NO20140975A1 - Bioreaktor og fremgangsmåte for mikroalgeproduksjon - Google Patents

Description

Innledning og beskrivelse.

Denne patentsøknaden er en videre forbedret innretning for en mer effektiv algeproduksjon enn utførelseseksemplene beskrevet i patentsøknad 20140866 av 2014-07-08.

Det er kjent en rekke systemer og anordinger for produksjon av mikroalger i reaktorer, slik som raceways anlegg hvor selve algeproduksjonen foregår samt en separat innretning for innhøsting av algene.

Disse systemen krever særdeles store arealer og og blir svært kostbare. Videre vil de være særdeles dyre i å holde i drift pga reingjøring og vedlikehold.

De blir svært så kompliserte i oppbygging og lite effektive .

I tillegg vil det bli utsatt for forurensinger og vil som regel bli bygget på steder med dårlig infrastruktur og i tilknytting til røkgassanlegg der man tar ut C02 som i tillegg til lys er en betingelse for art mikrolager skal vokse i antall.

Med den foreliggende oppfinnelsen tar man sikte på å løse dagens kmpliserte og kostbare innretninger og samtidig få et lukket system der man bruker effektivt sjøvann som C02-kilde og der man i tillegg får oppnår å få et lukket produksjons og innhøstingsanlegg i en og samme eneheten.

Det tas sikte på å kombinere algeproduksjonen og innhøstingen i en og samme enheten.

I tillegg tar man sikte på å lukke reaktoren inn med et lukket rom i glassmatrialet eller som trenger inn lys og samtidig unngår forurensninger utenfra og som har et kompakt volum med lave byggemål.

Dette gjør at man vil kunne levere algeoljer og produktet til et utvidet marked slik som til kosmetisk , forproduksjon til oppdrett og tii farmasøytisk industri.

I tillegg tar man sikte på å utnutte avfall fra oppdrettsanlegg på en enkel måte og samtidig som det kan utvinnes komprimert oksygen fra algeproduksjonen.

Dette kan løses ved at reaktorlikket er tett, men at man sørger for in utnyttelse av den oksygen som utskiller fra lageproduksjonen. Dette kan skje ved at huset eller lokket er tilsuttet en vifte med et lukket rørsystem i stedenfor å sleppe oksygen ut i atmosfæren.

Man kan da bringe oksygen i til f-eks. en generator og /eller kompressor som komprimerer oksygengassen direkte og som gjør det mulig i lagre dette fortløpende på flasker og som et komplett oksygenfalsebatteri, og som igjen kan være et ytterligere salgbart produkt til oppdrettsnæringen og ellers til ønskede formål knyttet opp ot oskygen på fasker.

Dette gjør i flg oppfinnelsen til både en svært effektiv produksjon og ved at man oppnår et ekstra produkt i form av oksygen ferdig produsert og leveringsklart fra selve reaktorenhetene.

Dette vil være en styrke og være ne stor resurs som oppdrettsnæringen bruker i forbindelse med avlusning, invasjon av maneter i oppddrettsamnleggen og som tilsetning og back up for lukkete og landbaserte oppdrettsanlegg.

Videre kan i flg oppfinnelsen det sikres en høyere temperatur i algereaktoren og i algeproduksjonen, slik som basis algekulturtanker som også kan installeres på reaktorenheten og til oppvarming av algekulturen . Dette kan gjøres ved at f.eks at varmen som blir utviklet fra komprimeringen av oksygengassen blir varmevekslet med sjøvannet som tas inn i reaktoren og som da også tjener som kjøling av selve oksygenproduksjonen.

Det tas sikte på en teknisk løsning som gir god kontroll, lave investeringskostnader og en effektiv og kompakt og vedlikeholdsvennlig utførelse av algeproduksjonen samt en fremgangsmåte for algeproduksjon og innhøsting som er mer kontinuerlig, hygienisk og effektiv enn det som er kjent med dagens løsninger.

Videre vil løsningen i hht oppfinnelsen skikre at alle brannforskrifter enkelt kan tilfredsstilles samtidg som man etterstreber å få en egonomisk funksjonell løsning for kontroll av selve algeproduksjonene og prosessen rundt denne.

Ytterligere er det i flg oppfinnelsen er det en vesentlig fordel at innhøstingsrenne er så som mulif i yrrekant der algebiomassen kan skli utover perifert og ut av reaktoren ved at renna er svakt hellende og kones innover mot et hjørne eller et avløp i tilknytting til awanningsenheter i form av en dekanter,sentruivfuge og eventulet også en presse for ytterligere å kunne separere ut ren algolje som er mettet omega 3 syre og som har en høyere pris enn selve algebiomassen.

Algebiomassen kan ytterligere anvendes som jetfuel og dyrefor.

Fremgansmåte for produksjon av mikroalger.

Det er vist en fremgangsmåte for produksjon,innhøsting og lagring av algeproduktene produsert i reaktoren.

Det henvises til utførelseseksmpel i hht vedlagte figurer.

Dene løsningen har sitt utspring fra patentsøknad «Bioreaktor» innlevert patentsøknad nr. 210140866 av 2014-07-08.

Det vist en Bioreaktorenhet 1 som flyter ved hjelp av et oppdriftslegeme 2 med kai 16 og som kan ankres opp i sjøen permanent via forankringsliner 5. Det er vist et flytelegeme eller flytekrage eller opptriftsflåte 2 som holder hele algeprodukksjonsanlegget flytende og der er vist et lukket hus 3 som slipper igjennom lys.ira atmosfæren 58.1 tillegg til at det kan tilsettes kunstig lys i bunn og begger 47a,47b i rektorbassenget 1. ler det ist et antall blandegrinder 45 og høstegrind 48 som er opplagret i senter av reaktoren 1 via et ett lager 62 og en elektrisk slepring 95 som skaloverføre elektrisk strøm til grindene 45,48 samt at det lukkete lageret 62 fordeler vannstrømmen 33 sammensatt av midler 34,33. og 81 tilgnndene 45,48.

Det er vist gangbroer 53 og kontrollrom 80a som sikrer en oversiktlig og ergonomisk drift av algeanlegget eller bioreaktorenheten 1.

Ved at det gjennomsiktig husets tak 3 er montert så lavt som mulig og fortrinnsvis i nivå under gangbro53 og kontrollrom 80a, gjør dette løsningen i flg oppfinnelsen svært lavt flytende i sjøen 61, som igjen er en fordel rent estetisk samt en betydelig billiigere løsning i tillegg til at produksjonen skjer på en miljøvennlig og rein måte. Ytterligere kreves det mindre vdelikehold med dette utførselseseksemplet.

Ytterligere utsettesdette utførelseseksempelet eller reaktoren 1 for mindre vindkrefter som kan forenkle forankringen 5 av denne og utvide området hvor produksjonen kan foregå.

Det er vist et kontrollrom 80a og et maskinrom 80c der kontrollrom 80a og grinder 45,48 er opplagret i lagerpakken 62 . Dette gjør konstruksjonen svært enkel å bygge ved at lagerpakken har en svært liten diameter og at grindene 45,48 er støttet og blir drevet rundt i en kontrollert hastighjet vmed gearmotorene 55 plassert på reaktorens dekk 16 godt innenfor huset 3 vegger.

Lagerpakken er dermed opphengt i gangbroene 53 og som blir da blir en svært stiv og robust konstruksjon.

Et antall algeblaned-grinder 45 og innhøstingsgrinder 48 kan roteres rundt senterlageret 62 og som er innrettet til å kunne styres i en retning for blanding ,innpumping av basis-algekultur, ekstra belysning og der blandegrinedene 45 kan være er opplagret over en innhøstingsgrinden 48 og at grindene 45,48 i tillegg til å kunne kjøres rundt i ring ved hjelp av gearmotorene 55, kan vippes opp når det kun produseres og tilsavrende under vedlikehold.kan vippes opp av algekulturen for vedlikehold og slik at blandegrindene 45 kan bevege seg under selv innhøstingsgrinden 48 under algeproduksjon.

Det er vist 2 oppovervendte bunner 92a,92b med en innhøstingsrenne 42 på øverste punkt i overflatesonen som skrår eller heller svakt utover mot periferien og kaien 2,16.

På denne måten kan oppnås en svært fleksibel og effektiv produksjon og innhøsting av algebiomassen i en og samme enhet. Ytterligere effektiv blir innhøøstingen ved at renna 42 er svakt hellende utover og nedover i pontongen 2 under dekk 16 og at renna yderretter er vinklet innover mot innsigsiden av ytterligere midler 38,86. På denne måten kan algebiomassen le renner fritt nedover fra senter og ut og fritt nedover i den koniske oppsamlingstanken 36 som igjen står i tilknytning til en pumpe og/eller sentrifugeog/ eller dekanter 38, og/eller en presse 86 og som da ytterligere avvanner algebiomassen le og samtidg sepparere ut ren algeolje lf som kan lagres i en nedsenkbar tank 18 og samtidg produsere algerestbiomasse lg som kan transporters til og lagres i en tank 91b via en ledning 91a. Dette kan i og for seg være en pumpeledning for strømning eller være en transportskrue.Overskuddsbiomasse kan ytterligere pumpes i retur til reaktoren 1 via ledningene 39,89 for å brukes på nytt i algeproduksjonen.

På denne måten kan det produseres et ette rt a kt et produkt i form av algeplje som er høyere priset og der produksjonen blir særdeles effektiv der ikke noe algekultur går til spille.

På denne måten oppnår man en kontinuerlig og fleksibel produksjon og innhøsting og som kan automatsieres og styres kontrollert og kontinuerlig i form av en delvis rykkvis bevegelse eller at grinddene 45, kan stå stille en viss tid inntill algeproduksjonen er stor nok til innhøsting og der innhøstingen da kan automatsieres i tillegg ved at at ved at både blandegrinder 45 og innhøstingsgrindener 48 også kan styres i en retning og vippes opp fra reaktoren 1.

Etter behov kan i følge oppfinnelsen innhøstingsgrindene dermed vippes opp og senkes ned alt etter som for videre produksjon samtidig som renna tømmer seg for alger og samtidig som algeproduksjonen er intensive ved at blandegrindne 45 fremdeles er i full funksjon.

Ytterligere er innhøstingrindene 48 hengslet slik at grindene slepes langsbunn 47a og vegger 47b som igjen rengjør alle overflater ved hjelp av kostene 60 innrettet i ytterkant av grindene 45 og/eller 48 og dermed utgjøre en mer eller mindre vedlikeholdsfri løsning.

På denne måten kan produksjonen skje både dag og natt på en mer eller mindre helautoatisk prosess og ved at selve reaktorbassenget 1 ikke trengs tappes ned eller rengjøres manuelt.

Fra algeproduksjonen i den lukkete reaktorens 1 hus 3 blir det utskilt oksygengass 7a. På fig. I a.lb,lc,ld, 2og 3 er det vist vist en vifte 9 og et sugerørsystem 7 som suger utskilt oksygengass 7a fra rommet 58 bioreaktoren 1. omsluttet av huset 3 inn i en kompressor og eventuelt via en oksygengenerator 8c og so komprimerer den frie oksygenen 87 til høyt trykk og som kan lagres i en trykktank 87b for senere påfylling i gassflasker 85 som igjen kan brukes til oksygen for f. eks.oppdrettsanlegg langs kysten. Kompressoren 87a kan være omsluttet av en kjøler 4b hvis kjølevann er koblet til sjøvannsintaksledningen 4 og som dermed sørger for at sjøvannet som blir pumpet inn i reaktoren 1 aldri blir underlkjølt som igjen kan skade verdien på algeproduksjone ved at oljen 1 f harskner eller forringes i verdi.

På denne måten kan man oppnå både en produksjon og magasinering av komprimert oksygen og varme opp sjøvannet som hindrer algebiomassen lf, oljen 17 eller biomassen 91 å forringes i verdi pga underkjøling.

Dette sikrer kalitetssikre algeprodukter som dermed får en vedlig bred anvendelse og et stort marked og der kvaliteten på produktene gjør at man kan ta en høyere pris ut i markedet.

Det er vist et tak 3 eller lokk i glass 3 i gjennomsiktig matriale og som kan være utsyrt med

avluftingsluker 3b i tilfellet utsigingsviftene stopper eller det oppstår for høyt oksygennivå i forhold til myndighetenes krav. Da kan disse lukene være hengslet og kunne åpnes automatisk ved en vrimotor som åpner vinduene 3b autmatisk ved for høye oksygennivåer. Dette sikrer en eksplosjonsfri reaktor som dermed kan få en generall godkjennelse mht eksplosjonnssikkerhet. Viften 9 kan være elektrisk drebe\ver av en motor 9a som via en akskling står i åpne atmosfære. Dette sikrer reaktoren 1 ytterligere mot eksplosjonsfare.

Videre er det vist ytterligere trekk på fig. 4a,4b,5a,5b,6,7a,7b og 8a,8b hvor gindene 45,48 kan være Forbundet med et rør eller rammeverk 99, hvor det er festet kunstig lys f.eks.i form av stang eller rørlys 98 som kan henges opp i rammeverket 99 i hensiktmessige innbyrdes avstander og som da kan roteres med blandegindene 45 og sørge for ytterligere boosting og effektivisering av algeproduksjonen lf.

Det er også vist et antall propellerpumper eller mixere 82 som kan være montert i grindene 45, som ytterligere kan sørge for en strømning i reaktoren 1 og som kan øke effektiviteten i algeproduksjonen.

Dette kan da skje i tillegg til at de nevnte forskjellige midlene 11,12,13 og81 blir renset og dosert i et hensiktsmessig blandingsforhold og at kunstif lys da vil kunne monters i bunn 47a og på vegger 47b i tillegg til luft som kan injiesers i bunn47a og i vegger 47b på en kontrollert måte og totalt sett da utgjøre en optimalisert prosess som er selvrensende og som både kan produsere, høste, avvanne og prosessere algebiomassen lf til flere ønskede produkter innenfor forbransen, kosmetikkbransjen, 'farmasøytisk industri og som ogsåkan tjene som buffer for oppdrettsanleggen ved en egen oksygenproduksjon og ved at avfall fra oppdrettsanlegg kan benyttes i sin heleht i reaktoren 1 algeproduksjon.

Dette gir en resirkelert miljøvennlig og effektiv utnyttelse av alle resurser i havområde uten at innsatsfaktorehne medfører noe vesentlige kostnader.

Totalt sett vil dette kunne gjøre oppdrettsnæringen også mer effektiv og være et alternativ til fiskeolje i forproduksjonen, noe som igjen gir muligheter for vekst i oppdrettsnæringen.

Claims (1)

1. Patentkrav 1. Anordning for produksjon, innhøsting og avvanning av mikroalger lf der C02 blir tilførsel med vann og midler som skal til for en fotosyntese i og en spalting av algeceller til en øket biomassekarakterisert vedat en reaktor 1 har en eller flere bevegelige blande 45 og innhøstingsgrinder 48 som roterer rundt en senterlagerpakke 62 og som kan styres individuelt i horsontalplanet og som kan vippes eller vris opp og ned omkring en bom eller alksling 35 i og like over reaktorbassenget 1 og som gjør det mulig produksjon og innhøsting alger på en kontrollert, flekibel og effektiv måte i en kontinuerlig prosess uten ndøvendigvis å tappe ned algebiomassen lf i bassenget 1. Patentkrav 2. Fotobioreaktor i flg. krav 1. Karakterisert ved at omtalte blande og innhøstingsgrinder kan beveges i 2 høydenivåer for at algeproduksjon og innhøsting kan skje på en kontinuuerlig og fleksibel måte. Patentkrav 3. Fotobioreaktor i flg. krav 1 Karakterisert ved at reaktoren 1 har en innhøstingsrenne 42 hellende utover og nedover fra senter og at rennea 42 er tilsluttet en bunn 47 som utgjør en oppover og nedoverbakke 92,93 og som dermed kan gjøre at renna får en svak helning som igjen gjør at algebiomassen le som blir høstet i renna 42, strømmer av egen tyngde utover og nedover mot et avløp tilsluttet en yterligere avvanningsprosess 38,86,91. Patentkrav 4. Fotobioreaktor i flg. krav 3. Kaakterisert ved at rennen 42 har en nedover og utoverettet hellende bunn som ender opp i et oppsamlingstank 36 tilsluttet midler38,86 for avvanning og pressing av algebiomassen til et ønsket sluttprodukt. Patentkrav 5. Bioreaktor i flg. krav 1 Karakterisert ved at grindene er fleksiibelt opphengt i en bom 35 opplagret i et lukket vannfylt lager 62 og der grinedene 45,48 slepes langs bunnen 47 etter bommen 35 ved at denne er opplagret i periferien og på reaktoren 1,2 dekk 16 og som dermed kan roteres på en kontrollert måte. Patentkrav 6. Bioreaktor i flg krav 1 Karakterisert ved at Reaktoren har en sentralt orientert kontrol og maskinrom 80a i nivå over reaktoren 1 lysgjennomtrengende hus 3. Patentkrav 7. Bioreaktor i flg. krav 1 Karakterisert ved at det lukkete hus 3 er forbundet med en vifte 9, en sugeledning 7 og en kompressorpakke 87,87a,87b for oppsamling og komprimering av oksygenavgass 8 og som f. eks. kan lagres i trykkflasker 35 på plattformen 2. Patentkrav 8. Bioreaktor i flg. krav 1 Karakterisert ved at lompressorhuset og/eller komperssoren 87 ,er omsluttet av sjøvannsledningen 4 gjennom en varmeveksler 4b for å kjøle ned oksygennen 87og oppvarming av sjøvannet 4 som er tilslutettet pumpen 6 og filteresystemet 10. Patentkrav 9. Bioreaktor i flg. krav 8 Karakterisert ved at grindene 45 er forbundet stivt eller flekisbelt innbyrdes via rør ,wire,tauverk eller kjetting 98 og som i tillegg til å stive av grindne 45,48 kan utgjøre et oppheng for kunstig lys 99 som kan henges loddrett ned i reaktoren 1.