puede fluir a través, de una manera sinuosa. Un elemento de reactor se diseña como un recipiente interconectado . Mediante este tipo de conexión en serie de los elementos de reactor, se proporciona una opción para crear una trayectoria de flujo definida.

Es posible alterar la longitud óptima de permanencia dentro del reactor completo en adaptación a los microorganismos fototróficos relevantes ó los requerimientos fotoquimicos y de acuerdo con los procedimientos que resultan en los siguientes parámetros: • caudal • sección transversal de los elementos del reactor • altura de los elementos del reactor • número y condición de sustancias no gaseosas introducidas; condición, número, densidad y presión de gases introducidos por soplado, • número de elementos de reactor conectados en conductancia en forma sinuosa, • posiblemente para eliminar gases de desperdicio, temperaturas de procedimiento duración de permanencia y posición hacia la luz • duración de permanencia en tanques de maduración y/o tanques oscurecidos.

En un caso ideal si se proporcionan las condiciones estructurales relevantes, el transporte continuo único del medio desde la entrada a la salida es posible para todo el procedimiento, si es necesario,.

De acuerdo con otra característica de la invención, el líquido conductor de luz que rodea al reactor se proporciona en un recipiente o depósito abierto en la parte superior, cuyas superficies inferiores preferiblemente se diseñan para reflejar la luz. Como se conoce habitualmente, la luz es un requisito previo absoluto para cualquier procedimiento fotoquímico, tal como un procedimiento fotocatalítico y/o fotosintético . Con el fin de proporcionar de este modo al reactor biosolar de manera óptima con luz, las superficies internas se diseñan como reflectores.

En una modalidad adicional de la invención, se proporcionan reflectores por encima del líquido conductor de luz o por encima del recipiente o depósito, el ciual guía la luz, preferiblemente la luz solar, dentro del líquido conductor de luz, preferiblemente en un ángulo recto respecto a la superficie del líquido. Los reflectores adicionales de este tipo incrementan la optimización de luz para el procedimiento. Debido a la introducción vertical de luz a la superficie del líquido y el reflejo de las paredes del recipiente interior son necesarias, la radiación de luz incidente casi se multiplica, como resultado de lo cual se puede optimizar el procedimiento.

De acuerdo con otra modalidad de la invención se proporcionan recolectores de luz los cuales están distribuidos especialmente antes los reflectores, para recolectar la luz que puede ser guiada dentro del líquido conductor de luz. También de esta manera, es posible obtener un suministro aumentado apropiadamente con luz para el procedimiento.

De acuerdo con una modalidad especial de la invención, se proporcionan filtros, especialmente para filtración de las longitudes de onda que son dañinas para los microorganismos, antes de que la luz sea guiada al interior del líquido conductor de luz. El procedimiento se puede optimizar utilizando filtros relevantes de este tipo.

De acuerdo con otra modalidad especial de la invención, el líquido es guiado dentro del líquido conductor de luz de una manera por pulsos. En bas$ en los requerimientos del procedimiento, un suministro por pulsos con luz también puede proporcionar incluso mejores resultados.

De acuerdo con un rasgo especial de la invención, los tubos consisten de tubos de lámina delgada, especialmente elaborados de plástico, cuyos extremos están conectados apretadamente con dispositivos de desviación. Estos tubos de lámina delgada tienen un espesor de pared delgado y se pueden elaborar en el mercado a bajo costo. Debido a los líquidos sin presión en situación líquida, los tubos y lámina delgada no están expuestos a fuerza alguna que pueda provocar daño posible. Puesto que los tubos de lámina delgada prácticamente no se someten a tensión alguna como un resultado, se debe esperar un elevado tiempo de duración .

De acuerdo con una modalidad alternativa de la invención, las cámaras interconectadas de una manera en forma sinuosa se conforman por dos láminas delgadas que se proporcionan con soldaduras longitudinales paralelas, por lo que la desviación se lleva a cabo a través de dispositivos de desviación. La producción de una lámina delgada soldada de esta manera también es posible fácilmente y es barata. La lámina delgada con la soldadura longitudinal habilita un flujo perpendicular y tan lejos como se puede de baja resistencia de una suspensión enriquecida con microorganismos, y los nutrientes para el cultivo de microorganismos fototróficos .

De acuerdo con una modalidad de la invención, el dispositivo de desviación es un elemento de tubo en forma de U con una sección transversal preferiblemente elíptica el cual está conectado con las cámaras formadas por las soldaduras longitudinales. Estos dispositivos de desviación llevan a cabo una desviación superior y/o inferior de la suspensión sin permitir contaminación alguna de los microorganismos en el área circundante. Cuando se instalan para reactores de tubo de lámina delgada, los tubos sencillos elaborados de lámina delgada de plástico se jalan sobre los extremos de los tubos y se sujetan. Para reactores soldados longitudinalmente, los dos lados se sujetan con tubos de captación elípticos.

De acuerdo con una modalidad especial de la invención, el dispositivo de desviación prefabricado preferiblemente es un elemento de tubo en forma de U el cual comprende por lo menos un orificio perforado para un tubo que se enchufa o un tubo que se enchufa integrado que comprende microorificios perforados para la introducción de líquido y/o aditivos gaseosos en el medio de reacción o para la extracción de productos de proceso gaseoso en el lado inferior del reactor. Estas desviaciones inferiores vuelven posible proporcionar a los microorganismos con por lo menos un nutriente líquido y/o gaseoso. En base en el procedimiento que se lleve a cabo, la introducción se puede realizar en cada desviación o a cierta distancia.

En la desviación superior, los gases u otras sustancias que se acumulen en el procedimiento sé pueden extraer al mismo tiempo que las suspensiones desviadas sin contaminar la suspensión con organismos extraños del área circundante mediante el uso de tubos de gas para1 evacuar exceso de gases o gases creados en el procedimiento.

De acuerdo con un desarrollo adicional ventajoso de la invención, el tubo que se enchufa se proporciona con un número más grande de microorificios perforados y/o microorificios perforados con un diámetro más grande en el área del medio de reacción que fluye desde la parte inferior hacia arriba que en el área del medio de reacción que fluye desde la parte superior hacia abajo o en la dirección de la gravedad. De esta manera, y de acuerdo con el procedimiento de operación una bomba gigante, el nivel de liquido en el tubo o cámara que pasa a través desde el fondo hacia arriba se eleva en comparación con el tubo o cámara que pasa a través desde la parte superior hacia abajo, en una clase de "efecto de elevación de gas". La diferencia en el nivel de líquido puede llevar a un incremento del nivel del liquido al final del último tubo o cámara en comparación con el primer tubo o cámara en el caso de una conexión en serie múltiple de las unidades y una introducción aumentada de gas dentro de cada tubo ascendente, si el ascenso de nivel de líquido se toma en consideración en el diseño del reactor. Pese a esta introducción aumentada de aditivos preferiblemente gaseosos, se habilita un transporte sin tensiones de los microorganismos.

De acuerdo con una modalidad de la invención, el tubo que se enchufa se proporciona con un roscado externo y/o interno en ambos extremos. Los tubos de gas, por ejemplo, se diseñan de manera tal que estos se pueden cerrar de manera hermética a gases con el montaje por medio de una tuerca de unión. Por lo menos una de estas tuercas de unión se proporciona con una conexión para una linea de gas .

Además, el tubo de gas se puede proporcionar con una pieza de conexión vía su roscado interno, la cual a su vez se puede atornillar a otro tubo de gas.

Para sustitución, la tuerca de unión se desatornilla de un lado, la pieza de conexión se une y el nuevo tubo de gas se une al otro extremo de la pieza de conexión. Utilizando el tubo de gas nuevo, el tubo de gas que va a ser sustituido es empujado a través del mpntaje y de esta manera adquiere su posición al mismo tiempo. De este modo, se asegura que el tubo de gas que va a ser sustituido sea empujado a través del montaje en una pérdida mínima de gas o pérdida de líquido utilizando el tubo de gas nuevo. Este diseño permite el mantenimiento o modificación de la unidad de entrada de gas sin interrupción operacional o solo con deterioro mínimo del procedimiento .

La sustitución de los tubos de gas puede satisfacer las siguientes funciones dentro de las partes de los fotorreactores o el sistema total. • para mantenimiento • para cambio del caudal • para cambio de la solución nutriente • para adaptar la solución nutriente a la fase de vida de los microorganismos fototróficos • para luchar contra enfermedades • para cosecha de los microorganismos • para destrucción de partes o de la totalidad de los microorganismos De acuerdo con una modalidad especial de la invención, un tornillo de arquimedes o una espiral de Da Vinci o una bomba gigante se proporcionan tanto dentro del reactor asi como entre reactores para transporte del medio de reacción. En el caso de esta distribución, uno o más tubos o membranas se enrollan espiralmente sobre un eje con soportes únicos o múltiples y se montan de manera robusta utilizando cualquier método técnico tal como, por ejemplo, atornillado, pegado, etc. Los tubos o membranas relevantes están abiertos en ambos extremos. El elemento de transporte se alinea y está soportado de manera tal que el extremo inferior de los tubos o membranas se entierra en el medio de reacción desde un receptáculo.

No obstante, los tubos o membranas se sumergen solo en la medida en que el medio de reacción que el extremo del tubo o la membrana emerge por encima de la superficie fuera del medio de reacción en cada rotación.

Mediante rotación lenta en la dirección del espiral, lo cual no resulta en fuerza centrifuga significativa alguna, el medio de reacción en las mitades inferiores relevantes de los tubos o membranas es transportado al extremo superior del tornillo bajo utilización de la compensación por presión hidroestática . En cada rotación, el liquido contenido en la vuelta de la mitad superior se libera y desciende dentro de un receptáculo que se coloca a un nivel mayor que en el receptáculo original. Mediante cierre completo o parcial alternativo del dispositivo de transporte, se puede evitar el salpicado y/o una salida de gas.

De acuerdo con un rasgo especial de la invención, una cubierta, por ejemplo un domo elaborado de material transparente o translúcido tal como por ejemplo, un domo de vidrio, se proporciona sobre el recipiente o depósito en el cual el dispositivo se proporciona para un método de construcción cerrado del sistema. De esta manera, se proporciona la ventaja de que es posible recuperar el liqudo evaporado como resultado del método de construcción cerrado cuando se utiliza . en regiones denominadas calientes.

La invención se explica con mayor detalle en base en las modalidades ejemplares ilustradas en la figura.

Las figuras muestran: la figura 1 es un biorreactor que consiste de tubos, la figura 2 es una vista superior de acuerdo con la figura 1, la figura 3 es una elevación lateral de acuerdo con la figura 1, la figura 4 es un biorreactor que consiste de placas de membrana, la figura 5 es una vista superior de acuerdo con la figura 4, la figura 6 es una elevación lateral de acuerdo con la figura 4, la figura 7 es una ilustración esquemática de un tubo, la figura 8 es un diagrama esquemático para el efecto de "elevación de gas", la figura 9 es un dispositivo para un procedimiento fotoquimico en un depósito, la figura 10 es una ilustración esquemática de la guia de luz, la figura 11 y la figura 12 son un dispositivo de desviación para tubos de lámina delgada, la figura 13 y la figura 14 es un dispositivo de desviación para láminas delgadas soldadas longitudinalmente, la figura 15 es una ilustración esquemática de un dispositivo elaborado de placas de membrana múltiple, la figura 16 y la figura 17 es un dispositivo de desviación para el dispositivo de acuerdo con la figura 15, la figura 18 y la figura 19 son una introducción de aditivos en la parte media de los tubos de lámina delgada .

De acuerdo con la figura 1 a la figura 3, un reactor, en particular un reactor 1 biosolar comprende por lo menos un elemento 2 de reactor, el cual se conforma por dos tubos 3 perpendiculares conectados en el fondo. Una entrada 4 y una salida 5 se proporcionan en el borde de reactor superior. Para el montaje de un reactor 1 biosolar, una multitud de elementos 2 de reactor se conectan en serie, por lo que una salida 5 siempre está conectada con una entrada .

Un reactor 1 biosolar de este tipo se utiliza para un método para un procedimiento fotoquimico, tal como un procedimiento fotocatalitico y/o fotosintético, especialmente para el cultivo y producción de hidrocultivo preferiblemente de microorganismos fototróficos . Para operación del mismo, el reactor 1 biosolar se llena con un medio 6 de reacción, por ejemplo una solución acuosa o una suspensión. Durante la operación, el reactor .1 biosolar es alimentado únicamente vía su primera entrada1 4. La conductancia o dirección de flujo del medio 6 de reacción se lleva a cabo de manera vertical, preferiblemente de modo perpendicular, una vez que la parte superior hacia abajo y desde la parte inferior hacia arriba en un elemento 2 de reactor. Si los elementos 2 de reactor intercónectados múltiples se conectan en serie, el medio 6 de reacción fluye a través del reactor de una manera sinuosa. Tanto la introducción de alimentación así como la extracción del medio 6 de reacción dentro y/o desde el reactor 1 biosolar preferiblemente se lleva a cabo de manera continua sin presión y libremente a la atmósfera vía la superficie del medio de reacción superior o cercanamente por encima del nivel de líquido superior o en el área del nivel de líquido superior del medio 6 de reacción.

Los elementos 2 de reactor de esta manera se conectan entre sí de una manera en forma sinuosa como tubos 3 intercónectados, por lo que la entrada 4 y la salida 5 se colocan en la parte superior. Los elementos 2 de reactor están abiertos completa o parcialmente hacia la parte superior, dependiendo de las necesidades. ; Debido a la compensación de presión hidrostática y al nivelado, el flujo del medio 6 de reacción se produce al alimentar el medio 6 de reacción en la entrada . Para el método, esto significa que un flujo del medio 6 de reacción se produce que está libre de tensiones para los microorganismos. De esta manera, un flujo libre se habilita entre los elementos 2 de reactor individuales sin tener que suministrar energía adicional alguna. El medio 6 de reacción se mueve a través del reactor de una manera sinuosa con una pérdida mínima de altura en el esfuerzo del líquido por compensar la diferencia en el nivel entre la entrada 4 y la salida 5.

Un diseño alternativo para un reactor 1 biosolar se muestra de acuerdo con la figura 4 a la figura 6. El reactor 1 biosolar comprende placas de membrana de placa 7 de membrana múltiple. En el caso del diseño, un elemento 2 de reactor comprende dos cámaras 8 perpendiculares, preferiblemente rectangulares conformadas por las placas de membrana o placas 7 de membrana múltiple, las cuales se conforman por una pared 9 divisora que está abierta en la parte inferior. Tanto la entrada 4 para la introducción de alimentación así como la salida 5 se proporcionan en el borde de reactor superior. Los dos elementos 2 de reactor se conectan de antemano en la modalidad ejemplar que se muestra de acuerdo con la figura 4.

Si se conectan dos o más elementos 2 de reactor, su pared 10 divisora se diseña más baja que la pared 9 divisora entre los tubos 3 o las cámaras 8 del elemento 2 de reactor. Como un resultado, se crea un flujo excesivo o una abertura interconectada cuando el nivel de liquido en los elementos 2 de reactor es mayor que la pared 10 divisora entre los elementos 12 de reactor. De esta manera, el consumo de energía se minimiza debido al hecho de que las bombas pueden ser omitidas principalmente entre las etapas de procedimiento y un número aleatorio de etapas de procedimiento iguales o diferentes se pueden acoplar entre si al mismo nivel de flujo.

Los elementos 2 de reactor individual sé pueden diseñar transparentes o translúcidos, o también herméticos a la luz, si asi se requiere. Tanto el vidrio como plásticos transmisores de radiación UV tal como, por ejemplo, metacrilato de polimetilo, se pueden utilizar como materiales .

El reactor 1 biosolar se llena y es operado de manera análoga a los diseños' que se muestran desde la figura 1 hasta la figura 3.

Con respecto a la radiación de luz incidente sobre los elementos 2 de reactor, la cual se describe con mayor detalle posteriormente, se muestra un reactor inclinado de acuerdo con la figura 6. Aunque el reactor está inclinado en un ángulo, el medio 6 de reacción fluye una vez desde la parte superior hacia abajo o en la dirección de la gravedad y desde la parte inferior hacia arriba o contra la dirección de la gravedad.

De acuerdo con la figura 1 y con la figura 4, por lo menos una entrada 11 introductora, por ejemplo una válvula controlable, se proporciona en el lado inferior del reactor en el área de la desviación del medio 6 de reactor para introducción continua o lote por lote de aditivos 12, tal como por ejemplo soluciones o gases nutritivos y/o agentes oxidantes y/o sustancias activas y/o sustancias disueltas o gases gue promueven el procedimiento, preferiblemente realizado durante el procedimiento.

De acuerdo con el método, el medio 6 de reacción se satura opcionalmente con C02 u otras gases antes de entrar al reactor. El grado de saturación es concentrado de acuerdo con los requerimientos del procedimiento y/o suministrado con C02 u otros gases durante la permanencia en el reactor.

Un nivel cada vez menor de C02 en el medio 6 de reacción provoca el crecimiento estable de los microorganismos durante el procedimiento fotosintético lo cual se puede compensar por introducción continua y/o localizada de C02.

La eficiencia disminuida en el medio de reacción causada por reacción estable durante el procedimiento fotoquimico se puede compensar por introducción continua y/o lote por lote de gases activos adicionales.

Al introducir los aditivos en el extremo inferior de la columna de líquido vía las entradas 11 introductoras, de acuerdo con la figura 7, los aditivos se mezclan perfectamente y se distribuyen de manera uniforme en el medio 6 de reacción.

La introducción de aditivos 12 tales como fluidos y gases, también optimiza el suministro con luz, dado que todas las moléculas de los microorganismos fototróficos son conducidas suficientemente a la zona iluminada inundada de luz del elemento 2 de reactor cerca de la pared exterior, indicado por las flechas 13, debido a la turbulencia resultante en el medio 6 de reacción.

La introducción de fluidos y gases produce turbulencia en el medio 6 de reacción, por lo que tiene efecto otro resultado ventajoso, específicamente, que una limpieza continua de la superficie interna del reactor es provocada por el ascenso de las burbujas de gas.

Además, el medio 6 de reacción también $e puede calentar o enfriar por introducción definida de fluidos y gases. Los aditivos 12 introducidos de esta manera se pueden utilizar para regulación de temperatura controlada del medio 6 de reacción.

De acuerdo con la figura 8, las sustancias líquidas y/o gaseosas o los aditivos 12 se introducen en el lado inferior del área de la desviación del medio 6 de reacción. En una modalidad especial de reactor, se introduce una cantidad más grande de sustancias liquidas y/o gaseosas o aditivos 12 en el área del medio 6 de reacción que fluye desde la parte inferior hacia arriba o contra la dirección de gravedad en comparación con el área del medio 6 de reacción que fluye desde la parte superior hacia abajo o en la dirección de la gravedad. De esta manera, como se menciona de antemano y de acuerdo con el procedimiento de operación de una bomba gigante, el nivel de liquido en el tubo 3 o en la cámara que pasa a través desde la parte inferior hacia arriba se eleva en comparación con el tubo 3 o la cámara 8 que pasa a través desde la parte superior hacia abajo, en una clase de "efecto de elevación de gas". La diferencia en el nivel de liquido puede llevar a un incremento en el nivel del liquido al final del último tubo 3 o la cámara 8 en comparación con el primer tubo 3 o cámara 8 en el caso de una conexión en serie múltiple de los elementos 2 de reactor y una introducción aumentada de gas dentro de cada tubo 3 ascendente, si el ascenso de nivel de liquido se toma en consideración en el diseño del reactor. Pese a esta introducción aumentada de aditivos 12 preferiblemente gaseosos, se habilita un transporte sin tensiones de los microorganismos .

De acuerdo con la figura 9, el reactor á través del cual el medio 6 de reacción fluye, consiste de por lo menos un elemento 2 de reactor que comprende dos tubos 3 o cámaras 8 conectadas en el fondo que están verticales o inclinadas en un ángulo. Una multitud de estos elementos 2 de reactor se conectan en serie en un panel 13 de reactor. Los paneles 13 de reactor preferiblemente se conectan entre si en serie y se distribuyen de una manera similar a bastidor, casi en paralelo entre si y preferiblemente montados de manera firme en un reactor, en particular el reactor 1 biosolar. El reactor 1 biosolar con sus paneles 13 de reactor está distribuido en un liquido 14 que conduce la luz. El liquido 14 que conduce la luz se puede proporcionar en un depósito de un recipiente 15.

El medio 6 de reacción se introduce en el reactor y se libera del mismo, sobre la superficie del medio de reacción superior, de manera preferible continuamente, sin presión y libremente a la atmósfera. Como un resultado de la presión hidrostática y compensación de nivel, el flujo del medio 6 de reacción está libre de tensión para los microorganismos .

En la práctica, contrario a la ilustración en las figuras, los paneles 13 de reactor se conectan naturalmente en serie en un reactor 1 biosolar y la introducción o extracción se lleva a cabo en un lugar.

El lado superior del panel 13 de reactor respectivo se proporciona ya sea con una bolla o se suspende sujetado desde la parte superior de manera que el borde del reactor superior no puede sumergirse por debajo del borde superior del liquido circundante y por lo tanto se proporciona una situación que está abierta en la parte superior .

El lado inferior del panel 13 de reactor se diseña de manera tal que permite la suspensión casi perpendicular en el liquido 14 que conduce la luz debido al peso propio o debido a pesos adicionales.

Como ya se ha mencionado, el suministro de luz a la superficie de los paneles 13 de reactor del reactor 1 biosolar es de gran importancia. Para crear este requisito previo, el liquido 14 que conduce la luz que rodea al reactor se proporciona en un recipiente 15 o depósito abierto en la parte superior, cuyas superficies 16 interiores de los cuales preferiblemente se diseñan para que refleje en la luz.

Por encima del recipiente 15 o depósito en el cual se proporciona el reactor biosolar sé puede proporcionar una cubierta, por 'ejemplo un domo elaborado de material transparente o translúcido, tal como, por ejemplo, un domo de vidrio, para un método de construcción cerrada del sistema.

Con el fin de mejorar las condiciones de iluminación para el reactor biosolar aún más, se proporcionan reflectores 17 por encima del liquido 14 conductor de luz o por encima del recipiente 15 o el depósito de acuerdo con la figura 10, lo cual incluye la luz, preferiblemente la luz solar 18 en el liquido 14 conductor de luz, preferiblemente en un ángulo recto respecto a la superficie de liquido. Para recolectar la luz que se puede guiar dentro del liquido 14 conductor de luz, se pueden distribuir recolectores de luz (no mostrado) ante los reflectores 17. Igualmente, se pueden proporcionar filtros, especialmente para filtración de las longitudes de onda que son dañinas para los microorganismos, antes de que la luz sea guiada al interior del liquido 14 conductor de luz. La luz también puede ser guiada dentro del liquido 14 conductor de luz de una manera por pulsos.

De acuerdo con la figura 11 y la figura 12, los tubos 3 consisten de tubos 19 de lámina delgada, los cuales se producen especialmente de plástico y con , paredes delgadas. Los extremos de estos tubos 19 de lámina delgada se conectan firmemente con dispositivos 20 de desviación. El dispositivo 20 de desviación prefabricado de manera preferible es un elemento de tubo en forma de U el cual comprende por lo menos un orificio perforado 21 para un tubo 23 que se enchufa o un tubo 24 que se enchufa integrado, que comprende microorificios perforados 22 para la introducción de aditivos 12 líquidos y/o gaseosos dentro del medio 6 de reacción o para la extracción de productos de procedimiento gaseosos en el lado del fondo del reactor.

De acuerdo con la figura 13 "y con la figura 14, una solución alternativa se muestra para la formación de un panel 13 de reactor. Las cámaras 8 interconectadas en forma sinuosa se conforman por dos láminas delgadas 25 que se proporcionan con soldaduras 26 longitudinales paralelas. La desviación se lleva a cabo a través de los dispositivos 27 de desviación nuevamente. El dispositivo 27 de desviación es un elemento de tubo en forma de U preferiblemente con una sección transversal elíptica, la cual se conecta con las cámaras 8 formadas por las soldaduras longitudinales.

De acuerdo con la figura 15, se muestra un reactor 1 biosolar elaborado de una placa 7 de membrana múltiple. En el caso de esta modalidad, el dispositivo se diseña como un dispositivo compacto, por lo que el dispositivo 28 de desviación se conecta firmemente con el extremo superior e inferior de la placa 7 de membrana. El reactor se puede proporcionar con sifones 29 antes de la entrada 4 y/o después de la salida 5. Como un resultado, el medio 6 de reacción se puede alimentar al primer elemento 2 de reactor libre de presión ó sin presión a través del sifón 29. El reactor se proporciona con tubos 23 que se enchufan para introducción de los aditivos 12 en su lado inferior. En su lado superior, se proporcionan tubos 30 que se enchufan adicionales para la extracción de productos de procedimiento gaseosos tales como, por ejemplo, oxígeno, preferiblemente durante el procedimiento. Estos tubos 30 que se enchufan se proporcionan por encima de la superficie del medio de reacción o por encima del lado superior de los elementos 2 de reactor. Para la separación de estos productos de procedimiento gaseosos, un dispositivo de recolección proporcionado por encima del nivel del líquido del medio 6 de reacción o por encima del lado superior de los elementos de reactor se puede proporcionar.

De acuerdo con la figura 16 y la figura 17, se muestra un dispositivo 28 de desviación que consiste de partes únicas para un reactor 1 biosolar producido a partir de placas 7 de membrana. De esta manera, las membranas 31 individuales se adaptan a la forma interna relevante de la placa 7 de membrana. Los tubos 23 que se enchufan para introducción de los aditivos 12 se integran.

De acuerdo con la figura 18 y con la figura 19, se muestra un tubo 19 de lámina, delgada, por medio del cual los aditivos también se pueden ¡introducir a lo largo de la altura, por ejemplo, a media altura de los tubos 19 de lámina delgada. El tubo 19 de lámina delgada se puede dividir por lo que en su altura' a la mitad y un confector 32 plástico se proporcionan para conectar ambas partes. El conector 32 plástico tiene las lineas 33 que se proporcionan con microorificios perforados para introducción del aditivo 12.

Con respecto a los tubos 23 que se enchufan, aún debe mencionarse que se proporciona en ambos extremos un roscado externo y/o interno. Para sustitución, la tuerca de unión se desatornilla en un lado, se une una pieza de conexión y el tubo de gas nuevo se une al otro extremo de la pieza de conexión. Utilizando el tubo de gas nuevo, el tubo de gas que se va a sustituir es empujado a través del montaje y de esta manera adquiere su posición al mismo tiempo. De este modo, se asegura que el tubo 23 que se va a enchufar que va a ser sustituido sea empujado a través del montaje con una pérdida mínima de gas o pérdida de líquido utilizando el tubo 21 de gas nuevo. Este diseño permite el mantenimiento o modificación de la unidad de entrada de gas sin interrupción operacional o únicamente con deterioro mínimo del procedimiento.

Para un transporte sin tensión del medio 6 de reacción, se puede proporcionar un tornillo de Arquímedes o una espiral de Da Vinci o una bomba gigante tanto dentro del reactor así como entre los reactores.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para un procedimiento fotoquimico, tal como un procedimiento fotocatalitico y/o fotosintético, especialmente para el cultivo y producción o hidrocultivo de microorganismos preferiblemente fototróficos, en donde se proporciona un reactor, especialmente un biorreactor y un medio de reacción, por ejemplo una solución acuosa o una suspensión es guiada en el reactor de una manera sinuosa, caracterizado porque el reactor a través del cual fluye el medio de reacción consiste de por lo menos un elemento de reactor que comprende dos tubos o cámaras conectadas en la parte inferior que están verticales o inclinadas en un ángulo, por lo que el medio de reacción se introduce en el reactor y se libera del mismo, sobre la superficie del medio de reacción superior, preferiblemente de manera continua sin presión y libremente a la atmósfera y, como resultado de la presión hidrostática y el nivel de compensación, el flujo del medio de reacción está sin tensiones para los microorganismos y en donde el reactor y sus tubos o cámaras preferiblemente consisten de un material transparente o translúcido y están distribuidas en un liquido que conduce a la luz.

2. Dispositivo como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la pared divisora para una conexión de dos o más elementos de reactor dentro del panel de reactor se diseña más baja que la pared divisora entre los tubos o cámaras del elemento reactor, como resultado de lo cual se genera un flujo excesivo o una abertura interconectada cuando el nivel de liquido en los elementos de reactor es mayor que la pared divisora entre los elementos de reactor y el panel de reactor se puede hacer fluir a través del mismo de una manera sinuosa.

3. Dispositivo como se describe en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el liquido conductor de luz que rodea al reactor se proporciona en un recipiente o depósito abierto en la parte superior, cuyas superficies internas preferiblemente se diseñan reflejando la luz.

4. Dispositivo como se describe en una o más de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se proporcionan reflectores por encima del liquido conductor de luz o por encima del recipiente o depósito, los cuales guian la luz, preferiblemente la luz solar dentro del liquido conductor de luz, preferiblemente en un ángulo recto respecto a la superficie del liquido.

5. Dispositivo como se describe en la reivindicación 4, caracterizado porque se proporcionan recolectores de luz los cuales están distribuidos especialmente antes de los reflectores para recolectar la luz que puede ser guiada dentro del liquido conductor de luz .

6. Dispositivo como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque se proporcionan filtros, especialmente para filtración de las longitudes de onda que son dañinas a los microorganismos, antes de que la luz sea guiada dentro del liquido conductor de luz.

7. Dispositivo como se describe en una o más de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la luz es guiada dentro del liquido conductor de luz de una manera por pulsos.

8. Dispositivo como se describe en una o más de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los tubos consisten de tubos de lámina delgada, producidos especialmente de plástico, cuyos extremos están conectados apretadamente con dispositivos de desviación.

9. Dispositivo como; se describe en una o más de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las cámaras interconectadas de una manera en forma sinuosa se conforman por dos láminas delgadas que se proporcionan con soldaduras longitudinales paralelas por lo que la desviación se lleva a cabo a través de los dispositivos de desviación .

10. Dispositivo como se describe en la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de desviación es un elemento de tubo en forma de U con una sección transversal preferiblemente elíptica la cual se conecta con las cámaras conformadas por las soldaduras longitudinales .

11. Dispositivo como se describe en una o más de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el dispositivo de desviación preferiblemente prefabricado es un elemento de tubo en forma de U el cual comprende por lo menos un orificio perforado para un tubo que se enchufa o un tubo que se enchufa integrado que comprende microorificios perforados para la introducción de aditivos líquidos y/o gaseosos dentro del medio de reacción o para extracción de productos de procedimiento gaseosos en el lado inferior del reactor.

12. Dispositivo como se describe en la reivindicación 11, caracterizado porque el tubo que se enchufa se proporciona con un número más grande de microorificios perforados y/o microorificios perforados con un diámetro más grande en el área del medio de reacción que fluye desde la parte inferior hacia arriba que en el área de medio de reacción que fluye desde la parte superior hacia abajo o en la dirección de la gravedad.

13. Dispositivo como se describe en la reivindicación 12, caracterizado porque el tubo que se enchufa se proporciona con un roscado externo y/o interno en ambos extremos.

14. Dispositivo como se describe en una o más de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque se proporciona un tornillo de Arquimédes o una espiral de Da Vinci o una bomba gigante tanto dentro del reactor asi como entre los reactores para transporte del medio de reacción.

15. Dispositivo como se describe en una o más de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque se proporciona una cubierta, por ejemplo un domo elaborado de material transparente o translúcido tal como, por ejemplo un domo de vidrio sobre el recipiente o depósito en el cual se proporciona el dispositivo para un método de construcción cerrada del sistema.