MX2011011035A

MX2011011035A - Sistemas, aparato y metodos para obtener productos intracelulares y masa y restos celulares de algas y productos derivados y proceso de uso de los mismos.

Info

Publication number: MX2011011035A
Application number: MX2011011035A
Authority: MX
Inventors: Nicholas D Eckelberry; Michael Philip Green; Scott Alexander Fraser
Original assignee: Originoil Inc
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2012-01-20
Also published as: EP2421983A1; CN102449155A; JP5284536B2; BRPI1013863A2; WO2010123903A1; CN102449155B; AU2010239380A1; JP2012523849A; AU2010239380B2

Abstract

Los sistemas y métodos para recolectar por lo menos un producto intracelular (por ejemplo, lípidos, carbohidratos, proteínas, etcétera) de células de algas en suspensión acuosa y para recolectar una masa de células de algas rotas y restos de una solución acuosa que contiene células de algas hacen uso de un aparato que incluye un circuito eléctrico. El circuito eléctrico incluye una estructura de ánodo exterior (por ejemplo, tubo) que proporciona contención para una estructura interior (por ejemplo, conductor eléctrico) que tiene dimensiones menores que la estructura de ánodo exterior, la estructura interior que sirve como un cátodo. Una superficie en espiral, tal como una pluralidad de surcos separados mediante por lo menos una tierra, tanto como en la naturaleza del 'estriado" en el cañón de una pistola, o alternativamente, un espaciador aislador, eléctricamente aislante en paralelo a ambas estructuras (por ejemplo, el tubo exterior y el conductor interno), proporciona un sello líquido y proporciona espaciamiento entre los circuitos de ánodo y cátodo que es requerido para la distribución eléctrica equitativa y para prevenir el corto circuito de la trayectoria de flujo para la solución acuosa que contiene células de algas.

Description

SISTEMAS , APARATO. Y MÉTODOS PARA OBTENER PRODUCTOS INTRACELULARES Y MASA Y RESTOS CELULARES DE ALGAS Y PRODUCTOS DERIVADOS Y PROCESO DE USO DE LOS MISMOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a los campos de energía y microcrobiología . En particular, la invención se refiere a sistemas, aparato y métodos para recolectar masa y , restos celulares así como también productos intracelulares de células de algas que se pueden usar como un sustituto para derivados de aceite fósil en varios tipos de manufactura de productos .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los productos intracelulares de microorganismos parecen prometedores como un sustituto parcial o completo para derivados de aceite fósil u otros químicos usados en la manufactura de productos . tales como farmacéuticos, cosméticos, productos industriales, biocombustibles , aceites sintéticos, pienso para animales y fertilizantes, Sin embargo, para que estos sustitutos se vuelvan viables, los método para obtener y procesar estos productos intracelulares deben ser eficientes y rentables a fin de ser competitivos con los costos de refinado asociados con los derivados de aceite fósil. Los métodos de extracción actuales usados para recolectar productos intracelulares para el uso como sustitutos de aceite fósil son laboriosos y producen bajas ganancias de energía netas, volviéndolos no viables para las demandas de energía alternativas de hoy. Estos métodos pueden producir una huella de carbono significativa, exacerbando el calentamiento global y otros problemas ambientales. Estos métodos, cuando se mejoran adicionalmente , producen una pérdida eficiente aún mayor debido a la degradación del componente intracelular valioso y requiere mayores entradas de energía o químicos entonces lo que es actualmente de manera financiera factible es una recolección de microorganismos. Por ejemplo, el costo por galón de biocombustible de microorganismos es actualmente de manera aproximada nueve veces sobre el costo del combustible fósil.

La recuperación de sustancias o productos particulados intracelulares de microorganismos requiere la ruptura o lisis de la transmembrana celular. Todas las células vivientes, procarióticas y eucarióticas , tienen una transmembrana plasmática que encierra sus contenidos internos y sirve como una barrera semi-porosa al medio ambiente exterior. La transmembrana actúa como un límite, manteniendo juntos los constituyentes celulares e impide que entren las sustancias extrañas. De' acuerdo con la teoría actual aceptada conocida como el modelo del mosaico fluido (SJ. Singer y G.

Nicolson, 1972), la membrana plasmática se compone de una capa doble (bicapa) de lipidos, una sustancia aceitosa o cerosa encontradas en todas las células. La mayoría de los lipidos en la bicapa se puede describir más con precisión como fosfolípidos , es ¦ decir, lipidos que caracterizan un grupo fosfato en un extremo de cada molécula.

Dentro de la bicapa de fosfolípidcs de la membrana plasmática, se incrustan muchas proteínas útiles, diversas mientras que otros tipos de proteínas minerales se adhieren simplemente a las superficies de la bicapa. Algunas de estas proteínas, principalmente aquellas que se exponen por lo menos parcialmente sobre el lado externo de la membrana, tienen carbohidratos adheridos y por lo tanto son referidas como glicoproteínas . El posicionamiento de las proteínás a lo largo de la membrana plasmática e interna se relaciona en parte con la organización de los filamentos que comprenden el citoesqueleto, que ayuda a anclarlas en su lugar. Este arreglo de proteínas también implica las regiones hidrofóbicas e hidrofílicas de la célula.

Los métodos de extracción intracelular pueden variar enormemente dependiendo del tipo de organismo implicado, su(s) componente ( s ) interno (s) deseado (s), y sus niveles de pureza. Sin embargo, una vez que la célula se ha fracturado, estos componentes útiles se liberan y se suspenden típicamente dentro de un medio líquido que se usa para alojar una biomasa de microorganismos vivientes, haciendo la recolección de estas sustancias útiles difíciles o intensivas de energía.

En la mayoría de métodos actuales para recolectar productos intracelulares de algas, tiene que ser implementado un proceso de eliminación de agua a fin de separar y recolectar los componentes útiles de un medio liquidó o de residuos de biomasa (masa y restos celulares). Los procesos actuales son ineficientes, debido a los marcos de tiempo requeridos para evaporación de líquidos o entradas de energía requeridos para secar un medio líquido o entradas químicas necesarias para una separación de la sustancia.

Por consiguiente, existe una necesidad por un procedimiento simple y eficiente para recolectar productos intracelulares de microorganismos que se pueden usar como sustitutos de precio competitivo para petróleos fósiles y derivados de aceite fósil requeridos para la manufactura de productos industriales.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se describen en este documento sistemas, métodos y aparatos para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas. Los sistemas y métodos hacen uso de un aparato que incluye un circuito eléctrico. El circuito eléctrico incluye una estructura de ánodo exterior' (por ejemplo tubos) que proporciona contención para una estructura interior (por ejemplo, conductor eléctrico) que tiene menores dimensiones que la estructura de ánodo exterior, la estructura interior que sirve como un cátodo. Una superficie en espiral, tal como ' una pluralidad de surcos separados mediante por lo menos una tierra, tanto como en la naturaleza de "estriado" en el cañón de una pistola, o alternativamente, un espaciador aislador, eléctricamente aislante en paralelo a ambas estructuras (por ejemplo, el tubo exterior y el conductor interno) , proporciona un sello liquido y proporciona espaciamiento entre los circuitos de ánodo y cátodo que es requerido para la distribución eléctrica equitativa y para prevenir cortos circuitos de la trayectoria de flujo para la solución acuosa que contiene células de algas.

La estructura de ánodo exterior (por ejemplo, tubo) incluye típicamente un par de tapas de extremo sellantes de contención una tapa de extremo que tiene una provisión de entrada usada para aceptar un flujo entrante de la biomása de microorganismos, referida en este documento como una suspensión viva o suspensión acuosa que incluye células de microorganismos, y una tapa de extremo opuesta a través de la cual sale el flujo en tránsito de biomasa . La estructura de cátodo interior (por ejemplo, conductor eléctrico que también puede ser opcionalmente un tubo de la misma o diferente forma como el tubo exterior) también incluye típicamente tapas de extremo selladas para no permitir un flujo líquido a través del centro de la estructura (por ejemplo, el tubo interior) y para desviar el flujo entre las superficies de pared de los circuitos de ánodo y cátodo.

Un espaciador aislador en espiral sirve como un sello líquido entre las dos superficies de pared de los conductores eléctricos y con el espesor del espaciador que proporciona de manera preferente un espaciamiento de distancia equitativo entre las dos superficies de pared individuales. El espaciamiento se debe considerar crítico para permitir una transferencia de trescientos sesenta grados completa de la corriente eléctrica alrededor de cada ensamble de circuito y la prevención de un corto circuito por el toque de la superficie de ánodo y cátodo. Además, el aislador en espiral ahora proporciona un espacio entre las dos superficies de pared permitiendo una ruta de pasaje para una biomasa fluyente. El flujo direccional en espiral proporcionado por el aislador en espiral o estriado también proporciona duración de tránsito más prolongada para mayor exposición eléctrica a la biomasa fluyente incrementado de esta manera la eficiencia de extracción de sustancia y permitiendo una velocidad de consumo por hora de vatios inferior cuando el circuito se mejora en tamaño para flujos de volumen grandes.

La transferencia de frecuencia de pulsos se debe conducir sobre el lado negativo del circuito siendo transmitido de esta manera a través del ánodo con transferencia negativa al cátodo. Este método permite una mayor eficiencia en la transferencia de energía eléctrica entre las' superficies de ánodo y cátodo.

Debido a las polaridades magnéticas celulares, se produce una respuesta magnética una vez que las Células objeto transitan a través del circuito.. La alineación celular magnética es debido a sus polaridades positivas y negativas y respectivas cuando se exponen al campo electromagnético con corriente generado durante las fases eléctricas sobre pulsos. Después de la alineación celular, el campo electromagnético continúa creando una fuerza de tracción sobre las células mientras que absorben la' corriente eléctrica en una forma similar a un capacitor eléctrico que almacena voltaje. Esto hace que los componentes intracelulares de la célula se hinchen y debiliten la estructura de pared celular al' punto de que ya no es capaz de contener sus componentes intracelulares . En el punto de presión de expansión máxima, se produce un colapso total de la estructura de pared celular exterior permitiendo la liberación de todos los componentes internos de la célula.

Las velocidades de frecuencia eléctrica de entrada se deben determinar por la densidad de biomasa con las frecuencias de velocidad de pulso incrementadas cuando está presente una biomasa más espesa. La densidad de la biomasa se determina al usar una fórmula con base en un porcentaje de gramos de biomasa presentes por litro de medio líquido fluyente .

El uso de esta fórmula permite que un microprocesador programable funcione en conjunto con una serie de sensores para asumir responsabilidades operacionales . Con base en las fórmulas de densidad de biomasa, una matriz automoati zada indica al sistema los parámetros prescritos para fluir, la cantidad de entrada eléctrica y la velocidad de frecuencia requerida para la extracción eficiente de sustancia. Esta práctica permite adicionalmente mayor eficiencia de energía en aplicaciones a gran escala.

Por consiguiente, se describe en este documento un aparato para recolectar po.r lo menos un componente intracelular de células de algas en suspensión acuosa. El aparato incluye: un primer elemento conductor eléctrico que actúa como un cátodo y . un segundo alojamiento eléctricamente conductor que actúa como un ánodo, por lo menos un primer elemento conductor que se dispone dentro del alojamiento, tal que se define un espacio entre el exterior del primer elemento conductor y un interior del alojamiento, proporcionando una trayectoria de flujo para la suspensión acuosa, en donde por lo menos una porción de una o ambas superficies del primer elemento conductor y el alojamiento se han removido para crear por lo menos dos surcos espirales separados mediante por lo menos una tierra que reduce o previene la acumulación, de células de algas sobre o alrededor del primer elemento conductor y el alojamiento; una fuente de energía eléctrica conectada operablemente al primer elemento conductor y el alojamiento para proporcionar una corriente eléctrica pulsada' que se aplica entre el primer elemento conductor y el alojamiento y la suspensión acuosa para romper las células de algas dando por resultado una masa de células de algas rotas (masa y restos celulares) y la liberación de componentes intracelulares de las células de algas en la suspensión acuosa; y un tanque secundario que se conecta operablemente al primer elemento conductor eléctrico y al alojamiento tal que la suspensión acuosa puede fluir desde la trayectoria de flujo en el tanque secundario para la separación del por lo menos un componente intracelular de las células de algas en suspensión .acuosa. En el aparato, el primer elemento conductor puede ser un tubo de metal. El primer elemento conductor y el segundo alojamiento cada uno pueden ser tubos de metal, por ejemplo, tubos de metal de forma circular, tubos de metal de diferentes formas, etcétera. En una modalidad, el diámetro interior del alojamiento de metal y el diámetro exterior del primer elemento conductor difieren en tamaño en el orden de 0.13 era (0.050 pulgadas) . En el aparato, el alojamiento puede ser un tubo de metal y el por lo menos un conductor eléctrico puede incluir una pluralidad de conductores eléctricos separados, los conductores eléctricos que se separan de entre si por elementos eléctricamente aislantes; y una multiplicidad de trayectorias de flujo que se crean entre el alojamiento y cada uno de la pluralidad de conductores eléctricos separados. En esta modalidad, cada uno de la pluralidad de conductores eléctricos pueden ser tubos de metal.

También se describe en este documento un método para recolectar por lo menos un componente intracelular de células de algas en suspensión acuosa. El método incluye proporcionar un aparato que incluye: por lo menos un primer elemento conductor eléctrico que actúa como un cátodo y un segundo alojamiento eléctricamente conductor que actúa como un ánodo el por lo menos un primer elemento conductor que se dispone dentro del alo amiento, tal que se define un espacio entre el exterior del primer elemento conductor y un interior del alojamiento, proporcionando una trayectoria de flujo para la suspensión acuosa, en donde por lo menos una porción de una o ambas superficies del primer elemento conductor y el alojamiento se han removido para crear por lo menós dos surcos espirales separados mediante por lo menos una "tierra que reduce o previene la acumulación e células de algas sobre o alrededor del primer elemento conductor y el alojamiento; una fuente de energía eléctrica conectada operablemente al primer elemento conductor y al alojamiento para proporcionar una corriente eléctrica pulsadas que se aplica entre el primer elemento conductor y el alojamiento y la suspensión acuosa para romper las células de algas dando por resultado una masa de células de altas rotas (masa y restos celulares) y la liberación de los componentes intracelulares de las células de algas en la suspensión acuosa; un tanque secundario que se conecta operablemente al primer 'elemento conductor eléctrico y al alojamiento tal que la suspensión acuosa puede fluir desde la trayectoria de flujo en el tanque secundario para la separación de por lo menos un componente celular de las células de algas en suspensión acuosa; y una suspensión acuosa que incluye minerales conductores y células de algas en donde la ' suspensión acuosa se dispone en la trayectoria de flujo del aparato. El método incluye además las etapas de: aplicar una cantidad suficiente de una corriente eléctrica pulsada al por lo menos un primer elemento conductor y al alojamiento y una suspensión acuosa para la expansión y contracción alternativas causadas dé los contenidos de células rompiendo en consecuencia las Células de algas dando por resultado una masa de células de algas rotas (masa y restos celulares) y liberación de componentes intracelulares de las células de algas en la suspensión acuosa; hacer fluir la suspensión acuosa que contiene la masa (masa y restos celulares) y los componentes intracelulares liberados al tanque secundario para separar los componentes intracelulares de la masa y restos celulares y la suspensión acuosa; y separar el por lo menos un componente intracelular de la masa y restos celulares y la suspensión acuosa.

Se describe además en este documento un método para recolectar masa y restos celulares de una suspensión acuosa que incluye células de algas. El método incluye proporcionar un aparato que incluye: por lo menos un primer elemento conductor eléctrico que actúa como un cátodo y un segundo alojamiento eléctricamente conductor que actúa como un ánodo, el por lo menos un primer elemento conductor que se dispone dentro del alojamiento, tal que se define un espacio entre el exterior del primer elemento conductor y un interior del alojamiento, proporcionando una trayectoria de flujo para la suspensión acuosa, en donde por lo menos una porción dé una o ambas superficies del primer elemento conductor y el alojamiento se han removido para crear por lo menos dos surcos espirales separados mediante por lo menos una tierra que reduce o previene la acumulación de células de, algas sobre o alrededor del primer elemento conductor y el alojamiento; una fuente de energía eléctrica conectado operablemente al primer elemento conductor y el alojamiento para proporcionar una corriente eléctrica pulsada que se aplica entre el primer elemento conductor y el alojamiento y la suspensión acuosa para romper las células de algas dando por resultado una masa de células de algas rotas (masa y restos celulares) y la liberación de componentes intracelulares de las células de algas en la suspensión acuosa; un tanque secundario que se conecta operablemente al primer elemento conductor eléctrico y al alojamiento tal que la suspensión acuosa puede fluir desde la trayectoria de flujo en el tanque secundario para la separación del por lo menos un componente intracelular de las células de algas en suspensión acuosa; un elemento dispuesto en el tanque secundario para producir microburbuj as ; una suspensión acuosa que incluye minerales conductores y células de algas en donde la suspensión acuosa se dispone en la trayectoria dé flujo del aparato; y una bomba dispuesta en el tanque secundario para hacer circular la suspensión acuosa. El método incluye además las etapas de: aplicar una cantidad suficiente de una corriente eléctrica pulsada al por lo menos un primer elemento conductor y al alojamiento y una suspensión acuosa para romper las células de algas dando por resultado la liberación de componentes iatracelulares de las células de algas rotas y una masa de células de algas rotas (masa y restos celulares) en la suspensión acuosa; hacer fluir la suspensión acuosa que contiene los componentes intracelulares liberados y la masa y restos celulares al tanque secundario para separar la masa y restos celulares de los componentes intracelulares . liberados y la suspensión acuosa; activar la bomba y el elemento para producir microburbuj as dando por resultado una probabilidad de microburbuj as que se adhieren a los componentes intracelulares liberados y flotan hacia arriba en la suspensión acuosa y el hundimiento de la asa y restos celulares hacia abajo en la suspensión acuosa; y separa la masa y restos celulares de los componentes intracelulares liberados y la suspensión acuosa. El elemento dispuesto en el tanque secundario para producir microburbuj as puede ser cualquier dispositivo o aparato adecuado, por ejemplo, una mezcladora.

A menos que se defina, de otra manera, todos los términos técnicos usados en este documento tienen el mismo siqnificado como es entendido comúnmente por una persona de experiencia ordinaria en la técnica a la cual esta invención pertenecer .

Como se usa en este documento, las frases "productos intracelulares" y "productos intracelulares de células de algas" se refieren a cualquier molécula, compuesto o sustancia encontrados dentro de una célula de alga. Ejemplos de productos intracelulares de células de algas incluyen lipidos, proteínas, carbohidratos (por ejemplo, glucosa), carotinoides , ácidos nucleicos, gas · hidrógeno, etcétera.

Por el término "biomasa" se proponen organismos unicelulares y organismos de una sola célula desarrollados en un medio líquido para el propósito de recolección de componentes intracelulares tales como triglicéridos , proteínas o carbohidratos.

Como se usa en este documento, la frase "masa y restos celulares" propone los productos que resultan de la ruptura de una célula.

Como se usa en este documento, el término "suspensión viva" se refiere a la biomasa como se define en lo anterior en un estado de crecimiento dentro de una matriz tal como agua salada, agua residual o agua dulce. "Biomasa" y "suspensión viva" se usan intercambiablemente en este documento.

Aunque los métodos, sistemas y aparato similares o equivalentes a aquellos' descritos en este documento se pueden usar en la práctica o probar de la presente invención, los métodos, sistemas y aparato adecuados se describen a continuación. Todas las publicaciones, solicitudes de patente, y patentes mencionadas en este documento se incorporan a manera de referencia en su totalidad. En caso de conflicto, la presente especificación, incluyendo definiciones, lo controlarán. Las modalidades particulares planteadas a continuación son ilustrativas solamente y no se proponen para ser limitantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las FIGURAS 1A y IB representan esquemáticamente un par de diagramas de .flujo que ilustran un método para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa como se describe en. este documento (referida, como "extracción de una sola etapa" (FIGURA 1A) y un método para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas como se describe, en este documento (referido en este documento como "extracción de una sola etapa y fracturación cuántica") (FIGURA IB) .

La FIGURA 2 ilustra una vista en perspectiva seccional de la biomasa que fluye en las superficies de pared del ánodo y cátodo y el circuito de transferencia eléctrica de una modalidad de un aparato como se describe en este documento .

La Figura 3 ilustra una vista en perspectiva.de las tapas de extremo interior y exterior en la ubicación sóbe los tubos de ánodo y cátodo de una modalidad de un aparato como se describe en este documento.

La FIGURA 4 ilustra una vista seccional en perspectiva del espaciador en espiral entre los tubos de ánodo y cátodo de una modalidad de un aparato como se describe en este documento.

La FIGURA 5 es · una vista en perspectiva de una serie de circuitos de ánodo y cátodo conectados en paralelo por un múltiple superior e inferior de una modalidad de un aparato como se describe en este documento.

La FIGURA 6 ilustra un aparato EMP como se describe en este documento con un medio liquido fluyente que contiene una biomasa de microorganismos que se expone a un campo electromagnético causado por una transferencia eléctrica.

La FIGURA 7 iluatra un aparato EMP como se describe en este documento, la biomasa fluyente direccional con calor aplicado que se absorbe' y se transfiere en el medio liquido.

La FIGURA 8 ilustra una vista completa ,de una célula de microorganismo dimensionada normal en relación con una ilustración secundaria de una célula hinchada durante la exposición a un campo electromagnético y carga eléctrica.

La FIGURA 9 ilustra una vista lateral de una mezcladora micrométrica en asociación con un tanque secundario que contiene una biomasa y secuencias para desarrolladora capas de espuma generadas por una mezcladora micrométrica .

La Figura 10 ilustra un tanque secundario que contiene el medio liquido y una capa de espuma resultante capaz de ser desespumada de la superficie del medio líquido, en un tanque de recolección de espuma.

La FIGURA 11 ilustra una modalidad de un método y aparato (sistema) como se describe en este documento para la recolección de sustancias útiles de una biomasa de algas que implica la extracción de una sola etapa.

La FIGURA 12 ilustra otra modalidad de un método y aparato (sistema) como se describe en este documento para la recolección de sustancias útiles de una biomasa de algas que implica la extracción de una sola etapa.

La FIGURA 13 ilustra un ejemplo de una mezcladora estática modificada.

La FIGURA 14 es una tabla de datos de experimentos para cuantificar la extracción de lipidos e identificar parámetros de extracción óptimos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se describen en este documento sistemas, métodos y aparatos para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa , ,y para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas. Estos sistemas, métodos y aparatos implican someter las células de algas a una corriente eléctrica pulsadas (una. EMP) con base en la capacidad de las células de algas de ser magnéticamente sensibles y eléctricamente conductivas debido a la captación de nutrientes requeridos para su supervivencia. La mayoría de estos nutrientes contienen minerales conductores y cuando se digieren, son retenidos dentro de las transmembranas de la célula. La mayoría de células de microorganismos acuáticos consisten de una transmembrana que aloja los componentes de membrana internos tales como . el núcleo, cloroplasto, proteínas, y lipidos y con la mayoría de regiones internas circundadas por una masa líquida interna. Debido a la composición celular, cuando se exponen a una corriente eléctrica, los componentes intracelulares se expanden en tamaño debido a la adsorción eléctrica. Sin embargo, durante una fase eléctrica apagada, los componentes intracelulares se contraen de nuevo inmediatamente en tamaño. Cuando se pulsa corriente eléctrica en frecuencia rápida, los compbnentes intracelulares y su masa liquida circundante se someten a rápidas velocidades de expansión y contracción. Debido a las presiones de expansión, la frecuencia de apagado y encendido rápido produce una presión palpitante interna contra la transmembrana, dando por resultado fracturación eventual. Una vez fracturada, la frecuencia eléctrica constante continúa la acumulación de presión encendida y apagada debido a la masa liquida circundante que ayuda en la extrusión o expulsión de componentes celulares internos fuera de los limites de la transmembrana. Las modalidades preferidas descritas a continuación ilustran adaptaciones de estos sistemas, aparatos y métodos. No obstante, a partir de la descripción de estas modalidades, se pueden hacer y/o practicar otros aspectos de la invención con base en la descripción proporcionada a continuación.

Un método típico para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas (referido eñ este documento como "extracción de una sola etapa", véase la Figura 1A) incluye someter las células de algas en suspensión acuosa a una EMP en un aparato como se describe en este documento, dando por resultado la rotura de las células de algas yo la separación de los lipidos intracelulares (u otros productos intracelulares) de la masa y restos celulares resultantes. En una aplicación de EMP de prueba de banco típica, se aplica una corriente eléctrica de 1 - 60 amperios pico @ 1-24 voltios o 25 a 500 vatios. Por ejemplo, a 1 galón por minuto (GPM) de rendimiento con un cultivo que tiene una densidad, de 500 mg/L, se usarían aproximadamente 70 vatios de energía (3..5v @ 20 amperios pico) para una extracción exitosa. A 5 GPM, el mismo cultivo requeriría aproximadamente 350 vatios (3.5v @ 100 amperios pico) . En este método, las células de algas en suspensión acuosa se pueden someter opcionalmente a calor lo cual puede incrementar a la ruptura de ' la célula, mejorando la eficiencia de recolección por aproximadamente 20-50%. El calor se puede aplicas a las células antes (corriente arriba de) la EMP, o el calor se puede aplicar a las células en el aparato (por ejemplo, concomitantemente con EMP) . Un método para recolectar masa .y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas (referido en este documento como "extracción de una sola etapa más fracturación cuántica", véase la FIGURA IB) incluye someter las células de algas a EMP y cavitación (es decir, microburbuj as ) en un aparato como se describe en este documento, dando por resultado una mezcla que incluye producto (s) intracelular (es ) (por ejemplo, lípidos) como masa y restos celulares. Las células se pueden someter a cavitación · antes de la aplicación de (corriente arriba , de) EMP, o se pueden someter a cavitación concomitantemente con EMP (véase la FIGURA 13 gue representa el dispositivo de cavitación electrificado como seria el conductor BMP) . En una modalidad, el dispositivo de cavitación incluye un ánodo, cátodo y mezcladora venturi (todo en uno) . En esta modalidad,' la unidad de cavitación se reduce (por ejemplo, a la mitad), se agrega un empaque no conductor y se electrifica. Bajo condiciones de presión normales, por ejemplo, abajo de 7.03 kg/cm2 (100 psi), no se observó efecto cuando la cavitación se aplicó corriente arriba de la EMP, sin .embargo, en presiones arriba dé 7.03 kg/cm2 (100 psi) (por ejemplo, 7.73 kg/cm2, 8.09 kg/cm 8.44 kg/cm2, 9.14 kg/cm2, 9.84 kg/cm2, 10.55 kg/cm2, 14.06 kg/cm2 21.09 kg/cm2, 28.12 kg/cm2 (110, 115, 120, 130, 140, 150, 200, 300, 400 psi), etcétera), puede tener un efecto. En un método para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene célula- de algas, las células de algas en suspensión acuosa se pueden someter opcionalmente a calor para lograr el hundimiento de la masa y restos celulares y elevación de los productos intracelulares (por ejemplo, lípidos) dentro del aparato, facilitando en consecuencia la separación de los productos intracelulares de la masa y restos celulares. El calor se puede aplicar al cultivo (que contiene las células) antes (corriente arriba de) en la EMP, o el calor se puede aplicar al cultivo en el aparató (por ejemplo, concomitantemente con EMP como se muestra en la FIGURA 13). En un método típico, por ejemplo, a 1.89 lpm (0.5 GPM) , 500 mg/L de densidad, se aplica una corriente eléctrica de aproximadamente 60 vatios (15 amperios pico @ 4 voltios). En general, se usó una GPM de aproximadamente 0.379 lpm a 18.9 lpm (0.1 a aproximadamente 5 GPM) y vatios en el intervalo de aproximadamente 20 a aproximadamente 1000 vatios (por ejemplo, 2-18 voltios @ 2-50 amperios pico). Por ejemplo, a 1 GPM de rendimiento con un cultivo que tiene una densidad de 500 mg/L, se podría usa aproximadamente 70 vatios de energía (3.5v @ 20 amperios pico) para una extracción exitosa. A 18.9 lpm (-5 GPM), el mismo cultivo requeriría aproximadamente 350 vatios (3.5v @ 100 amperios pico).

Un aparato como se describe en este documento para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa o para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas incluye una trayectoria de flujo entre dos superficies de metal, tal como la trayectoria de flujo creadas entre dos placas de metal de área superficial grande, separadas por una pequeña distancia. En una modalidad tipica, la trayectoria de flujo se crea en un anillo creado entre una superficie metálica interior de un tubo y una superficie exterior de un conductor metálico más pequeño colocado en el tubo. Los tubos no necesitan tener una periferia circular ya que un tubo interior o exterior puede se cuadrado, rectangular, 'ü otra forma y la forma del tubo no tiene necesariamente que , ser la misma, permitiendo en consecuencia que las formas de tubo de los tubos interiores y exteriores sean diferentes. En una modalidad más preferida, el conductor interior y el tubo exterior son tubos concéntricos, con por lo menos un tubo, de manera preferente el tubo exterior, que se proporciona con una pluralidad de surcos espirales separados por tierras para impartir un estriado al tubo. Este estriado se ha descubierto que disminuye la acumulación de residuos en las superficies del tubo. En la producción comercial, puede habe.r una pluralidad de tubos interiores circundados por un tubo exterior para incrementar el contacto superficial de los conductores de metal con el vehículo que contiene algas, tal como el cultivo para impartir alta transferencia eléctrica a través del cultivo (se aplicaría salmuera a las algas de agua salada, pero el dispositivo puede procesar exitosamente algas de agua dulce también) a las células de algas contenidas en el mismo. Adicionalmente, el uso de aisladores eléctricos, tales como tubos de plástico, deflectores, y otros dispositivos, se pueden usar para separar un aparato de EMP grande en una pluralidad de zonas, para mejorar eficientemente la invención a aplicaciones comerciales. Los sistemas, métodos y aparatos para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa y para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de alga se puede aplicar a cualquier célula de alga. En los experimentos descritos a continuación, se usaron células de Nannochloropsis oculata. Sin embargo, los productos intracelulares se pueden obtener de cualquiera de células de algas. Ejemplos de células de algas adicionales incluyen Scenedesmus, Chlamydomonas, Chloreila, Spirogyra , Englena, Prymneshim, Porphyridium, Synechoccus sp, Cyanobacteria y ciertas clases de cepas de células individuales Rhodophyta . Las células se pueden desarrollar y aplicar a un aparato como se describe en este documento en cualquier concentración adecuada, por ejemplo, de aproximadamente 100 mg/L a aproximadamente 5 g/1 (por ejemplo, de aproximadamente 500 mg/L a aproximadamente 1 g/L) . Las concentraciones de células de aproximadamente 500 mg/L y aproximadamente 1 mg/L se han usado con éxito. En algunas modalidades, las algas no concentradas de un recipiente de crecimiento' serán de 250 mg/L a 1.5 g/L y se pueden pre-concentrar con otro medio convencional de 5 g/L up a 20 g/L.

Con referencia a la Figura 2, se muestra un aparato 22 como se describe en este documento para recuperar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa o para recuperar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas. Un líquido que contiene una biomasa de microorganismos vivientes, 1 se hace fluir entre la superficie de pared interior del tubo de ánodo, 2 y la superficie de pared exterior de un tubo de cátodo interior 3. Por medio de un conducto eléctrico, se hace una conexión negativa 4 al tubo de ánodo 2 que proporciona transferencia a tierra eléctrica del tubo completo. La entrada eléctrica positiva 5 también se suministra por medio de¦ una conexión de conducto proporcionando transferencia eléctrica positiva por todo el tubo de cátodo 3.

Cuando una corriente positiva 5 se aplica al cátodo 3 después busca un circuito a tierra para transferencia eléctrica 6 o en este caso, al ánodo 2 el cual permite la terminación del circuito eléctrico. En este aspecto, la transferencia de electrones se produce entre las áreas superficiales positivas y negativas pero solamente cuando un líquido eléctricamente conductor está presente entre ellos. Conforme el medio liquido que contiene una biomasa de microorganismos vivientes 1 se hace fluir entre las áreas superficiales, se hace la transferencia eléctrica desde el tubo de cátodo 3 a través del líquido 1 hasta el tubo de ánodo 2. Conforme un líquido que contiene una biomasa de microorganismos atraviesa el circuito de ánodo y cátodo, las células se exponen tanto a un campo magnético, haciendo una alineación celular, como a un campo eléctrico que induce la absorción de corriente celular.

Con referencia a la FIGURA 3, el tubo de ánodo exterior 2 requiere un par de tapas de extremo de sello de contención 7 y 8. La tapa de extremo de sello 7 proporciona un punto de entrada 9 usado para aceptar una biomasa de microorganismos fluyente. Después del tránsito de la biomasa, la tapa de extremo opuesta 8 proporciona un punto de salida 10 a la biomasa fluyente hacia afuera.

Como se muestra también en la FIGURA 3, el tubo de cátodo interior 3 también requiere tapas de extremo selladas 11 y 12 para no permitir .que un líquido fluya a través del centro del tubo y desvíe el flujo entre las superficies de pared del ánodo y cátodo.

Con referencia a la FIGURA 4 un espaciador aislador en espiral eléctricamente aislante 13 sirve como un sello líquido entre las dos superficies de pared 14 y 15 con el espesor del espaciador que proporciona de manera preferente un espaciamiento de distancia equitativo entre el ánodo 2 y el cátodo 3. El espaciamiento es importante para permitir una transferencia de trescientos sesenta grados completa de corriente eléctrica alrededor del ánodo 2 y el tubo de cátodo 3 ya que en el contacto del ánodo 2 y el cátodo 3 crearán un corto circuito que deteriora la transferencia eléctrica a través del medio líquido. Además el aislador en espiral 13 proporciona ahora un espacio 16 entre las dos superficies de pared 14 y 15 permitiendo una vía de pasaje para una biomasa fluyente 1. El flujo direccional en espiral proporciona una duración de tránsito más prolongada que proporciona mayox exposición eléctrica a la biomasa fluyente 1 incrementado de esta manera la eficiencia de extracción de sustancia en una velocidad de consumo menor por kilovatio-hora durante la extracción de sustancia intracelular . Cualquier material adecuado se puede usar como un espaciador. Típicamente, se usan materiales de cerámica, poliméricos, de vinilo, plásticos de PVC, bioplásticos , vinilo, monofilamento, caucho de vinilo, caucho sintético, u otros materiales no conductors.

Con referencia a la Figura 5, se muestra una serie de circuitos de ánodo y cátodo 17 en paralelo que tiene una cámara de múltiples superior común 18 que recibe una biomasa fluyente 1 a través del orificio de entrada 20. Una vez que entra en la cámara de múltiple superior 18, la biomasa 1 hace una conexión hacia abajo én cada circuito de ánodo y cátodo individual 17 a través de los orificios de entrada 9 que permite una conexión fluyente a las tapas de extremo de sello 8. En este punto donde la biomasa fluyente 1 entra en los circuitos de ánodo y cátodo 17. Una vez de que transita en espiral a través de los circuitos individuales 17, la biomasa fluyente 1 sale en una cámara de múltiple inferior 19 donde la biomasa 1 luego se dirige a fluir fuera del aparato 22 (sistema) a través del punto de salida 21.

En un método para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa, las células se desarrollan en una cámara de crecimiento. Una cámara de crecimiento (también referida en este documento como un "reactor") puede ser cualquier cuerpo de agua o contenedor o 'recipiente en el cual se proporcionan todos los requerimientos para sostener la vida de las células de algas. Ejemplos de cámaras de crecimiento incluyen una pileta abierta o un tanque de crecimiento incluido. La ¡cámara de crecimiento se conecta de manera operable a un aparato 22 como se describen en este documento tal que las células de alga dentro de la cámara de crecimiento se pueden transferir al aparato 22, por ejemplo, por medio de gravedad o una bomba de liquido, la biomasa viviente se hace fluir a través de un conducto en la sección de entrada del circuito de ánodo y cátodo. Las células de algas dentro de la cámara de crecimiento se pueden transferir al aparato 22 mediante cualquier dispositivo o aparato adecuado, por ejemplo, tubos, canales, u otros aparatos de movimiento de agua convencionales. A fin de recolectar por lo menos un producto intracelular de las células de algas, las células de algas se remueven de la cámara de crecimiento a un aparato 22 tal como aquellos mostrados en las FIGURAS 2-12 como se describé en lo anterior, y se contienen dentro del aparato 22, cuando se agregan al aparato 22, las células de algas están en general en la forma de una suspensión viviente (tal como se refiere en este documento como "biomasa") . La suspensión viviente es una suspensión acuosa que' incluye células de algas, agua y nutrientes tal como una fórmula de cultivo de algas con base en la fórmula alimenticia de algas 1975 f/2 de Guilliard que proporciona nitrógeno, vitaminas y minerales de trazas esenciales para velocidades de crecimiento mejoradas en algas de agua dulce y marinas. Cualquier concentración adecuada de células de algas y cloruro de sodio, se puede usar agua dulce, salobre o residual, tal que las células de algas se desarrollan en la suspensión acuosa.

Después de que las células de algas se rompen en el aparato 22, después se someten a uno o más tratamientos corriente abajo incluyendo clarificación por gravedad (véase la FIGURA 1A) . La clarificación por gravedad se produce en general en un tanque de clarificación en el cual él (los) producto (s) intracelular ( es ) de interés (por ejemplo, lipidos) suben a la parte superior del tanque, y la masa y restos celulares se hunden al fondo del tanque. En esta modalidad, en el tránsito por el circuito, la masa y restos celulares fracturados se. hacen fluir sobre un tanque de clarificación por gravedad que se conecta de manera operable a un aparato 22 para recolectar masa y restos celulares y productos intracelulares de células de algas como se describe en este documento. En el tanque de clarificación por gravedad, las sustancias menos densas, más ligeras flotan a la parte superior de la columna de liquido mientras que los restos más densos, más pesados se hunden al fondo de la recolección de sustancia adicional.

El (los) producto (s) intracelular ( es ) de interés luego se recolecta fácilmente desde la parte superior del tanque tal como por desnatado o al pasar sobre un vertedero, y la masa y restos celulares se pueden eliminar, recuperar y/o procesar adicionalmente . Un dispositivo de despumación luego se puede usar para recuperar las sustancias más ligeras que flotan sobre la superficie de la columna de liquido mientras que la masa y restos celulares más pesados restantes se pueden recolectar del fondo del tanque de clarificación. El liquido restante (por ejemplo, agua) se pueden filtrar y regresar a la cámara de crecimiento (reciclado o remover del sistema (eliminado) . En una modalidad en el cual el producto intracelular es aceite (es decir, (lipidos) el aceite se puede procesar en una amplia gama de productos incluyendo aceite vegetal, combustibles refinados (por ejemplo, gasolina, diesel, combustible para aviones, aceité para calefacción) , químicos de especialidad, neutracéuticos, y farmacéuticos, o biodiesel por la adición de alcohol. Los productos intracelulares de interés se pueden recolectar en cualquier tiempo apropiado, incluyendo, por ejemplo, diariamente (recolección en lotes). En otro ejemplo, los productos intracelulares se pueden recolectar continuamente (por ejemplo, una recolección constante, lenta) . La masa y restos celulares también se pueden procesar en una amplia gama de productos, incluyendo biogás ((por ejemplo, metano, gas sintético) , combustibles líquidos (combustible para aviones, diesel), alcoholes (por ejemplo, etanol, metanol), alimentos, forraje de animales, y fertilizantes.

Además de la clarificación por gravedad, se puede usar cualquier tratamiento corriente abajo adecuado. Los tratamientos corriente abajo posibles son numerosos y se pueden emplear dependiendo del rendimiento/uso deseado de los contenidos intracelulares y/ masa y restos biocelularés . Por ejemplo, los lipidos se pueden filtrar mediante filtros mecánicos, centrifuga, u otro dispositivo de separación, por ejemplo, luego se calientan para evacuar más agua. Los lipidos luego se pueden someter adicionalmente a una destilación de hexano. En otro ejemplo, la masa y restos celulares se pueden someter, a un digestor anaeróbico, un secador de vapor, ?· prensa de banda para secado adicional para alimento, fertilizante, etcétera. Como se muestra en la FIGURA 1A, los tratamientos corriente abajo también incluyen, por ejemplo, pulimiento y espesamiento por gravedad.

Como se describe en lo anterior, un método para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contienen células de algas (extracción de una sola etapa más fracturación cuántica) incluye someter las células de algas a EMP y a cavitación (es decir, microburbuj as ) en un aparato como se describe en este documento, dando por resultado una mezcla que incluye ambos producto (s) intracelular (es) (por ejemplo, lipidos) y masa y restos celulares. Como Con un método para recolectar por lo menos un producto intracelular de células de algas en suspensión acuosa, un método para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contienen células de algas implica una EMP generada por una transferencia eléctrica que se usa para la transferencia de energía a través de un medio líquido que contiene una biomasa de microorganismos vivientes (la suspensión, o la suspensión viviente o suspensión acuosa) . Esta transferencia es lograble debido a los nutrientes que contienen minerales eléctricamente conductors suspendidos dentro del medio líquido. Un ejemplo de una formulación mineral típica es la fórmula 1957 "de Guilliard (.82% de Hierro, 0.034% de Manganeso, 0.002% de Cobalto, 0.0037% de Zinc, 0.0017% de Cobre, 0.0009% de Molibdato, 9.33% de Nitrógeno, 2.0% de Fosfato, 0.07% de Vitamina Bl, 0.0002% de Vitamina B12, y 0.0002% de Biotina) . Estos nutrientes también son requeridos y consumidos por una biomasa de microorganismos a fin de sostener el crecimiento y la reproducción de las células de la biomasa y como en medio líquido, los minerales consumidos permiten que la biomasa de microorganismos sea eléctricamente conductiva y magnética sensible.

En el método, un dispositivo de mezclado de mieras, tal como una mezcladora estática u otro dispositivo adecuado tal como un agitador de alto rendimiento, mezcladora de cuchillas u otro dispositivo de mezclado se usan para producir una capa de espuma compuesta de microburbujas dentro de un medio liquido que contiene una biomasa de microorganismos previamente Usados. Cualquier dispositivo adecuado para generar microburbuj as , sin embargo, sé puede usar. Después de la micronización, la mezcla homogenizada comienza a subir y flotar hacia arriba. Conforme esta mezcla pasa hacia arriba a través de la columna de líquido, las sustancias intracelulares valiosas menos densas se unen libremente a las burbujas ascendentes, o debido a la colisión de las burbujas, en un residuo de masa y restos celulares de hundimiento más pesadas, , (ahora permitidas a hundirse debido a la específica del agua calentada) . Las burbujas ascendentes también agitan las sustancias valiosas atrapadas sueltas (por ejemplo, lípidos) las cuales también se adhieren libremente a la columna de burbujas ascendentes. Una vez que la capa de espuma que contiene estas sustancias útiles se ha elevado a la parte superior de la columna de líquido, ahora se pueden desespumar fácilmente .de la superficie del medio líquido y depositar en un tanque de recolección para refinación posterior del producto. Una vez que la capa de espuma sube a la parte superior del tanque secundario, el contenido de agua atrapado dentro de la capa de espuma da por resultado en general menor que 10% (por ejemplo, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 10.5, 11%) de la masa líquida original. Atrapadas dentro de la espuma son las sustancias útiles menos densas, y la espuma se hace flotar o desespumar fácilmente de la superficie del medio liquido. Este proceso requiere solamente la eliminación de agua de la espuma, antes que la evaporación del volumen de liquido total necesario para propósitos de recolección convencionales. Esto reduce drásticamente el proceso de eliminación de agua, entradas de energía o cualquier químico mientras que incrementa el rendimiento de recolección y la eficiencia así como también la pureza. En este método, el agua se puede reciclar a la cámara de crecimiento o remover del sistema. La masa y restos celulares se pueden recolectar en cualquier tiempo apropiado, incluyendo, por ejemplo, diariamente (recolección por lotes). En otro ejemplo, la masa y restos celulares se recolectan continuamente (por ejemplo, una recolección constante, lenta) .

En un método y aparato para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas (extracción de una sola etapa más fracturación cuántica) como se describe en este documento, se puede aplicar un proceso de calentamiento durante el proceso EMP a fin de cambiar la gravedad específica del medio líquido (la gravedad específica de la densidad del agua es óptima a 4°C (40°F). Conforme el medio líquido (típicamente compuesto principalmente de agua) se calienta, se producen alteraciones a su densidad de hidrógeno; esta alteración de densidad permite que un material normalmente menos denso se hunda o en este caso, materiales de masa y restos celulares fracturados más pesados que flotarían' normalmente, se hunden ahora rápidamente al fondo de la columna del líquido. Esa alteración también permite una recolección más fácil de estos materiales que también son útiles para otras aplicaciones de producto. Una vez que el proceso de EMP se ha logrado, el medio líquido que contiene una biomasa ahora fracturada se transfiere en un tanque de contención secundario donde una bomba líquida permite un flujo de bucle continuo. Como se usa en esta descripción "gravedad específica" es una unidad sin dimensión definida como la relación de densidad a un máterial específico como es opuesto a la densidad del agua a una temperatura especificada.

En un ejemplo de un método y aparato para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas (extracción de una sola etapa más fracturacion cuántica) como se describe en este documento, se repite un pulso eléctrico en la frecuencia para crear un campo electromagnético y transferencia de energía eléctrica entre dos piezas de metal eléctricamente conductivas cuando un medio líquido conductor que contiene una biomasa de microorganismos vivientes se hace fluir entre ellos. Conforme se hace esta transferencia eléctrica de pulso, se produce un campo electromagnético dando por resultado el agrandamiento de las células de biomasa ' debido a su polaridad. Además, la biomasa suspendida absorbe la entrada eléctrica que hace los componentes celulares internos y su masa liquida que se hinchen en tamaño. Debido al hinchamiento, se aplica una presión interna contra- la transmembrana, sin embargo este hinchamiento interno se va a considerar como solo momentáneo ya que se mitiga durante una frase de frecuencia apagada de la entrada eléctrica pulsada. La rápida repetición de la frecuencia eléctrica encendida y apagada debilita eventualmente las células agrandadas y ayuda en la fracturación de sus transmembranas. Las entradas de frecuencia continuas producen adicionalmente presiones internas causadas por el hinchamiento del componente interno expandido que obliga eventualmente la fuga de los substratos de fosfolipidos internos a escapar de sus limites fracturados exteriores y dentro del medio liquido a través de la diferencial de presiones osmóticas sobre la pared celular.

Adicionalmente, para mayor eficiencia, la cantidad de entrada eléctrica o de frecuencia se puede ajustar con base en una fórmula de matriz de gramos de biomasa contenida en un litro del medio liquido.

Una vez que el medio liquido ha logrado pasar a través del aparato EMP, se deja fluir en un tanque secundario (o directamente en un dispositivo que se localiza cerca del fondo del tanque) . En este método para eliminar el a<gua, el tanque secundario es un tanque que contiene un dispositivo de burbuja de miera o tiene un dispositivo de burbuja dé miera unido para la separación y eliminación de agua del componente intracelular deseado. Después de la lisis ele la transmembrana, una mezcladora estática u otro dispositivo adecuado (por ejemplo, cualquier mezcladora estática o dispositivo que logre un efecto similar que produce microburbuj as ) se usan y se localiza en el punto más bajo dentro de un tanque secundario. Cuando se activa, la mezcladora estática produce una serie de burbujas de miera dando por resultado una capa de espuma que se desarrolla dentro del medio liquido. Conforme el medio liquido se bombea continuamente a través de la mezcladora de miera, las capas de espuma en burbuja se difunden hacia afuera a través del líquido y comienzan a subir y flotar hacia arriba. Los componentes intracelulares deseado menos densos suspendidos dentro del medio líquido se adhieren a las burbujas dé miera que flotan hacia arriba y floculan a la superficie o se separan del residuo de biomasa de hundimiento más pesado, (se deja hundir debido a las alteraciones de gravedad específica) debido a la elevación de la colisión de burbujas dentro de la columna de agua.

Con referencia a la FIGURA 6, se usa una representación esquemática simplificada para ilustrar una transferencia EMP entre dos piezas de metal conductoras eléctricas con un medio liquido que contiene una biomasa de microorganismos vivientes que fluye entre ellas en u método para recolectar biomasa de una solución acuosa que contiene células de algas (extracción . de una sola etapa más fracturación cuántica) . El cátodo 3 requiere un punto de conexión eléctrica positiva 5 - usada para la corriente positiva. La transferencia positiva polariza la longitud y anchura completa del cátodo 3 y busca una fuente a tierra o ánodo 2. A fin de completar un circuito eléctrico, el ánodo 2 requiere un punto de conexión a tierra 4 que ahora permite producir una transferencia eléctrica 6 a través de un medio liquido que contiene una biomasa viviente 1. La biomasa 1 incluye un medio liquido ' que contiene una fuente de nutrientes compuesta principalmente de un contenido mineral conductor y se usa para mantener la vida y reproducción de una biomasa viviente 1. El medio liquido que contiene la fuente de nutrientes permite adicionalmente que la entrada eléctrica positiva se transfiera entre los cátodos 3 a través del medio liquido/biomasa 1 al ánodo 2 y que solamente se produzca cuando el medio liquido está presente o fluyente. La pulsación de la fase de entrada eléctrica contribuye al alargamiento celular 23 debido a un campo electromagnético producido durante una fase eléctrica en ciclo. Cualquier número adecuado, duración y, por ejemplo, 60-80% de ciclo de trabajo @ 1-2 kHz, de pulsos se puede usar usando los vatios mencionados en lo anterior. El alargamiento de la célula es debido a una respuesta de polaridad positiva y negativa' debido a los minerales conductores consumidos como parte de su captación de nutrientes requerida para el crecimiento y reproducción. La respuesta de pulso magnético es útil en ayudar a un proceso de. debilitamiento adicional de la estructura de pared celular exterior antes de la terminación de la lisis. Una vez que el campo electromagnético pulsado se activa, las células de microorganismos 23 se alinean magnéticamente con el lado positivo más sensible que enfrenta el ánodo y con el lado sensible negativo que enfrenta el cátodo 3. Durante la fase eléctrica de ciclo apagado las células se dejan relajar. A una velocidad de frecuencia alta de entrada eléctrica, las células se estiran y se relajan repetidamente similar a una pieza delgada de metal que se flexiona hacia atrás y hacia adelante hasta que se produce la fracturación y rompimiento en dos piezas. Este análogo es similar a la experiencia encontrada por las células de biomasa 23 durante las fases de pulso encendido y apagado que ayudan eventualmente en. la lisis o proceso de fracturación de la estructura de la pared celular.

Con referencia a la FIGURA 7, se usa una representación esquemática simplificada para ilustrar un ejemplo de transferencia de calor entre las paredes exteriores del cátodo 3 y/o ánodo 2 y en el medio liquido y/o biomasa durante el proceso EMP en un método para recolectar masa y restos celulares de una solución acuosa que contiene células de algas (extracción de una sola etapa) . Un dispositivo de calentamiento aplicado 24 se une a las superficies de pared exterior del cátodo 3 y el ánodo 2 que permite la transferencia de calor penetre en el medio liquido que contiene una biomasa de microorganismos 1. Los cambios a la gravedad especifica del medio liquido que se compone principalmente de agua, .mediante calentamiento permite la alteración en sus estructuras compuestas que es principalmente debido ' a las alteraciones al elemento de hidrógeno que cuando se altera, disminuye la densidad del agua. Este cambio de densidad ahora permite que se hunda un material normalmente menos denso contenido dentro de una columna de agua o en este ejemplo, una masa lisada de restos celulares (masa y restos celulares).

Con referencia a la FIGURA 8, se usa una ilustración simplificada para exhibir la diferencia entre una célula de biomasa dimensionada normal 25 en comparación con una célula 23 que se ha' expuesto a una carga eléctrica. Durante la transferencia eléctrica pulsada, en fase eléctrica 6 penetra momentáneamente en los .componentes intracelulares , que adsorben la transferencia de energía, dando por resultado que se produzca hinchamiento interno momentáneo. Este hinchamiento produce presión contra la estructura de p£red de la célula 26 debido a que el componente interno se hincha más allá de las asignaciones de espacio permitidas. Durante la fase de circuito apagada, el hinchamiento interno disminuye, sin embargo la frecuencia de encendido y apagado repetida crea una acción de bombeo- interna conforme la masa interna contenida se hincha y se lleva contra la estructura de pared de la célula. Esta presión repetida combinada con el campo electromagnético que contribuye al alargamiento pulsado celular causa daño est-ructural externo a la pared exterior con daño general que da por resultado la forma de lisis o fracturación . Una vez que ocurre la fracturación, ocurre la fuga de sustancias internamente valiosas de la estructura celular y dentro del medio líquido.

En esta modalidad, la FIGURA 9 ilustra una ubicación de montaje inferior para una mezcladora de mieras 27 cuando está en asociación con el tanque secundario 28 y contiene una biomasa previamente fracturada 29 suspendida dentro de un medio líquido. Este medio líquido luego se deja fluir a través de una salida de tanque secundario inferior 30 donde se dirige el flujo a través del conducto 31 que tiene una relación de flujo direccional con una bomba de liquido 32. Debido a la acción de bombeo, el liquido se deja pasar solo a través, o se hace recircular a través de la mezcladora de miera por la vía de un orificio de entradas de mezcladora de miera 33. Conforme , el liquido continúa a través de la mezcladora de miera 27, se producen burbujas microscópicas 34 que se difunden hacia afuera dentro de la columna de liquido 35, formando una capa de espuma 36. Conforme el proceso continúa, la capa compuestas comienza a subir hacia arriba hacia la superficie de la columna' de liquido 35. Una vez que la capa de espuma 36 comienza su viaje hacia arriba hacia la superficie de la columna de liquido 35, la bomba 32 se apaga, y de esta manera se completa el proceso de microni zación . Esto permite que todas las burbujas de miera 34 producidas en el punto de salida inferior de la mezcladora de miera 27 se eleven a la superficie y conforme lo hagan, comienzan a recolectar sustancias intracelulares valiosas liberadas en el medio liquido durante el proceso EMP. Este movimiento hacia arriba de las burbujas micrométricas 34 también frota o golpea en una masa y restos celulares más pesados que se hunden hacia abajo, permitiendo además la liberación de sustancias valiosas más ligeras atrapadas que se han unido con los restos y masa celulares de hundimiento más pesados. Una vez separadas, estas sustancias se adhieren a las burbujas micrométricas 34 que flotan hacia arriba hacia la superficie.

Con referencia a la FIGURA 10, se usa una simple ilustración para mostrar un método para recolectar una capa de espuma 36 que contiene aproximadamente diez por ciento de la masa/biomasa de medio liquido original 1. Conforme la capa de espuma 36 que . contiene las sustancias internas intracelulares valiosas se eleva a la superficie del medio liquido 35, se puede usar un dispositivo de desnatado 37 para remover la capa de espuma 36 de la superficie 38 del medio liquido 35. El dispositivo de desnatado 37 localizado en el área superficial del tanque secundario 28 permite que Xa capa de espuma 36 sea empujada · sobre la pared lateral del tanque secundario 28 y dentro de un contenedor de recolección 39 donde la capa de espuma 36 se deja acumular. para procedimientos de recolección de sustancia adicionales.

La FIGURA 11 .ilustra una modalidad de un método y aparato (sistema) como se describe en este documento para la recolección de sustancias útiles de una biomasa de algas. Las algas de microorganismos se desarrollan en un sistema de contención 40 y al final de un ciclo de crecimiento apropiado se transfieren en el proceso de recuperación de sustancias.

La biomasa de algas se- hace fluir a través de una etapa de cavitación de burbujas micrométricas opcional 41, usacila para ablandar la estructura de pared celular exterior antes de otros procesos de recuperación de biosustancia .

Después de la etapa de cavitación 41 se puede aplicar un proceso de calentamiento opcional 42 para cambiar las especificidades de gravedad del agua de abastecimiento de alimentación liquida que contiene la biomasa. La optíión de calentamiento 42 permite una transferencia más rápida, de las sustancias particulares liberadas durante el proceso de recolección. Después de que la biomasa ha alcanzado un intervalo de calor apropiado, después se deja fluir a: través de un campo de pulso electromagnético, la estación EMP 43 donde las células de biomasa de tránsito se exponen a las transferencias electromagnéticas dando por resultado la fracturación de las estructuras de pared celular exterior.

Una vez que ha fluido a través del proceso EMP 43, la biomasa fracturada pasa a un tanque clarificadpr por gravedad 44 donde la materia más pesada (restos/masa celulares rotas) 45 se hunde ya que la materia más ligera (productos intracelulares ) 46 se elevan a la superficié donde se permite una recolección más fácil. La masa de hundimiento más pesada 45 se acumula en el fondo del tanque clarificador 44 donde se puede recolectar fácilmente para otras sustancias útiles. Después de la separación y recuperación de las sustancia, el resto de la columna de agua 47 se envía a través de un proceso de recuperación de agua y. después del procesamiento se regresa al sistema de contención de crecimiento 40.

La FIGURA 12 ilustra otra modalidad de un método y aparato (sistema) como se describe en este documento para la recolección de sustancias útiles de una biomasa de algas. Las algas de microorganismos se muestran en un sistema de contención 48 y al final de un ciclo de crecimiento apropiado después se transfiere en el proceso de recuperación de sustancia. La recuperación de sustancia consiste de la biomasa de algas qué se transfiere en un proceso de calentamiento opcional 49 donde la columna de agua de biomasa se somete a calentamiento antes de la estación EMP 50. Después del procesó EMP, la biomasa fracturada luego se transfiere en una estación de cavitación 51 donde las burbujas micrométricas se introducen en un punto bajo en un tanque de contención de columna de agua 52. Conforme las microburbuj as se elevan a través de la columna de agua, las biosustancias liberadas valiosas (productos intracelulares ) 53 se unen a. las burbujas de elevación que flotan a la superficie de la columna de agua permitiendo un proceso de desnatado más fácil y más rápido para la recuperación de sustancia. Después de la recuperación de sustancia, el resto de la columna de agua ' se envía a través de un proceso de recuperación de agua 54 y después del procesamiento se regresa al sistema de crecimiento 48.

EJEMPLOS La presente invención se ilustra adicionalmente por los siguientes ejemplos específicos. Los ejemplos se proporcionan para ilustración solamente y no se deben considerar como limitantes del alcance de la invención de ninguna manera.

Ejemplo 1 - Método y Aparato de Lisis Celular En vista del interés en las algas como una fuente de combustible y otros materiales, el desarrollo de métodos y aparatos para procesar células de algas a gran escala es de mayor utilidad en el procesamiento de las células de algas para tales propósitos. Estos métodos y aparatos se describen a continuación.

Una modalidad de un método para procesar células de algas en suspensión implica hacer pasar células de algas en suspensión acuosa a través de una mezcladora estática, donde la mezcladora estática crea efectos de cavitación, electrolizando la suspensión, y separando las células Usadas del agua en la suspensión.

En modalidades ' particulares, el método también implica incorporar un agente modificador de pH u ORP en la suspensión, por ejemplo, dióxido de carbono. En esta modalidad, el dióxido de carbono se incorpora típicamente en una mezcladora estática. En un refinamiento adicional, debido a que los materiales alcalinos pueden ayudar (hacen el proceso más eficiente), se pueden usar agentes.

En ciertas modalidades, el método también implica recolectar gas hidrógeno generado por la electrólisis, por ejemplo, en la mezcladora.

En ciertas modalidades ventajosas, la suspensión es una extracción parcial de un contenedor de crecimiento de algas, por ejemplo, una extracción se toma 1, 2, o 3 veces al día, o una extracción se toma una vez cada 1, 2, 3, 4 5, 6, o 7 días. En general, la extracción parcial consiáte de aproximadamente 10, 20, 30, ,40, 50, 60, 70, 80, o 90 por ciento del volumen de cultivo de un contenedor de crecimiento de algas o está en un intervalo de 10 a 30, 30 a 50, 50 a 70, o 70 a 90 por ciento del volumen de cultivo. Las células de algas lisadas y/o floculadas se separan del agua en la suspensión para proporcionar agua recuperada, y el agua recuperada se esteriliza y se regresa- al contenedor del crecimiento de algas.

En otra modalidad, un sistema para procesar élulas de algas en suspensión incluye un contenedor de crecimiento en el cual las células de algas se desarrollan en suspensión; una mezcladora estática se conecta fluidamente con el contenedor a través del cual por lo menos parte de la suspensión se hace pasar, lisando en consecuencia por lo menos algo las células; y los electrodos de electrólisis en contacto con la suspensión, en donde una EMP se hace pasar a través de los electrodos y a través de la suspensión entre los electrodos.

En ciertas modalidades, la mezcladora estática incluye un orificio de inyección a través del cual sé puede incorpora el fluido en la suspensión; la mezcladora estática también incluye electrodos de ánodo y cátodo conectados eléctricamente a una fuente de energía eléctrica, por ejemplo, como se describe en este documento.

En ciertas modalidades, el sistema también incluye un separador de biomasa, un extractor de lípidós y/o recolector de hidrógeno.

Algunas modalidades incluyen una mezcladora estática modificada. Esta mezcladora estática modificada incluye un cuerpo que tiene una garganta de mezclado a través de la cual el líquido se hace pasar, un orificio de inyección mediante el cual los .materiales de fluido se pueden incorporar en el liquido, y los electrodos de ánodo y cátodo se pueden separar entre si tal que cuando un voltaje se aplica a través de los electrodos, una corriente eléctrica pasará a través del liquido.

Mientras que esta mezcladora se puede configurar en muchas formas, en ciertas modalidades, uno de los electrodos está dentro del cuerpo, y el otro de los electrodos se localiza en la salida .en el cuerpo. Uno de los electrodos consiste esencialmente del cuerpo del mezclador, y el Otro de los electrodos consiste esencialmente de un anillo de salidas aislado del cuerpo. .

La utilización de algas en los métodos para producir grandes cantidades de aceite de algas o biomasa de algas ha enfrentado una variedad de impedimentos. Además de lograr' un crecimiento eficiente, esos impedimentos incluyen separar eficientemente la. biomasa de algas del fluido de cultivo y el lisado de las células para permitir la separación de aceites y otros productos de la masa y restos celulares. Los problemas se incrementan notablemente en operaciones a gran escala en contraste con los procesos de escala de laboratorio. De hecho, muchos procesos de escala de laboratorio no son aplicables a operaciones a gran escala debido a las limitaciones físicas y/o limitaciones de costo.

Por ejemplo, al investigar estos contenidos, no se ha descubierto sugerencia para aplicación a escala industrial de EMP a la lisis celular de organismos del grupo de taxonomía: Archeaplastida y de manera particular su sub-grupo de microalgas. De hecho, los métodos convencionales se enfocan principalmente en la electrólisis de lodos de desecho (es decir, residuos municipales e industriales) que es más bajo en pH y por lo tanto tiene un potencial de Reducción de Oxígeno mayor o Positivo (ORP) o lectura de Mv.

En cuanto a la electroquímica, conforme el pH disminuye, existe un incremento notable en la concentración de iones de hidrógeno y una disminución en la hidrólisis negativa o iones OH (J. M. Chesworth, T. Stuchbury, J. R. Scaife, Introduction to Agricultural Biochemistry, página 12. 2.2). A la inversa, mientras más alto es el pH, más bajo es el ORP. Esta correlación entre · lecturas de pH alto y Mv negativo conduce a la conclusión de que una carga residente en la pared celular se puede transformar como energía, tanto para facilitar el lisado, pero también para extraer elementos deseados dentro de la célula de beneficio para la producción de energía, productos farmacéuticos y alimenticios. A partir de avances recientes en la biología de cristalografía de rayos X de organismos de una célula, en este caso cianobacterias o algas azul-verdes, se concluyó que la membranas celulares de la planta son similares a los dos extremos de una batería, son positivos en el interior y negativos en el exterior, y sé cargan cuando la energía solar excita los electrones del hidrógeno dentro de la célula. Los electrones viajan hacia arriba en la membrana celular a través de la proteínas · que las conducen justo como alambres que liberan la energía de una planta que necesita para mantenerse viva y de los datos en la acumulación de tetrafenilfosfonio con células de C lorella vulgaris, se puede estimar que estas células poseen un potencial de membrana de - 120 a - 150 mV.

Este potencial negativo se refleja en observación de un nivel de pH de matriz de colonia de células vibrantes, donde esta medición junto con el ORP correlacionado (lectura Mv) se tomó para determinar la salud de la colonia de células. Por ejemplo, una lectura de pH de 7 en recipiente de crecimiento de algas se correlaciona con una lectura ORP de ( +/-) +200Mv. Cuando la buena salud de la célula . o el crecimiento de registro se logra; el pH de la matriz se observa que es pH 9.0; la lectura ORP corolario fue ( +/-) -200Mv. Por lo tanto, se puede conjeturar que la medición de una colonia de células de algas sanas se puede determinar por una lectura Mv negativa con cada incremento en un punto de pH que se correlaciona con una disminución de aproximadamente 200Mv.

Las aguas más naturales tienen valores de pH de entre 5.0 y 8.5. Conforme la planta toma CO2 para fotosíntesis en ecosistemas acuáticos, surgen los valores de pH (y alcalinidad) . Los animales acuáticos producen el efecto opuesto — conforme los animales toman 02 y proporcionan C02, el pH (y acidez) se disminuye. En el estado permanente, la lectura de la matriz de algas fue de 7.0 pH y conforme se crean las condiciones hipertónicas a través de la oxidación, el pH desciende abajo de 7.0 y tan bajo como 5.0 con una lectura ORP análoga de +200 a +400Mv. Cuando la pared celular no colapsa, pero solo se hace flácida (como es opuesto a turgente) ; sus contenidos aún se enquistan y la pared Celular como es representada en la ley de Donnan de equilibrio donde la pared celular se ajusta a un potencial de energía dentro de sus dos paredes celulares cargadas opuestas para sobrevivir hasta que se recupere el estado isotónico. También es referido como el fenómeno Gibbs-Donnan . Esto es el estado de equilibrio que existe en una membrana semipermeable donde separa dos soluciones que contienen electrolitos, los iones de algunos de los cuales son capaces de permear la membrana y los otros no; la distribución de los iones en las dos soluciones se complica de modo que se desarrolla un potencial eléctrico entre los dos lados de la membrana y l¾s dos soluciones que tienen diferentes presiones osmóticas. Esta carga se balancea extremadamente y es porque las células pueden sobrevivir . condiciones adversas extremos solo para rejuvenecer cuando están presentes condiciones hipotónicas apropiadas .

Las células de algas vivas se pueden considerar como una celda de combustible electroquímica, donde el cambio de la polaridad de la membrana de un pH alto y ORP bajo de cultivo vivo (150 v) a un pH bajo y ORP alto (+200Mv) da por resultado la ganancia neta de 350 Mv y una liberación asistente de hidrógeno en la matriz, con la condición de que el potencial eléctrico de las celdas se rompa y la pared de las célula no solo se desinfle. Tal producción de hidrógeno es uno de los productos benéficos obtenibles de esta invención.

Al combinar un número de procedimientos, se descubrió que se puede proporcionar un método industrialmente escalable, rápido para lisar y/o' flocular células de algas. Estos métodos se pueden aplicar en métodos para obtener productos útiles de algas, por ejemplo, extracción de lípidos, extracción de gas hidrógeno, y/u obtención de masa y restos celulares de algas, entre otros.

Como un componente para llevar a cabo este proceso, los presentes métodos pueden usar una mezcladora estática. Las mezcladoras estáticas ventajosas incluyen pero no se limitan a aquellas descritas por Uematsu et al., Patente de E.U.A No. 6279611, Mazzei, Patente de E.U.A No. 6730214. Estas mezcladoras que ayudan en la generación de la cavitación transiente y/o transferencia de masa del gas al liquido se pueden usar.

Se supone que al crear un rápido incremento en el ORP a través de la manipulación o disminución del pH' de la matriz, la diferencial eléctrica tiene el efecto de favorecer el proceso de la electrólisis en- el lisado de la célula con el beneficio asistente de la generación de hidrógeno en exceso como un subproducto de la liberación del contenido de la pared celular.

El trabajo experimental demuestra que el liáado de las células se realizó rápida y económicamente con esta combinación. La teoría de por qué una combinación de cavitación, ultrasonido y modificación de pH trabaja para lisar las células es empírica y los inventores no pretenden limitarse por ninguna explicación particular de los resultados.

El presente proceso puede incluir ventajosamente la modificación de ORP, usualmente a través de la reducción de pH mientras que esta reducción de pH (u otra modificación de ORP) se puede lograr usando una variedad de ácidos y bases, también se puede lograr usando C02. Las reacciones de oxidación/reducción implican un ' intercambio de electrones entre dos átomos. El átomo que pierde un electrón en el proceso se dice que se "oxida". El que gana un electrón se dice que "reduce". Al captar ese electrón extra, pierde la energía eléctrica que lo hace "hambriento" por más electrones. Los químicos similares a cloro, bromo, y ozono todos son oxidantes.

El ORP se mide típicamente al medir el potencial eléctrico o voltaje, generado cuando un metal se coloca en agua en presencia de agentes oxidantes y reductores. Estos voltajes proporcionan una indicación de capacidad de los oxidantes en el agua para mantenerla libre de contaminantes. De esta manera, una sonda de ORP es realmente un medidor de milivoltios, que mide el voltaje a través de un circuito formado por un electrodo de referencia construido de álambre de plata (en efecto, el polo negativo del circuito) >. y un electrodo de medición construido de una banda de platino. El polo positivo), con el fluido que se mide entre los mismos. El electrodo de referencia, usualmente hecho de plata, es circundado por solución salina (electrolitos) que produce otro pequeño voltaje, pero el ' voltaje producido por el electrodo de referencia es constante y estable, de modo que forma una referencia contra la cual el voltaje generado por el electrodo de medición de platino y los oxidantes en el agua se pueden comparar. Se mide la diferencia en el voltaje entre los dos electrodos.

El cambio del pH de una solución acuosa puede alterar notablemente la lectura de ORP debido al efecto del pH sobre la concentración de iones cargados en el agua. De esta manera, en los aparatos y métodos descritos en este documento, el pH y de esta manera el ORP se puede modificar al poner en contacto el agua con uno o más agentes modificadores de ORP o pH . Ventajosamente, se puede usar gas de dióxido de carbono para disminuir el pH; llevando el pH abajo se elevará la lectura del milivoltio.

El C02 se puede incorporar en el medio liquido en la forma de micro o nanoburbuj as , por ejemplo, incorporadas como micro o nanoburbujas usando una mezcladora estática como se describe en lo anterior. La incorporación de gas CO2 de tal forma disminuye el pH, modifica el ORP, lo cual puede conducir a la producción de gas hidrógeno adicional que se puede recolectar.

Además, el arrastre de CO2 (u otro gas) como micro o nanoburbujas puede contribuir a la lisis celular como se indica posteriormente. Los efectos de cavitación y/o ultrasónicos también se pueden usar benéficamente para mejorar la lisis celular y/o la floculación de la masa y restos celulares. Mientras que estos efectos se pueden generar usando una sonda ultrasónica, también se pueden generar usando el efecto de cavitación de una mezcladora estática con incorporación de microburbuj as asociadas. De esta manera, hacer pasar el medio que contiene algas a través de una mezcladora estática con incorporación de gas contribuye a la ruptura de la célula y puede ayudaí a · la floculación de la masa y restos celulares.

Como se aplica en el presente sistema, E P tiene el efecto de lisar las células. Sin embargo, un beneficio agregado es la generación de gas hidrógeno que se puede recolectar, por ejemplo, para el uso como un combustible. La cantidad de hidrógeno se puede aumentar por la modificación de ORP.

Para algunas aplicaciones, también puede ser benéfico aplicar un campo magnético. Por ejemplo, este campo se puede aplicar en o adyacente a una mezcladora estática. Una forma de lograr esto es colocar imanes poderosos alrededor de la mezcladora estática. En algunos casos, puede ser benéfico usar campos magnéticos alternantes.

El presente ' proceso se puede configurar para mejorar la salida de uno o más de una variedad de productos diferentes. Por ejemplo, los productos pueden ser masa y restos celulares de algas, lípidos, proteínas seleccionadas, carotenoides y/o gas hidrógeno.

En algunas aplicaciones, puede ser deseable generar masa y restos celulares usando los métodos y aparatos descritos en este documento. Esta masa y restos celulares se pueden producir en conjunto con la producción aumentada u optimizadas de uno o más de otros productos, o ya $ea sin obtener otros productos o sin la optimización para obtener otros productos.

Venta osamente, el proceso se puede configurar para producir cantidades sustanciales de gas hidrógeno.

En una modalidad típica, es deseable obtener lípidos de las algas, por ejemplo, para el uso en biocombustibles y/o para proporcionar aceites que contienen ácido graso omega-3 de algas (principalmente acido eicosapentaenoico (20:5, n- 3; EPA) y ácido docosahexáenoico (22:6, n- 3; DHA) , para extraer estos lipidos, es ventajoso lisar las células, por ejemplo, como se describe en lo anterior. La liberación de lípidos de tal manera permite que se lleve a cabo una primera separación sobre la base de diferentes densidades entre el material que contiene lípidos y el agua a granel. Si se desea, los lípidos se pueden extraer adicionalmente usando otros métodos de extracción de lípidos.

En algunas modalidades, esta invención usa una pluralidad de procesos mencionados para producir la separación de masa y restos celulares mejorada, lisis celular, producción de hidrógeno, y/o separación de lipidos. Por ejemplo, electrólisis se puede combinar con la modificación de ORP.

De forma sumamente ventajosa, un sistema se construye para llevar a cabo el subproceso seleccionado como parte del método de ¦ procesamiento de algas total. Un componente útil en este sistema usa una mezcladora estática modificada que tiene un ánodo y cátodo construidos en el dispositivo. En el uso, la mezcla estática modificada somete la suspensión a EMP, mientras que inyecta concurrentemente gas C02 u otro agente modificador de ORP a través de un venturi en el licor de algas conforme fluye a través del dispositivo. El dispositivo puede incluir un sistema de recuperación de gas sobre cualquier grado para la recuperación de gases (por ejemplo hidrógeno) generado por el proceso de electrólisis; Esta mezcladora estática modificada se ilustra esquemáticamente en la Figura 13. La suspensión de biomasa 1 se deja entrar en la cámara mezcladora a través de un tubo de captación. Una vez dentro de la cámara de entrada la suspensión 1 fluye a través de un circuito de ánodo 2 y cátodo 3 que se acciona por un suministro de energía de corriente directa 54. Los electrodos de cátodo y ánodo, 2 y 3, permiten solamente las transferencias eléctricas cuando se hace fluir un medio liquido conductor entre ellos. En el caso de esta mezcladora estática, la suspensión de biomasa 1 se usa para conducir la transferencia eléctrica entte los electrodos de ánodo y cátodo, 2 y 3. Durante la transferencia eléctrica, la suspensión de biomasa 1 se expone adicionalmente a la transferencia y con una cantidad parcial de esta transferencia . absorbida por las células de microorganismos. Una vez que se produce la exposición eléctrica sus estructuras de pared celular comienzan a debilitarse. Después de que fluyen través de la cámara de circuitos de ánodo y cátodo, se usa un empaque no conductor 55 para aislar las dos cámaras como para no permitir que la transferencia eléctrica a la cámara de venturi 56. Ahora las células estructuralmente más débiles se pueden fracturar por colisión celular/microburbu as causadas por el venturi. Para incrementar adicionalmente la eficiencia del procéso de separación de sustancia, se puede usar un orificio de inyección de gas 57 para introducir mejoras químicas para la fracturación recuperación de la sustancia. Durante la fracturación de la pared celular, una liberación de' gases intercelulares tales como oxígeno e hidrógeno u otrós que tienen valor se pueden capturar como parte del sistema de recuperación de sustancia. Estos gases se dirigen a la ventilación para captura al final de la salida 58 localizada en el orificio de salida de la mezcladora estática 59. Saliendo adicionalmente están los restos de la biomasa fracturada 29 que también se dirige para recuperación en el punto de salida 58.

. De esta manera, como se indica en lo anterior, el .sistema se puede configurar ventajosamente y se puede usar con extracciones parciales del contenedor o rector de crecimiento, por ejemplo, un fotobioreactor . También ventajosamente, el sistema puede incluir y usar una mezcladora estática modificada como se describe para extraer y flocular (masa y restos celulares) de la matriz, capturar el hidrógeno generado u oxígeno en exceso, separa la masa y restos celulares del agua y regresar el agua de nuevo al reactor, de manera preferente después de la esterilización o filtración.

El método referido en este documento como "producción en cascada",. hace uso de un porcentaje de extracción de licor (cultivo) del tanque de crecimiento sobre una base programada tal como diariamente, cada dos días o semanalmente . El licor extraído (cultivo) luego se incorpora a través del dispositivo de mezclado de electrolización y/o se incorpora a través de una mezcladora en conjunto con el método de electrolización convencional, tal como una placa de ánodo y cátodo en el tanque de procesamiento. Este procesamiento puede incluir la manipulación de ORP.

Observado en un sentido general, los métodos y aparatos descritos en este documento incluyen una serie de manipulaciones fluidas a lo largo de un flujo de proceso con el objetivo especifico de extraer subproductos valiosos contenidos en las células de algas. Como se describe brevemente en lo anterior, conforme las algas se desarrollen en los tanques, por ejemplo, tanques de agua salada, de diversas configuraciones tales como piletas de crecimiento exteriores, tanques abiertos, tanques cubiertos o fotobioreactores (PBR), una porción de la solución o licor se extrae sobre una base preprogramada . Este programa de extracción se determina pero no se limita a las siguientes observaciones tomadas sobre una base diaria de densidad, pH y/u ORP. Por ejemplo, se ha observado que el pH de una pileta exterior es más alto en la tarde que durante la mañana, debido a la absorción de C02 y el proceso es referido como respiración que ocurre durante la noche. La diferencia puede ser tan alta como 3 puntos de pH o 600Mv. Por lo tanto, se extraería una porción ' significativa de la pileta de crecimiento en la tarde ya que el pH es ahora a 8.5-10 (las lecturas temprano en la mañana se compararían a (5-7). En un reactor o PBR, aplica el mismo principio, pero en este caso se observa que las etapas de registro de crecimiento se extraen hasta 75% del fluido de crecimiento (matriz) cuando el pH alcanza 8.5-9. Todos estos indicadores usan equipo de medición convencional incorporado en un controlador computari zado de proceso de planta, que controlaría el proceso SSE y la señal cuando es tiempo de recolección. Para determinar cuándo es tiempo de recolección, varios indicadores en el recipiente de crecimiento, tales cotno pH, ORP, Mv, salinidad, tamaño de células, etcétera, se pueden evaluar.

El porcentaje restante del fluido no extraído se mantiene como una incubadora para el agua reciclada y se usa para iniciar una nueva fase de registro de crecimiento de algas. El licor extraído (también referido en este documento "cultivo") .

Las algas de microorganismos se desarrollan en un sistema de contención y al final de un ciclo de crecimiento apropiado se transfieren en el proceso de recuperación de sustancia. La biomasa de algas se hace fluir a través de una etapa de cavitación de burbujas microméticas opcionales, usada para ablandar la estructura de pared celular exterior antes de otros procesos de recuperación de biosustancia.

Después de la etapa de cavitación se aplica un proceso térmico opcional para cambiar las especificidades de gravedad del agua de reserva de alimentación liquida que contiene la biomasa. La opción térmica permite una transferencia más rápida de sustancias particulares liberadas durante el proceso de recolección. Después de que la biomasa ' ha alcanzado un intervalo térmico apropiado, luego Se deja fluir a través de un campo de pulso magnético, la estación EMP donde las células de biomasa de tránsito se exponen a las transferencias electromagnéticas dando por resultado la fracturación de las estructuras de pared celular exteriores.

Una vez fluidas a través del proceso EM, las transiciones de biomasa fracturadas en un tanque clarificador de gravedad donde la materia más pesada (masa y restos celulares) se hunden a través de la columna de agua conforme la materia más ligera se eleva a la superficie donde permite una recolección más fácil. El material de hundimiento más pesado (masa y restos celulares) se acumula en el fondo del tanque clarificador donde se puede recolectar fácilmente para otras sustancias útiles. Después de la separación y recuperación de la sustancia, el resto de la columna de agua se envía a través de un proceso de recuperación de agua y después del procesamiento se regresa de nuevo en el sistema de crecimiento.

Durante este período de "craqueo", la mezcladora estática puede inyectar uno o más modificadores ORP que pueden ser incluir modificadores de pH tal como C02. Mientras que el CO2 es preferido, se pueden usar modificadores de pH u ORP alternativos adicionales que cumplen la función básica de altera el valor de pH y su valor ORP con corolario Como es representado en Mv. Se puede usar cualquier mezcladora estática adecuada; los métodos, sistemas y aparatos descritos en este documento no se limitan a ningún tipo particular de mezcladora o el método de electrolización asociado, Esta mezcladora puede incorporar un cátodo y ánodo conectados a un regulador de voltaje, que cambia de manera preferente las polaridades para reducir el escalamiento de las sondas. El ánodo y cátodo son accionados por una fuente de energía DC, tal como una batería, generador, transformador o combinación de los mismos. El voltaje DC se puede ajustar a $alidas variables para ajustar la masa de algas en el tanque de craqueo.

Conforme el fluido se incorpora a través del mezclador Venturi, se mezcla por lo tanto con C02, se somete a un campo EMP como se menciona en lo anterior, y a través del mezclado continuo, se genera una pluralidad de burbujas micrométricas, creando burbujas micrométricas cavitadas o en suspensión de tanto C02 como masa de algas. Una combinación de incorporación de CQ2, electrólisis, y mezclado se, puede seleccionar empíricamente, por ejemplo, con base en la separación deseada de los productos de las células de altas y/o floculación de la masa a la superficie del agua.

Por ejemplo, en una prueba reciente, se aplicó C02 para lograr una reducción de pH 8.5 a 6.5 con un incremento correspondiente desde -200Mv a + 250Mv y el fluido se electrolizó usando un suministro de energía de 6 Voltios DC y se obtuvo una floculación completa y lisado celular (como es examinado bajo un' microscopio) dentro de un período de 20 minutos. Sin embargo, esta combinación y estos parámetros no son únicamente ejemplares, y se pueden examinar para determinar los valores óptimos. Los resultados deseados se pueden correlacionar adicionalmente con variables de procesamiento, por ejemplo, para establecer protocolos con base en los valores de pH, lectura de ORP, densidad celular y especies de algas. La modificación de pH corriente arriba, antes de SSE, puede ayudar al proceso de SSE, Cuando se usa la electrólisis, concurrente con el proceso de craqueo (lisado) el gas de hidrógeno (H+) se libera en el cátodo. Este hidrógeno se puede recuperar y atrapar con seguridad en un tanque a través de una válvula de recuperación de hidrógeno, se coloca en el extremo de cátodo de una unidad de electrolización o en el extremo de la mezcladora estática. Si altera los valores de pH al usar un compuesto químico base, por ejemplo, hidróxido de potasio, hidróxido de sodio, hidróxido de calcio o hidróxido de magnesio, uno ahora crearía un exceso de oxígeno libra en la sonda de ánodo. En este caso, se extraería como en lo anterior una cierta porción de masa de algas en un valor de pH de 8.5 y elevaría ese valor a aproximadamente pH 11 o aproximadamente -250Mv a -700 Mv y crearía una matriz alta en la hidrólisis negativa o -OH. La disociación del oxígeno libre luego se crearía como la matriz regresada a 7.0 en el craqueo de las células. En este caso, se incorporaría un sistema de recuperación seguro para este oxígeno.

En este sistema, una vez que la masa y restos celulares se craquean, dependiendo de las condiciones, se puede flocular a la superficie del agua o pueden hundirse. La masa y restos celulares son en general un compuesto de pared celular rota, lípidos, carbohidratos y clorofila (A). En muchos casos, dentro de pocas horas, el floculado en la superficie se hunde al fondo del tanque. Mientras que algunos de los lípidos pueden permanecer sobre la superficie, una fracción significativa de lípido (que puede ser la mayoría de lípidos) aún se asocia con la clorofila y/u otros componentes celulares y se hundirá con el resto de la masa y restos celulares .

El resto del agua · ahora es de aproximadamente pH 7.0, con alta concentración de C02, (solo si el pH se ajustó, de otra manera el pH será aquel de la suspensión entrante) . Esta agua (se procesa la suspensión) y su biomasa craqueada (masa y restos celulares) ahora se incorpora o se hace fluir a un tanque de esterilización de agua después de pasar a través de una unidad de filtración, donde un número de sistemas se puede usar para separar la masa orgánica del agua. Estos sistemas pueden, por ejemplo, ser separadores planos, filtros, separadores de vórtice o cualquier otro método que realice la función de suministrar una masa separada. La masa y restos celulares separados se extraen a un recipiente de recolección de masa y restos celulares y el agua se envía para esterilización en el tanque. Después de la esterilización, el agua recuperada se puede usar para el tanque de reabastecimiento.

En una modalidad, el sistema incluye una boquilla de mezcladora Venturi modificada, por ejemplo, como se ilustra en la FIGURA 13. Como se indica previamente, el tubo de entrada de suspensión se aisla en el medio, o en cualquier lugar a lo largo de la longitud del tubo con un empaque de caucho grande u otro material eléctricamente aislante para separar la polaridad del ánodo y cátodo. Los dos extremos del tubo se pueden identificar de la entrada de DC principal o incluyen sonda dentro de los tubos que tienen el propó$ito de conducir electricidad. El Venturi modificado introduce gas CO2 y otra mezcla con el propósito de alterar el pH y ORP a través de un tubo de entrada en una zona de baja presión diseñada dentro de la geometría del tubo; de acuerdo con el principio de Bernoulli. En la salida del tubo Venturi, se puede instalar un dispositivo para el propósito de capturar el hidrógeno creado donde el proceso de EMP. Se pueden agregar obstrucciones dentro del tubo venturi para iiitpactar el flujo de fluidos para incrementar la turbulencia y crear una pluralidad de burbuj as ' micrométricas .

Ejemplo 2 - Cuantificación de Extracción de Lipidos e Identificación de Parámetros de Extracción EMP Óptimos En los experimentos descritos a continuación, se describe la cuantificación de extracción de lipidos causando un aparato EMP como se describe en este documento e identificación de parámetros de extracción óptimos1. Los resultados descritos a continuación corresponden a los' datos en la FIGURA 14. ? fin de cuantificar la extracción de lipidos de una unidad EMP como se describe en este documento, se realizó el siguiente experimento. Un lote de Nannochloropsis úculata se procesó a través de la unidad EMP 16.4 cm (6 pulgadas) para el extracto de lipidos. El baño se alimentó por gravedad a través de la unidad EMP a una velocidad de flujo de aproximadamente lL/min. Se procesó un total de 20.8 L de cultivo de algas. La corriente procesada se secó con cuchara de la capa superior después de la recolección para el análisis de lipidos.

Detalles del Lote de Control Concentración de masa seca: 433 mg/L Con tenido de lipidos: 5.5% de masa seca (23.86 mg/L) pH: 7.1 Conductividad: 8.82 mS/cm Detalles del Proceso de Extracción: Volumen de la muestra de extracción: 20.8 L Velocidad de flujo: 1 L/min Voltaje: 4.3 V Corriente eléctrica: 22 Amp Resultados: La muestra de extracción se analizó mediante el método Folch. El lipido extraído peso 0.4481 g.

La cantidad de lipido originalmente presente en los 20.8 L del lote de algas antes del procesamiento fue 0. 4965 g. esto corresponde a una eficiencia de extracción de 90.2% a través de la unidad EMP.

Prueba 2 : A fin de cuantificar la extracción de lipidos de una unidad EMP como se describe en este documento, se realizó el siguiente experimento. Se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad EMP de 14.24 cm (6 pulgadas) para extraer los lipidos. El lote se alimentó por gravedad a través -de la unidad EMP a una velocidad de flujo de aproximadamente 1 L/min. Se procesó un total de 9.2 L de cultivo de algas. La corriente de proceso se recolectó en un aparato de recolección de lipidos que se diseñó para tener un cuello largo ahusado para recolectar la ti&pa de lipido que flota en la parte superior.

Detalles del Lote de Control: Concentración de masa seca: 207 mg/L Contenido de lipidos: 13% de masa . seca (26.91 mg/L) pH: 6.8 Conductividad: 9.31 mS/cm Detalles del Proceso de Extracción: Volumen de la muestra de extracción: 9.2 L Velocidad de flujo: 1 L/min Voltaje: 3.4 V Corriente eléctrica: 20 Amp Resultados: La muestra de extracción se analizó mediante el método Folch. El lipido extraído pesó 0.2184 g. La cantidad de lipido originalmente presente en los 9.2 L de lote de algas antes del procesamiento fue 0.2477 g. Esto corresponde a una eficiencia de extracción de 88.2% a través de la unidad EMP .

Prueba 3 A fin de cuantificar la extracción de lipidos de una unidad EMP como se describe en este documento, se realizó el siguiente experimento. Sé procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) para extraer los lipidos. El lote se alimentó por gravedad a través de la unidad EMP a una velocidad de flujo de aproximadamente 1 L/min. Se procesó un total de 11 L de cultivo de algas. .La corriente procesada se sacó con cuchara de la capa superior después de la recolección para el análisis de lipidos.

Detalles del Lote de. Control: Concentración de masa seca: 207 mg/L Contenido de lipidos: 13% de masa seca (26.91 mg/L) pH: 6.8 Conductividad: 9.31 mS/cm ' Detalles del Proceso de Extracción: Volumen de la muestra de extracción: 11 L Velocidad de flujo: 1 L/min Voltaje:' 3.4 V Corriente eléctrica: 20 Amp Resultados: La eficiencia de extracción fue de 95.25% a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) para el lote de algas sometido a prueba.

Prueba 4 A fin de cuantificar la extracción de lipidos de una unidad EMP como se describe en este documento, se realizó el siguiente experimento. Se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) para extraer los lipidos. La velocidad dé flujo del lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Se procesaron 2 litros de cultivo de algas. La corriente procesada se recolectó en un matraz volumétrico de dos litros, y la capa de lipidos superior se recuperó para análisis .

Detalles del Lote de Control: Concentración de masa seca: 410 mg/L Contenido de lipidos: 8.2% de masa seca (33.62 mg/L) pH: 7.1 Conductividad: 8.99 mS/cm Detalles del Proceso de Extracción: Volumen de la muestra de extracción: 2.01 L Velocidad de flujo: 1.5 L/min Voltaje: 12. V Corriente eléctrica: 18 Amp Resultados: La eficiencia de extracción fue 90.7% a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) para el lote de algas sometidos a prueba.

Prueba 5 A fin de cuantificar la extracción de lipidos de una unidad de EMP como se describe en este documento, se realizó el siguiente experimento. Se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad EMP de 32.48 cm (12 pulgadas) para extraer los lipidos. La velocidad del flujo de lotes se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Se procesaron 1.87 litros de cultivo de algas. La corriente procesada se recolectó en un matraz volumétrico de 2 litros, y la capa de lipido superior se recuperó para análisis.

Detalles del Lote de Control: Concentración de masa seca: 800 mg/L Contenido de lipidos: 19.9% de masa seca (159.2 mg/L) pH : 7.6 Conductividad: 8.15 mS/cm Detalles del Proceso de Extracción: Volumen de la muestra de extracción: 1.87 L Velocidad de flujo: 0.2 gal/min (0.756 L/min) Voltaje: 4.8 V Corriente eléctrica: 20.2 Amp Resultados; La eficiencia de extracción fue 12.2% a través de la unidad en EMP de de 32.48 cm (12 pulgadas) para el lote de algas sometidos a prueba.

Prueba 6: A fin de cuantificar la extracción de lipidos de una unidad EMP como se describe en este documento, se realizó el siguiente experimento, se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad de EMP de 32.48 cm (12 pulgadas) para extraer los lipidos. La velocidad de flujo del lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Se procesaron 1.87 litros de cultivo de algas. La corriente procesada se recolectó en un matraz volumétrico de 2 litros, y la capa de lípidos superior se recuperó para análisis .

Detalles del Lote de Control: Concentración de masa seca: 500 mg/L Contenido de lípidos; 16.15% de masa seca (80.75 mg/L) pH; 7.5 Conductividad: 8.18 mS/cm Detalles del Proceso de Extracción: Volumen de la muestra de extracción: 1.87 L Velocidad de flujo: 1.13 L/min Voltaje: 4.7 V Corriente eléctrica: 20 Amp Resultados: La eficiencia de extracción fue 51.5% a través de la unidad EMP de 32.48 cm (12 pulgadas) para el lote de algas sometido a prueba.

Prueba 7 : A fin de cuantificar los parámetros de extracción de EMP óptimos para un lote de algas proporcionado, la EMP se sometió a prueba en una matriz de gama amplia de parámetros. Se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) para extraer los lípidos. La velocidad del flujo de lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Las muestras individuales que comprendieron la matriz de prueba se recolectaron en botellas pequeñas de 116 mi. La masa y restos celulares en el fondo y el agua se extrajeron con jeringa dejando solamente la capa de lipidos superior en la botella de muestra de extracción. Detalles del Lote de Control: Concentración de masa seca: 210 mg/L Contenido de lipidos: 24% .de masa seca (50 mg/L) pH: 7.8 Conductividad: 7.89 mS/cm Resultados de la extracción: Volumen de la muestra de extracción: 116 mi La cantidad de lipidos originalmente presentes en los 116 mi de la muestra de algas antes del procesamiento; 5.8 mg.

La muestra de extracción se analizó mediante el método Folch. Los parámetros relevantes que comprenden la matriz de las condiciones de prueba y la eficiencia de extracción se tabulan en la Tabla 1.

Tabla 1, Eficiencia de extracción a diferentes velocidades de flujo y resistencias de corriente.

\ Corriente 5 Amp 10 Amp 15 Amp 20 Amp Vel de Rute 0.25 gal/min Muestra #2 Muestra #5 Muestra #8 Muestra #10 (0.95 L/min) Voltaje: 1 .5 V Voltaje: 1 1 .5 V Voltaje: 1 1.5 V Voltaje: 11.5 V Lípidos Lípidos Lípidos Lípidos Extraídos: 4.0 Extraídos: 4 2 Extraídos: 5.6 Extraídos: 5.2 mg mg mg mg Eficiencia: 69% Eficiencia: 72% Eficiencia: 97% Eficiencia: 90% 0.38 gal/min Muestra #14 Muestra #17 Muestra #20 Muestra #23 (1 .44 L/min) Voltaje: 1 1 .5 V Voltaje: 1 1 .5 V Voltaje: 1 1 .5 V Voltaje: 11 .5 V Lípidos Lípidos Lípidos Lípidos Extraídos: 3.0 Extraídos: 4.5 Extraídos: 4.1 Extraídos: 4.5 mg mg mg mg Eficiencia: 52% Eficiencia: 78% Eficiencia: 71 % Eficiencia: 78% 0.5 gal/min Muestra #26 Muestra #2 9 Muestra #32 Muestra #35 (1 .89 L/min) Voltaje: 1 1 .5 V Voltaje: 1 1 .5 V Voltaje: 1 1 .5 V Voltaje: 11.5 V Lípidos Lípidos Lípidos Lípidos Extraídos: 3.3 . Extraídos: 3.2 Extraídos: 3.0 Extraídos: 2.6 mg mg mg mg Eficiencia: 57% Eficiencia: 55% Eficiencia: 52% Eficiencia: 45% Inferencia: Las condiciones más óptimas para extracción de lípidos para este lote de algas parecen ser 0.25 gal/min y 15 Amp. La eficiencia disminuye gradualmente alrededor de este conjunto¦ de condiciones en la matriz sometida a prueba. En corrientes más altas a 0.95 l/min (0.25 gal/min) , la entrada de energía es probablemente muy alta para el daño de las algas haciendo que se destruyan. A corrientes más bajas a 0.95 l/min (0.25 gal/min), y a velocidades de flujo más bajas, la entrada de energía es demasiado menor para extraer completamente los lípidos de las algas.

Prueba 8 A fin de cuantificar la extracción de lípidos de una unidad EMP como se describe en este documento, se realizó el siguiente experimento. Se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) para extraer los lípidos. La velocidad de flujo del lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Las muestras se recolectaron ya sea en botellas de 116 mi o botellas de 400 mi. La masa y restos celulares en el fondo y el agua se extrajeron con jeringa dejando solamente la capa de lípido superior en las botellas de muestra de extracción. Detalles del Lote de Control: Concentración de masa seca: 320 mg/L Contenido de lípidos: 18% de masa seca (57.6 mg/L) pH : 7.3 .

Conductividad: 7.93 mS/cm .

Detalles del Proceso de Extracción: Velocidad de flujo: 0.95 L/min Voltaje: 5.3 V Corriente: 20 A Resultados: Muestra de extracción 1: Volumen: 412 mi Eficiencia de extracción:. 83.31% Muestra de extracción 2: Volumen: 1 16 mi Eficiencia de extracción: 80.69% Muestra de extracción 3: Volumen: 116 mi Eficiencia de extracción: 95.64% Prueba 9: A fin de identificar los parámetros de extracción EMP óptimos para un lote de algas proporcionado, el aparato EMP como se describe en este documento se sometió a prueba en cuatro conjuntos de condiciones diferentes. 20 litros de un lote de Nannochloropsis oculata de la habitación de crecimiento se procesaron a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) . La velocidad del flujo de lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba.

Detalles de la Muestra de Control (Muestra # 1130-0) : Concentración de masa seca: 320 mg/L Contenido de lipidos: 11% de masa seca (35 mg/L) pH: 7.5 Conductividad: 8.15 mS/cm El lote de algas se procesó bajo varias velocidades de flujo y condiciones de entrada de energía como se lista a continuación : Muestra 1130-3: Velocidad de flujo = 0.25 gal/min. Voltaje = 3.7 V, Corriente = 15 Amp Muestra 1130-4: Velocidad.de flujo = 0.25 gal/min, Voltaje = 4.0 V, Corriente = 20 Amp Muestra 1 130-8 , 9 : Velocidad de flujo = 0.38 gal/min, Voltaje = 4.0 V, Corriente = 20 Amp Muestra 1130-12: Velocidad de flujo - 0.38 gal/min, Voltaje = 3.7 V, Corriente = 15 Amp Las muestras se recolectaron en botellas de 400 mi. La masa y restos celulares en el fondo y el agua se extrajeron con jeringa dejando solamente la capa de lipido superior en las botellas de muestra de extracción. Las muestras se analizaron mediante CSU LB-IIRMES usando el método Folch.

Resultados: Las condiciones más óptimas para la extracción de lipidos para este lote de algas parece ser 0.38 gal/min; 3.7 V; 15 Amp.

Tabla 2 Muestra # Volumen de la Contenido de Lipidos Extraídos Eficiencia de la Muestra de Lipidos Antes de (mg/L) Extracción Extracción la Extracción (L) (mg/L) 1130-3 0.38 35 25.3 72% 1130-4 0.38 35 27.9 80% 1130-8.9 0.38 35 26.8 77% 1130-12 0.38 35 32.6 93% Prueba 10: El nuevo equipo EMP de tubo con la cavitación MX y calor se cometió a prueba y se comparó con pruebas previas. Se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través del sistema Pipe SSE. Los componentes del sistema Pipe SSE son la unidad EMP de tubo, un sistema de tira térmica alrededor de la unidad EMP de tubo, y una unidad de cavitación MX . La unidad de cavitación MX precede a la unidad EMP de tubo. La unidad de cavitación MX y el sistema térmico alrededor de la unidad EMP se podrían usar opcionalmente . La cavitación se hizo durante 1 minuto. La velocidad del flujo de lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Las muestras se recolectaron en botellas de 120 mi. La masa y restos celulares en el fondo y el agua se extrajeron con jeringa dejando solamente la capa de lipidos superior en las botellas de muestra de extracción.

Detalles del Lote de Control: Concentración de masa seca: 280 mg/L Contenido de lipidos; 21% de masa seca pH: 7.7 Conductividad : ' 7.42 mS/cm Resultados de extracción y Observaciones: Volumen de la muestra de extracción: 120 mi Tabla 3 - Resultado de extracción y observaciones de la prueba Pipe SSE que incluyó tanto cavitación MX como calentamiento \ Velocidad de 0.25 0.50 1 .00 2.00 \^ Flujo gal/m¡n) Corriente \ (Amp) \ 5 Voltaje = 2.1 V Voltaje = 2.1 V masa y restos Toda la masa y celulares restos celulares hundidos en flotación después de 60 min 10 Voltaje = 3.1 V masa y restos celulares hundidos después de 25 min 15 Voltaje = 2.6 V Voltaje = 2.6 V Voltaje = 2.6 V Voltaje = 2.6 V masa y restos toda masa y Toda la masa y Toda la masa y celulares restos celulares restos celulares restos celulares hundidos hundidos en flotación en flotación instantáneamente instantáneamente Eficiencia de Eficiencia de Extracción = 66% Extracción = 65% 20 Voltaje = 3.8 V Voltaje = 3.8 V masa y restos masa y restos celulares celulares hundidos hundidos instantáneamente lentamente (1 día) Nota: la velocidad de calentamiento fue la misma para las diferentes velocidades de flujo. Esto significa que a 1.89 1/min (0.50 gal/min) y restos celulares recibieron menos calor que aquellos a 0.95 1/min (0.25 gal/min) .

La siguiente tabla (Tabla 4) muestra los resultados de extracción y observaciones de la prueba Pipe EMP que incluyó solamente la cavitación MX y el calentamiento o ninguno. Esto se puede usar para comparación con las condiciones de prueba similares en la tabla anterior.

Tabla 4 - Resultados de Extracción 1 .89 l/min (0.50 gal/min); 15 3.79 l/min (1 .00 gal/min); 15 Amp Amp Sin MX/Sin Calor Voltaje = 3.5 V Voltaje = 3.5 V se suspendieron la masa y se suspendieron la masa y restos celulares restos celulares Eficiencia de la Extracción = 95% Sin MX/Calor Voltaje = 2.5 V Voltaje = 2.5 V Flotaron toda la masa y Flotaron toda la masa y restos celulares restos celulares Eficiencia de la Extracción = 107% MX/Sin Calor Voltaje = 3.6. V Voltaje = 3.6 V Se suspendieron la masa y Se suspendieron toda la restos celulares masa y restos celulares Eficiencia de la Extracción = 50% Pareció que el calor dio por resultado electrólisis aumentada que dio por resultado que la masa y restos celulares se flocularan mejor. Cuando el calor fue alto (como en ø 0.95 1/min (0.25 gal/min) , toda la masa y restos celulares floculados se hundieron dejando una capa de lípidos delgada clara en la parte superior. El hundimiento fue probablemente debido a que la densidad del agua calentada es notablemente inferior que aquella de la masa y restos celulares. Cuando el calor está bajo (como en @ 0.50 gal/min) , toda la masa y restos celulares floculados permanecieron en la parte superior junto con los lípidos. Esto es probablemente debido a que las densidades diferenciales del agua y la masa y restos celulares no son suficientemente grandes para causar el hundimiento instantáneo de la masa y restos celulares, pero el calor aplicado aún fue suficiente para flocular la masa y restos celulares. De cualquier manera, se observó que dondé hubo calor la masa y restos celulares se flocularon ya sea en la parte superior o en el fondo, pero donde no hubo 1 calor permanecieron suspendidos como se observa normalmente con las unidades EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) y 32.48 cm (12 pulgadas) sin calor.

Otra fuerte posibilidad es que cuando la masa y restos celulares se floculan y hunden al fondo con la aplicación de calor, algo del lípido extraído que se juntó con la masa y restos celulares se podría llevar junto con la masa y restos celulares al fondo. Como resultado, la eficiencia de extracción como es analizado para el lípido en la capa clara superior se podría disminuir. ? la inversa, cuando la masa y restos celulares se flocularon y flotaron en la parte superior, aún si todos los lípidos dentro de las células de algas pueden no haber sido extraídos, los lípidos no extraídos aún pueden permanecer en la parte superior junto con los lípidos extraídos.

Otra observación fue el efecto de la corriente en el hundimiento de la masa. y restos celulares cuando se aplicó calor. En la primera tabla, en la columna que corresponde a 0.95 1/min (0.25 gal/mi'n) , la velocidad en la cual la masa y restos celulares se hundieron fue directamente proporcionada la cantidad de corriente eléctrica suministradas. Aún en la velocidad de flujo de 1.89 1/min (0.50 gal/min) , donde toda la masa y restos celulares flotaron debido al calor más bajo, la masa y restos celulares que corresponden a la muestra con 20 Amperes de corriente eléctrica se hundieron después de 1 día, donde la- masa y restos celulares que corresponden a las muestras con corriente inferior continuaron flotando después de 1 día.

Prueba 11: A fin de obtener la extracción de lipidos en la eficiencia más alta posible para un lote proporcionado de algas, un aparato EMP como se describe en este documento se sometió a prueba en diferentes conjuntos de condiciones. Se sometió a prueba un lote de Nannochloropsis oculata a través de la unidad EMP de 16.24 cm (6 pulgadas) para extraer los lipidos. La velocidad del flujo de lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Las muestras se recolectaron en botellas de 1 litro. La masa y restos celulares en el fondo y el agua se extrajeron con jeringa dejando solamente la capa de lipidos superior en las botellas de muestra de extracción. Detalles de la Muestra de Control (Muestra # 20100104-10) : Concentración de masa seca: 285 mg/L Contenido de lipidos: 6.67% de masa seca (19 mg/L) pH: 8.4 Conductividad: 7.99 mS/cm Resultados de Extracción: Volumen de la muestra de extracción: 1 L La cantidad de lipidos presente originalmente en 1 L de la muestra de algas antes del procesamiento: 19 mg Las muestras se analizaron mediante CSULB-IIRMES usando el Método Folch. Los parámetros relevantes de diferentes condiciones de prueba y las eficiencias de fracción se tabulan en la siguiente tabla.

Tabla 5 - Parámetros de las Condiciones de Prueba y Eficiencias de Extracción Velocidad de flujo: 0.25 gal/min (0.945 L/min) Velocidad de flujo: 0.50 gal/min (1.89 L/min) Muestra # 20100104-1 1 Muestra # 20100104-16 Corriente: 12 Amp Corriente: 20 Amp Voltaje: 3.5 V Voltaje: 3.9 V Eficiencia de la Extracción: 31 % Eficiencia de la Extracción: 67% Muestra # 20100104-12 Muestra # 20100104-17 Corriente: 14 Amp Corriente: 18 Amp Voltaje: 3.7 V Voltaje: 3.8 V Eficiencia de la Extracción: 31 % Eficiencia de la Extracción: 96% Muestra # 20100104-13 Muestra # 20100104-18 Corriente: 15 Amp Corriente: 15 Amp Voltaje: 3.7 V Voltaje: 3.7 V Eficiencia de la Extracción: 39% Eficiencia de la Extracción: 69% Muestra # 20100104-14 Corriente: 20 Amp Voltaje: 4.0 V Eficiencia de la Extracción: 41 % Muestra # 20100104-15 Corriente: 19 Amp Voltaje: 3.9 V Eficiencia de la Extracción: 98% Se obtuvieron las eficiencias de extracción más altas de 98% y 96% a 0.25 gal/min; 19 Amp; 3.9 V y a 0.50 gal/min; 18 Amp; 3.8 V para el lote de algas sometido a prueba .

Pruebas 12 y 13: Se examinó el efecto de almacenamiento durante toda la noche en oscuridad y frío en la eficiencia de extracción de lipidos. Se sometieron a prueba las muestras del mismo lote de algas en la Prueba 12 y se sometieron a prueba al siguiente día en la Prueba 13. El' mismo lote de algas sometido a prueba en la prueba 12 se sometió a prueba al siguiente días (las mismas pruebas se corrieron en el mismo cultivo de algas original; una prueba se produjo en el día de que la muestra viva se retiró del tanque de crecimiento, es decir, tiempo real y en el segundo día el resto de la muestra se sometió a prueba después de reposar durante toda la, noche. Se procesó un lote de Nannochloropsis oculata a través del sistema Pipe SSE. Los componentes del sistema Pipe SSE son la unidad pipe EMP, un sistema de tira térmica alrededor de la unidad pipe EMP, y una unidad de cavitación MX . La unidad de cavitación MX procede la unidad pipe EMP. La unidad de cavitación MX y el sistema térmico alrededor de la unidad de EMP se podría usar opcipnalmente . La cavitación sé hizo durante 1 minuto. La velocidad del flujo de lote se reguló usando un medidor de flujo y una bomba. Las muestras se recolectaron en botellas de 120 mi. La masa y restos celulares en el fondo y el agua se extrajeron con jeringa dejando solamente la capa de lipidos superior en las botellas de muestras de extracción.

Tabla 6 - Los detalles de la muestra de control que pertenecen al primer día y al segundo día después de almacenamiento .

Muestra de Control - Prueba 12 Muestra de Control - Siguiente Día Concentración de masa seca: 255 mg/L Concentración de masa seca: 270 mg/L Contenido de lípidos: 15.13% de masa seca Contenido de lípidos: 14.72% de masa seca (38.57 mg/L) (39.74 mg/L) pH: 7.4 pH: 7.4 Conductividad: 7.64 mS/cm Conductividad: 7.74 mS/cm Resultados de la Extracción; Volumen de la muestra de extracción: 120 mi Tabla 7 - Parámetros relevantes de la condiciones de prueba y las eficiencias de extracción Prueba 12 El Siguiente Día (Contenido de lípidos de algas en 120 mi: 4.63 (Contenido de lípidos de algas en 120 mi: 4.77 mg) mg) Muestra # 1 ,2 Velocidad de flujo: 1 .89 l/min (0.50 gal/min) Voltaje: 3.8 Corriente: 15 A MX, Sin Calor Eficiencia de la Extracción: 16% Muestra # 3,4 Velocidad de flujo: 0.95 l/min (0.25 gal/min) Voltaje: 4.1 Corriente: 19 A Sin MX, Calor Eficiencia de la Extracción: 19% Muestra # 5,6 Muestra # 25,26 Velocidad de flujo: 1.89 l/min (0.50 gal/min) Velocidad de flujo: 1 .89 l/min (0.50 gal/min) Voltaje: 3.8 Voltaje: 3.8 Corriente: 15 A Corriente: 15 A Sin MX, Calor Sin MX, Calor Eficiencia de la Extracción: 23% Eficiencia de la Extracción: 20% Muestra # 7,8 Muestra # 27,28 Velocidad de flujo: 1 .89 l/min (0.50 gal/min) Velocidad de flujo: 1 .89 l/min (0.50 gal/min) Voltaje: 3.8 Voltaje: 3.8 Corriente: 15 A Corriente: 15 A Sin MX, Sin Calor Sin MX, Sin Calor Eficiencia de la Extracción: 45% Eficiencia de la Extracción: 25% Muestra # 1 1 ,12 Muestra # 19,20 Velocidad de flujo: 3.79 l/min (1 .00 gal/min) Velocidad de flujo: 3.79 l/min (1 .00 gal/min) Voltaje: 3.7 Voltaje: 3.8 Corriente: 12 A Corriente: 12 A MX, Calor MX, Calor Eficiencia de la Extracción: 21 % Eficiencia de la Extracción: 23% Muestra # 13,14 Muestra # 21 ,22 Velocidad de flujo: 1 .89 l/min (0.50 gal/min) Velocidad de flujo: 1 .89 l/min (0.50 gal/min) Voltaje: 3.8 Voltaje: 3.8 Corriente: 15 A Corriente: 15 A MX, Calor MX, Calor Eficiencia de la Extracción: 24% Eficiencia de la Extracción: 24% Muestra # 15,16 Velocidad de flujo: 0.25 gal/min Voltaje: 3.8 Corriente: 15 A MX, Calor Eficiencia de la Extracción: 22% Las eficiencias de extracción son en general más bajas que los experimentos de Pipe SSE tempranos. Esto es probablemente debido a- que las muestras de extracción se dejaron asentar mucho tiempo antes de recuperar la capa de lípidos superior. Usualmente existe alguna masa y restos celulares que se encuentran en la capa de lípido superior, pero todo de ella se habla hundido como resultado de dejar las muestras asentarse por mucho tiempo, y junto con algún lipido podrían haberse hundido también. La comparación de las eficiencias de extracción observadas en el primer día y el segundo día, no parece que sean cualquier mejora en extracción debido al almacenamiento durante toda la nóche en oscuridad y frío.

Ejemplo 3 - Uso de Cavitación y EMP para Recolectar Carbohidratos y Proteínas La FIGURA 14 . muestras los resultados de un procedimiento de prueba para recolectar carbohidratos y proteínas de algas. El procedimiento de prueba se realizó como sigue. La suspensión de algas primer se procesó a través de la unidad EMP a temperatura ambiente. La suspensión procesada con EMP se recolectó en un tanque de almacenamiento. Luego se cavitó a través de la unidad MX. La suspensión cavitada luego se dejó asentar durante pocos minutos. Una masa espesa de masa y restos celulares de algas se elevó a la parte superior y permaneció flotando. La masa y restos celulares flotantes se recolectaron de la parte superior para análisis.

Las muestras de algas recolectadas a través del proceso SSE Inverso se analizó por Anresco Laboratories, San Francisco. Las muestras se analizaron para el contenido de lipidos, proteínas y carbohidratos de las algas. Los análisis por Anresco Laboratories proporcionaron la masa total de proteínas, lipidos o carbohidratos en una muestra dada (dicho "x" mg) .

La concentración de masa seca del lote de algas procesado (dicho "di" mg/L) se midió antes del proceso SSE Inverso. El volumen del lote de algas recolectado en el tanque de almacenamiento de donde la masa y restos celulares flotantes finales se recolectaron de la parte superior también se conoció (dicho "V" L) . La concentración de masa seca de la solución restante después de la recolección de la masa y restos celulares' flotantes de la parte superior también se midió (dicho "d2" mg/L) . De estos la masa de masa y restos celulares de algas (dicho "M" mg) recolectados de la parte superior del tanque de almacenamiento se calculó como sigue : M = (di. - d2) x V Luego, la composición individual de proteínas, por ejemplo, se calculó como sigue: Composición de la proteíná = x/M mg de proteína/mg de muestra seca de algas.

Para este experimento, se tomaron tres muestras pequeñas del frasco' de muestra (se observó que las algas recolectadas de la parte superior del proceso fueron espesas, aglomeradas y flotantes en el agua) . Con base en las mediciones de masa seca y el volumen de suspensión de algas procesado, la cantidad de biomasas recolectado de la parte superior a través del proceso SSE inverso fue de 600 mg . La cantidad de proteínas solas como analizado por Anresco Laboratories asciende 'a 1400 mg . Como la cantidad , de la proteina no debe ser más alta que la cantidad de biomasa, las cantidades medidas podrían se debido a los números de proteínas incrementados que resultaron de los métodos de muestreo, por ejemplo, podría haber más algas en las tres muestras extraídas que podrían haberse mezclado uniformemente. No obstante, estos resultados muestran que los aparatos y métodos descritos en este documento se pueden usar para recolectar proteínas- así como también grasa de células de algas. (Véase la Tabla 8 a continuación) .

Tabla 8 - Resultados de las tres muestras de Algas marcadas 0413:1-3 ID de la Muestra Análisis Descubrimientos #1 Proteina (NX6.25) 0.70% #2 Grasa #3 Grasa Otras Modalidades Una persona experta en la técnica apreciaría fácilmente que la presente invención está bien adaptada para obtener los fines y ventajas mencionadas, así como también aquellos inherentes en la misma. Los métodos, sistemas, y aparatos descritos en este documento como se representan actualmente de las modalidades preferidas son ejemplares y no se proponen como limitaciones en el alcance de la invención. Los cambios a la misma ' y otros usos se les ocurrirán a aquellas personas expertas en la técnica, que son abarcados dentro del espíritu de la invención y se definen por el alcance de las reivindicaciones.

Será, fácilmente evidente para una persona experta en la técnica que sustituciones y modificaciones variantes se pueden hacer a la invención dada a conocer en este documento sin apartarse del alcance y espíritu de la invención. Por ejemplo, se pueden hacer variaciones a la configuración de los tanques, materiales usados, agentes modificadores de ORP, y especies de algas desarrolladas. De esta manera, estas modalidades adicionales están dentro del alcance de la presente invención y de las siguientes reivindicaciones.

La invención descrita ilustrativamente en este documento se puede practicar de manera adecuada en ausencia de cualquier elemento o elementos, limitación o limitaciones que no se dan a conocer específicamente en este documento. De estas manera, por ejemplo, en cada caso en este documento cualquiera de los términos "que comprende", "que consiste esencialmente de" y "consiste de" se pueden reemplazar con cualquiera de los otros dos términos. Los términos y expresiones que se han empleado se usan como términos de descripción y no de limitación, y no hay intensión de que en el uso de estos términos y expresiones, cualquier equivalente de las características mostradas y descritas o porciones de las mismas se excluyen, pero se reconoce que varias modificaciones son posibles dentro del alcance de la invención reclamada. De esta manera, se debe entender que aunque la presente invención se ha dado a conocer específicamente por modalidades ejemplares y características opcionales, la modificación y variación de los conceptos en este documento dados a conocer pueden ser recurridos por aquellas personas expertas en la técnica, y que tales modificaciones y variaciones son considerados para estar dentro del alcance de esta invención como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Además, donde las características o aspectos' de la invención se describen en términos de grupos arkush u otro agrupamiento de alternativas, aquellas personas expertas en la técnica reconocerán que la invención también se describe en consecuencia en términos de cualquier miembro individual o subgrupo de miembros del grupo Markush u otro grupo.

También, a menos que se indique lo contrario/ donde varios valores numéricos o puntos finales de intervalos de valor se proporcionan para modalidades, se describen modalidades adicionales al tomar cualquiera de los dos valores diferentes como los puntos finales de un intervalo o al tomar dos puntos finales de intervalo diferentes de intervalos especificados como los puntos finales de un intervalo adicional. Estos intervalos también están dentro del alcance de la- invención descrita. Además, la especificación de un intervalo numérico que incluye valores mayores que uno incluye la descripción especifica dé cada valor de número entero dentro de ese intervalo.

De esta manera, las modalidades adicionales están dentro del alcance de la invención y dentro de las siguientes reivindicaciones .

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad, y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un aparato para recolectar por lo menos un componente intracelular de células de algas en suspensión acuosa, el aparato caracterizado porque comprende: a) por lo menos un primer elemento conductor eléctrico que actúa como un cátodo y un segundo alojamiento eléctricamente conductor que actúa como un ánodo, el por lo menos un primer elemento conductor que se dispone dentro del alojamiento tal que se define un espacio entre el exterior del primer elemento conductor y un interior del alojamiento, proporcionando una trayectoria de flujo para la suspensión acuosa, · en donde por lo menos una porción de una o ambas superficies del primer elemento conductor y el alojamiento se ha removido para crear por lo menos dos surcos espirales separados mediante por lo menos una tierra que reduce o previene la acumulación de células de algas sobre o alrededor del primer elemento conductor y el alojamiento; b) una fuen.te de energía eléctrica conectada operablemente al primer elemento conductor y al alojamiento para proporcionar una corriente eléctrica pulsada que se aplica entre el primer elemento conductor y el alojamiento y la suspensión acuosa para romper las células de algas que dan por resultado una masa de. células de algas rota y restos y liberan los componentes intracelulares de las células de algas en la suspensión acuosa; y c) un tanque secundario que se conecta operablemente al primer elemento conductor eléctrico y al alojamiento tal que la suspensión acuosa puede fluir de la trayectoria de flujo en el tanque secundario para la separación del por lo menos un componente intracelular de las células de algas rotas en suspensión acuosa.

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer elemento conductor es un tubo de' metal.

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer elemento conductor y el segundo alojamiento cada uno son tubos de metal .

4. El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el primer elemento conductor y el segundo alojamiento son tubos de metal de forma circular.

5. El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los tubos de metal son de diferentes formas.

6. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el diámetro interior del alojamiento de metal y el diámetro exterior del primer elemento conductor difieren en tamaño en el orden de 0.127 cm (0.050 pulgadas)' .

7. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el alojamiento es un tubo de metal y el por lo menos un conductor eléctrico comprende una pluralidad de conductores eléctricos separados, los conductores eléctricos que se separan entre si por elementos eléctricamente aislantes; y una multiplicidad de trayectorias de flujo que se crean entre el alojamiento y cada uno de la pluralidad de conductores eléctricos separados.

8. El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de conductores eléctricos son tubos de metal.

9. Un método para recolectar por lo menos un componente intracelular de células de algas en suspensión acuosa, caracterizado porque comprende las etapas de: a) proporcionar el aparato de conformidad con la reivindicación 1, el aparato que comprende además una suspensión acuosa que comprende minerales conductores y células de algas en donde la suspensión acuosa se dispone en la trayectoria de flujo del aparato; b) aplicar una cantidad suficiente de una corriente eléctrica pulsada al por lo menos un primer elemento conductor y al alojamiento y suspensión acuosa para la expansión alternante producida y la contracción de los contenidos de células que rompen en consecuencia las células de algas dando por resultado una masa de células y restos de algas rotas y la liberación de componentes intracelulares de las células de algas en la suspensión acuosa; c) hacer fluir la suspensión acuosa que contiene la masa de células de algas y restos rotos y componentes intracelulares liberados al tanque secundario para separar los componentes intracelulares de la biomasa y la suspensión acuosa; y d) separar por lo menos un componente intracelular de la masa de células de algas rotas y restos y suspensión acuosa .

10. Un método para recolectar una masa de células de algas rotas y restos de una suspensión acuosa que comprende células de algas, el método caracterizado porque comprende las etapas de: a) proporcionar el aparato de conformidad con la reivindicación 1, el aparato que comprende además un elemento dispuesto en el tanque secundario para producir microburbuj as , una suspensión- acuosa que comprende minerales conductores y células de algas en donde la suspensión acuosa se dispone en la trayectoria de flujo del aparato, y una bomba dispuesta en el tanque secundario para hacer circular la suspensión acuosa; b) aplicar una cantidad suficiente de una coiriente eléctrica pulsada al por lo menos un primer elemento conductor y al alojamiento y suspensión acuosa para /romper las células de algas que dan por resultado la liberación de los componentes intracelulares de las células de algas rotas y una masa de células de algas rotas y restos en la suspensión acuosa; c) hacer fluir la suspensión acuosa que contiene los componentes intracelulares liberados y masa de célula de algas rotas y restos al tanque secundario para separar la biomasa de los componentes intracelulares liberados y la suspensión acuosa; d) activar la bomba y el elemento para producir microburbuj as que dan por resultado una pluralidad de microburbujas que se adhieren a los componentes intracelulares liberados y ' flotan hacia arriba en la suspensión acuosa y el hundimiento de la masa de las células de algas rotas y restos hacia abajo en la suspensión acuosa; y e) separar la masa de células de algas rotas y restos de los componentes intracelulares liberados y la suspensión acuosa.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el elemento dispuesto en el tanque secundario para producir microburbuj as es una mezcladora.