NO20150893A1

NO20150893A1 - Bioreaktor for produksjon og innhøsting av mikroalger

Info

Publication number: NO20150893A1
Application number: NO20150893A
Authority: NO
Inventors: Jan Erik Kyrkjebø; Jan Fredrik Garvik
Original assignee: Biosystems As
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2016-01-11
Also published as: EP3167043A4; EP3167043A1; CN107155333B; CN107155333A; JP6621817B2; WO2016007016A1; JP2017524381A; US20170158995A1; EP3167043B1; NO340051B1

Abstract

Det omtales en bioreaktor (30) for produksjon og innhøsting av mikroalger, omfattende et reaktorbasseng (32) i form av en tank innrettet for mottak av CO2 og vann, samt alger, og som er utstyrt med minst et avløp for innhøstet algebiomasse, der reaktorbassenget (32) omfatter en roterende bom (54) utstyrt med en eller flere vippbare blandegrinder (60) og innhøstingsgrinder (62).

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en bioreaktor for produksjon og innhøsting av mikroalger, omfattende et reaktorbasseng i form av en tank innrettet for mottak av C02 og vann, samt alger, og som er utstyrt med minst et avløp for innhøstet algebiomasse.

Fra patentlitteratur vises til WO 2010013998 A1 og WO 2010117726 A1. WO 2010013998 A1 omhandler angår en bioreaktor for dyrking og høsting av alger hvor anlegget inneholder en roterende blandemekanisme som også kan anvendes som en høstemekanisme ved at filterblader kan skyfle deler av algemassen opp i en oppsamler. Hele blande/høstemekanismen kan forflyttes langs anlegget på en skinne og således dekke hele anleggets lengde. Selve reaktoren er inni et drivhus og består av flere kanaler. Det beskrives også system for belysning og oppvarming av anlegget og tilførsel av C02. WO 2010117726 A1 omhandler en sirkulær, flytende bioreaktor inneholdende et blandesystem med roterende staver.

Det vises også til US 20110201102 A1, US 20120329147 A1 og US 8642326 B1. US 20110201102 A1 omhandler en enkel bioreaktor for kontinuerlig dyrking av alger. Den består av en tank med tilknyttede pumper og rørledninger for tilførsel av næringsløsning, C02, og algekultur. Tanken er plassert i et drivhusliknende hus og har lys montert over tanken. I tillegg har tanken et system for sirkulasjon i algeløsningen ved at en "flow director" bestående av en fleksibel slange med hull for bobling av C02 -holdig vann, festet i bunnen mellom to sidevegger. US 20120329147 A1 beskriver et anlegg for dyrking av alger bestående av flere overdekte bioreaktorer i en flytende struktur. Anlegget har ulike pumper og rør for tilførsel og sirkulering av vann, næring og algekultur. I tillegg har bioreaktorene anordning for høsting av algesuspensjon som avvannes og de høstede algene føres til en lagringstank. US 8642326 B1 omhandler et system for å produsere og høste alger i en reaktor. Systemet omfatter, i tillegg til en overdekket reaktortank, en turbulatorfor innmiksing av C02 i innløpsvannet, ledeplater med integrert lys som sørger for bevegelse i reaktoren, avløpsrenner for høsting, en flottør som måler nivået i reaktortanken samt et devanningsanlegg for høstede alger. Den overdekte reaktoren har også systemer for utventilering av dannet oksygen.

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

Disse systemene krever særdeles store arealer og blir svært kostbare. Videre vil de være særdeles dyre å holde i drift på grunn av rengjøring og vedlikehold. De blir også svært så kompliserte i oppbygging og lite effektive. I tillegg vil de 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 at mikrolager skal vokse i antall.

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

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

I tillegg tar man sikte på å lukke reaktoren inn med et lukket rom i glassmateriale eller som slipper 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 til farmasøytisk industri. I tillegg tar man sikte på å utnytte avfall fra oppdrettsanlegg på en enkel måte og samtidig som det kan utvinnes komprimert oksygen fra algeproduksjonen.

Dette kan løses ved at reaktorlokket er tett, men at man sørger for en utnyttelse av det oksygen som utskiller fra algeproduksjonen. Dette kan skje ved at huset eller lokket er tilsluttet en vifte med et lukket rørsystem istedenfor å slippe oksygen ut i atmosfæren.

Man kan da bringe oksygen til for eksempel 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 mot oksygen på flasker.

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

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

Videre kan det i følge oppfinnelsen 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 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 vedlikeholds vennlig 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 henhold til oppfinnelsen sikre at alle brannforskrifter enkelt kan tilfredsstilles, samtidig som man etterstreber å få en ergonomisk funksjonell løsning for kontroll av selve algeproduksjonen og prosessen rundt denne.

Ytterligere er det i følge oppfinnelsen en vesentlig fordel at innhøstingsrenne er så stor som mulig i ytterkant 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 avvanningsenheter i form av en dekanter, sentrifuge og eventuelt også en presse for ytterligere å kunne separere ut ren algeolje som mettet omega 3 syre og som haren høyere pris enn selve algebiomassen.

Algebiomassen kan ytterligere anvendes som jetfuel og dyrefor.

Overnevnte formål oppnås med en bioreaktor for produksjon og innhøsting av mikroalger, omfattende et reaktorbasseng i form av en tank innrettet for mottak av C02 og vann, samt alger, og som er utstyrt med minst et avløp for innhøstet algebiomasse, kjennetegnet ved at reaktorbassenget omfatter en roterende bom utstyrt med en eller flere vippbare blandegrinder og innhøstingsgrinder.

Alternative utførelser er gitt i respektive uselvstendige krav.

Nevnte blandegrinder og innhøstingsgrinder kan være vippbare og innrettet for parkering i en posisjon over vannet i reaktorbassenget.

Den roterende bommen er fortrinnsvis utstyrt med flere armer, der nevnte blandegrinder og innhøstingsgrinder er montert på respektive armer. Alternativt kan nevnte blandegrinder og innhøstingsgrinder være montert på samme arm.

En lagerpakke kan være sentralt montert i en gangbro som strekker seg over reaktorbassenget, og der den roterende bommen er opphengt over reaktorbassenget i lagerpakken.

Videre kan den roterende bommens ender være er utstyrt med motorisert drivhjul som ruller på et øvre horisontalt flateparti tilstøtende reaktorbassenget.

Innhøstingsgrindene er fortrinnsvis utformet som en fin grind eller rist for å slippe gjennom vann men ikke algemasse, og kan omfatte en nedre del som "skraper" mot reaktorbassengets bunn for å dra med seg algemasse.

Blandegrindene er fortrinnsvis utformet som en grov rist for å slippe gjennom vann og algemasse, og er innrettet til å blande eller om røre algemassen i reaktorbassenget.

Blandegrindene kan være utstyrt med en kost eller lignende på en nedre del, og eventuelt på en sidekant, for rengjøring av reaktorbassengets bunn og sidevegg. Videre kan blandegrindene være utstyrt med et antall diffusorer for injeksjon av inert luft i vannet i reaktorbassenget, der den inerte luften er vekstfremmende for algebiomassen.

Reaktorbassenget kan omfatte en eller flere hellende innhøstingsrenner, og som strekker seg fra et område tilstøtende senter av reaktorbassenget og ut og forbi den ytre omkretsen til reaktorbassenget, der innhøstet algebiomasse er innrettet til å renne ut gjennom innhøstingsrennen og til en oppsamlingstank.

Innhøstingsrennen kan omfatte et forhøyet parti i et område tilstøtende vannflaten i reaktorbassenget, der i forkant av innhøstingsrennen et første parti av bunnen i reaktorbassenget løper skrått eller buet oppover til innhøstingsrennen, og etter innhøstingsrennen løper et andre parti buet nedover til bunnen igjen.

En ramme for lys kan være montert til bommen og drives rundt sammen med denne, hvor det til lysrammen er montert et antall lys i form av lysstaver som henger ned i reaktorbassenget for å stimulere algeproduksjon.

Videre kan reaktorbassenget være dekket at et tak eller lokk slik at det frembringes et lukket rom over reaktorbassenget, der taket er gjennomsiktig og laget av plast eller glass for å slippe gjennom lys som stimulerer algeproduksjonen.

Bioreaktoren kan være montert i en flytende konstruksjon, og som er utstyrt med en flytekrage slik at konstruksjonen er innrettet til å flyte i eller på en vannflate, samt at den flytende konstruksjonen inneholder pumper og annet utstyr for drift av bioreaktoren.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av de vedlagte figurer, hvori: Figur 1 viser en flytende konstruksjon med en bioreaktor i følge oppfinnelsen.

Figur 2 viser et delvis snitt gjennom konstruksjonen vist i figur 1.

Figur 3 viser nærmere bioreaktoren vist i figur 2.

Figur 4 viser et riss av en lukket bioreaktor i følge oppfinnelsen, sett fra oversiden. Figur 5-7 viser nærmere detaljer ved bioreaktoren i følge oppfinnelsen, sett fra oversiden. Figur 8-9 viser blandegrinder som inngår i bioreaktoren i følge oppfinnelsen. Figur 10-11 viser innhøstingsgrinder som inngår i bioreaktoren i følge oppfinnelsen. Figur 12 viser et nærmere utsnitt av en blandegrind montert i reaktorbassenget.

Som vist i figur 1 omfatter en utførelse av oppfinnelsen en flytende konstruksjon 10, og som gjerne er utstyrt med en flytekrage 12, slik at konstruksjonen er innrettet til å flyte i eller på en vannflate 14. For forankring kan flytekragen 12 være utstyrt med forankringsliner 16 som løper ned i vannet til et forankringspunkt (ikke vist). Den flytende konstruksjonen 10 kan således være forankret på tilsvarende måte som et vanlig kjent flytende oppdrettsanlegg. Den flytende konstruksjonen 10 kan videre omfatte en eller flere kaier 18,20 der et fartøy kan fortøyes, og som kan inneholde pumper og annet utstyr for drift av en bioreaktor 30 montert i den flytende konstruksjonen.

Bioreaktoren 30 er vist nærmere i figur 2, og omfatter et reaktorbasseng 32 med sidevegg 34 og bunn 36 slik at det dannes en vannfylt tank. Med uttrykket "bioreaktor" må det forstås reaktorbasseng og tilhørende pumper og utstyr for driften av algeproduksjonen, samt annet utstyr. Reaktorbassenget 32 er fylt med vann til

ønsket nivå, det være seg høyere, lavere eller tilsvarende som omliggende vannflate 14, og er koblet til en inntaksledning 40 for tilførsel av vann. Vannet kan pumpes opp ved hjelp av en pumpe 42 og ledes videre til et filtersystem 44. Deretter ledes vannet til et produksjonsanlegg 46 for tilførsel av basisalgekultur, dvs. startalger, og som

ledes videre til reaktorbassenget 32. Pumpen 42, eller pumpene, og filtersystemet 44 kan være plassert i en nedre del av kaien 18, mens produksjonsanlegget 46 kan være plassert i et hus 48 på samme kai 18.

Over reaktorbassenget 32 løper fortrinnsvis et antall gangbroer 24, og som møtes i et sentralt punkt over reaktorbassenget. I det sentrale punktet kan det være plassert et sentralt kontrollrom 22. Gangbroene og kontrollrommet sikrer en oversiktlig og ergonomisk drift av bioreaktoren. Vann og alger som tilføres reaktorbassenget 32 ledes fra produksjonsanlegget 46 via ledninger 50 eller rør montert på gangbroen 24, eller vann direkte fra pumpen 42 og filtersystemet 44 via ledningen(e) 50 til reaktorbassenget 32.

Gangbroen 24, eller mer spesifikt i det sentrale punktet der gangbroene møtes, vil også fungere som opplagring av en roterende bom 54, der bommen er opplagret i en lagerpakke 52. For drift av bommen 54 kan lagerpakken 52 være motorisert, men mer foretrukket er bommens ender 56 utstyrt med motorisert drivhjul 58 som ruller på et øvre horisontalt flateparti 38 tilstøtende reaktorbassenget 32. Dette gjør konstruksjonen svært enkel å bygge ved at lagerpakken 52 kan ha en svært liten diameter og bommen 54 er støttet og blir drevet rundt i en kontrollert hastighet. Vann og eventuelt alger som tilføres gjennom ledningen 50 kan via lagerpakken 52 fordeles i reaktorbassenget 32. Tilsvarende kan også gjødsel eller næringssalter tilføres via lagerpakken 52. Lagerpakken 52 kan videre omfatte en elektrisk slepering for overføring av elektrisk strøm til et antall blandegrinder 60 og innhøstingsgrinder 62 montert til den roterende bommen 54. Blandegrindene 60 og innhøstingsgrindene

62 skal forklares mer inngående senere.

Figur 4 viser den flytende konstruksjonen 10 med bioreaktoren 30 sett fra oversiden, og som det fremgår har en sirkulær form i den viste utførelsen. Med en roterende bom 54 er det foretrukket at reaktorbassenget 32 er sirkulært, men reaktorbassenget kan naturligvis også ha andre former. Gangbroene 22 møtes dermed som vist i senter av sirkelformen, og der som nevnt kontrollrommet 22 kan være plassert. Reaktorbassenget 32 er fortrinnsvis dekket at et tak 26 eller lokk slik at det frembringes et lukket rom over reaktorbassenget, hvilket gjør slik at reaktorbassengets bunn 36, vegg 34 og tak 26 frembringer et lukket rom. Taket 26 er helst gjennomsiktig og laget av plast eller glass, for å slippe gjennom lys som stimulerer algeproduksjonen. Ved at det gjennomsiktige taket 26 er montert så lavt som mulig og fortrinnsvis i nivå under gangbroen 24 og kontrollrom 22, gjør dette løsningen i følge oppfinnelsen svært lavtflytende i sjøen 14, som igjen er en fordel rent estetisk samt en betydelig billigere løsning i tillegg til at produksjonen skjer på en miljøvennlig og ren måte. Ytterligere kreves det mindre vedlikehold med dette utførelseseksemplet. Ytterligere utsettes dette utførelseseksempeletfor mindre vindkrefter som kan forenkle forankringen av denne og utvide området hvor produksjonen kan foregå.

Taket 26 kan være utstyrt med utluftingsluker i tilfellet utsugingsvifter 84 stopper eller det oppstår for høyt oksygennivå i forhold til myndighetenes krav eller andre krav. Da kan disse lukene være hengslet og kunne åpnes automatisk ved en vrimotor som åpner utluftingslukene ved for høye oksygennivåer. Dette sikrer en eksplosjonsfri bioreaktor som dermed kan få en generell godkjennelse med henhold til eksplosjonssikkerhet. Viften 84 kan være elektrisk drevet av en motor.

Den roterende bommen 54 kan (som vist i figur 3) ha to armer. I en mer foretrukket utførelse, slik som eksempelvis vist i figur 5 og 6, kan bommen omfatte flere armer, i dette tilfellet tre armer 54a,54b,54c, der alle armene er opplagret som forklart i lagerpakken 52 og drives rundt av drivhjulene 58. Ved bruk av flere armer sikres en jevnere og bedre blanding av algemassen i reaktorbassenget 32, samt en hurtigere og bedre innhøsting av algemassen.

Som vist i figur 4 og 7, og for så vidt figur 3, kan en ramme 28 for lys være montert til bommen 54 (eller bommens armer 54a,54b,54c) og drives rundt sammen med denne. Rammen 28 er fortrinnsvis montert over bommen 54, men under gangbroen(e) 24. Rammen kan også være montert under bommen 54. Rammen 28 kan omfatte et antall sirkulære ringer, der ringene er montert radialt utenfor hverandre med stadig økende diameter. Rammen 28 kan imidlertid om ønskelig være selvstendig opplagret i lagerpakken 52 og drives rundt på egenhånd uavhengig av bommens 54 rotasjon.

Til lysrammen 28 er et antall lys montert for å stimulere algeproduksjon i reaktorbassenget 32. Lysene kan være i form av lysstaver 64 som henger ned i reaktorbassenget 32. Lys kan også være montert på blandegrindene 60.

For innhøsting av algemasse omfatter reaktorbassenget 32 fortrinnsvis en eller flere innhøstingsrenner 70, i den viste utførelsen en renne. Innhøstingsrennen 70 strekker seg helst fra et område tilstøtende senter av reaktorbassenget 32 og radialt ut og forbi den ytre omkretsen til reaktorbassenget 32, og gjerne med et stadig økende tverrsnitt. Innhøstingsrennen 70 er videre eksempelvis plassert på et forhøyet parti 72 til reaktorbassengets 32 bunn, og slik at en øvre del av innhøstingsrennen 70 ligger i en overflatesone 32a i bassenget 32. Innhøstingsrennen 70, eller bunnen til innhøstingsrennen, skrår eller heller radialt utover, ut og forbi den ytre omkretsen til reaktorbassenget 32, og ender opp i en oppsamlingstank 74. På denne måten kan det oppnås en svært fleksibel og effektiv produksjon og innhøsting av algebiomassen i en og samme enhet. Ytterligere effektiv blir innhøstingen ved at rennen 70 er svakt hellende utover og nedover fra senter og at rennen deretter er vinklet innover, slik som vist i figur 6. På denne måten kan algebiomassen renne fritt utover og nedover i innhøstingsrennen 70, og ned i oppsamlingstanken 74, som igjen kan stå i tilknytning til en pumpe og/eller sentrifuge og/eller dekanter 76. En presse 78 kan benyttes for å avvanne algebiomassen og samtidig separere ut ren algeolje som kan lagres i en nedsenkbar tank 90. Samtidig kan det produsere algerestbiomasse som kan transporters til og lagres i en tank 80 via en ledning 80a. Dette kan i og for seg være en pumpeledning for strømning eller være en transportskrue. Overskuddsbiomasse kan ytterligere pumpes i retur til reaktorbassenget 32 via ledningene 82 for å brukes på nytt i algeproduksjonen. På denne måten kan det produseres et ettertraktet produkt i form av algeolje som er høyere priset og der produksjonen blir særdeles effektiv der ikke noe algekultur går til spille.

Som nevnt omfatter foreliggende oppfinnelse et antall blandegrinder 60 og et antall innhøstingsgrinder 62 montert til den roterbare bommen 54, eller mer spesifikt armene 54a,54b,54c. Innhøstingsgrindene 62 er i figurene 10 og 11 vist illustrativt festet til bommen 54, og omfatter en grind, rist, eller lignende som er vippbart montert til bommen 54 i et opplagringspunkt 62a. Innhøstingsgrindene 62 kan være vippbare og parkeres i en øvre stilling over vannet i reaktorbassenget, ved hjelp av en motor, sylinder eller tannhjul/tannstang system som kan styres fra eksempelvis kontrollrommet 22. Innhøstingsgrindene 62 kan som illustrert være utformet med en L-form eller lignende med en nedre del 63 som "skraper" mot reaktorbassengets 32 bunn for å dra med seg algemasse. Den resterende delen av innhøstingsgrinden er videre innrettet til å fange opp og ta med seg algemasse, men er helst utformet slik at den kun slipper gjennom vann men ikke algemasse, og kan av den grunn være utstyrt med eksempelvis et finmasket nett eller rist. Innhøstingsgrinden 62 kan bestå av en eller flere grinder, og være anordnet langs hele eller deler av bommens 54 lengde.

Innhøstingsgrindene 62 benyttes følgelig for å lede algemasse til innhøstingsrennen 70. For å forenkle dette arbeidet kan gjerne et område på hver side av innhøstingsrennen 70 omfatte det forhøyete partiet 72, så som partiene 72a,72b vist i figur 10 og11. I forkant av innhøstingsrennen 70 løper det første partiet 72a av bunnen 36 i reaktorbassenget 32 skrått eller buet oppover til innhøstingsrennen 70. Linjen 32a illustrerer vannivå i reaktorbassenget. Etter innhøstingsrennen 70 løper det andre partiet 72b buet nedover til bunnen 36 igjen. Figur 10 illustrerer de forhøyete partiene 72a,72b nær senter av reaktorbassenget 32, mens figur 11 illustrerer de forhøyete partiene 72a,72b perifert fra senter av reaktorbassenget 32. For at ikke innhøstingsgrindene 62 skal falle ned i eller hekte seg fast i innhøstingsrennen 70, er innhøstingsrennen på oversiden fortrinnsvis utstyrt med en grov rist, føringsstag, eller lignende som den nedre delen 63 av innhøstingsgrindene 62 kan gli over.

Innhøstingsgrindene 62 kan når de ikke er i bruk være parkert i en øvre stilling, slik som vist i figur 9.

Blandegrindene 60 er i figurene 8 og 9 vist illustrativt festet til bommen 54, og omfatter en grind, rist, eller lignende som er vippbart montert til bommen 54 via et opplagringspunkt 60a. Blandegrindene 60 kan være vippbare og parkeres i en øvre stilling over vannet i reaktorbassenget, ved hjelp av en motor, sylinder eller tannhjul/tannstang system som kan styres fra eksempelvis kontrollrommet 22, tilsvarende som innhøstingsgrindene 62, og kan som illustrert være utformet med en L-form eller lignende med en avbøyd nedre del 61 mot reaktorbassengets 32 bunn for å blande eller omrøre algemasse i reaktorbassenget 32. Den resterende delen av blandegrinden er videre innrettet til å blande eller omrøre algemassen, og er utformet slik at den slipper gjennom vann og algemasse. Blandegrindene 60 kan av den grunn være utstyrt eller utformet som en grov rist, slik som vist i figur 3 eller 12, og også ha en rett form.

Blandegrindene 60 og innhøstingsgrindene 62 kan være vippbar montert til respektive deler av bommen 54 eller armene 54a,54b,54c, slik at et antall blandegrinder 60 er montert på en arm, mens et antall innhøstingsgrinder 62 er montert på en annen arm. Grindene 60,62 som ikke er i bruk er vippet opp. Alternativt kan et antall blandegrinder 60 og et antall innhøstingsgrinder 62 være montert på samme arm eller bom. I sistnevnte tilfelle kan innhøstingsgrindene 62 vippes opp, slik som vist i figur 8 og 9, mens blandegrindene 60 er i bruk. Omvendt kan blandegrindene 60 vippes opp, gjerne motsatt vei av innhøstingsgrindene, og innhøstingsgrindene 62 slippes ned i reaktorbassenget 32 for innhøsting av algemassen som tidligere forklart, mens blandegrindene 60 er vippet opp.

Blandegrindene 60 kan også være utstyrt med en kost 65 på en nedre del og eventuelt på sin sidekant, slik at reaktorbassengets 32 bunn og sidevegg 34 kan rengjøres kontinuerlig og dermed utgjøre en mer eller mindre vedlikeholdsfri løsning. På denne måten kan produksjonen skje både dag og natt på en mer eller mindre helautomatisk prosess og ved at selve reaktorbassenget ikke trengs tappes ned eller rengjøres manuelt.

Blandegrindene 60 kan videre være utstyrt med dyser/diffusorer 66 for injeksjon av luft i reaktorbassenget 32. Luften som injiseres i reaktorbassenget 32 kan være inert luft, dvs. luft med redusert oksygeninnhold, og som pumpes inn ved hjelp av en luftpumpe (ikke vist). Blandegrindene 60 kan også være utstyrt med omrøringsmidler i form av eksempelvis propellignende innretninger 68 for å øke algeproduksjonen. Slik sørger omrøringen for sirkulasjon hele døgnet og hindrer sedimentering av algebiomassen i reaktoren.

Det finnes i hovedsak tre ulike teknologier som benyttes til produksjon av inert luft: Membranteknologi, PSA-teknologi (pressure swing absorption) og VSA-teknologi (Vacuum Swing Adsorption). Inertluftgeneratoren, uansett type teknologi, skiller ut oksygen fra vanlig luft. Den gjenværende oksygenfattige inert luften tilføres/doseres inn i bioreaktoren 30. Bioreaktoren 30 kan gjennom luftpumpe gi omrøring og gjennomlufting av mikroalgekulturen ved å tilføre inert luft (ultraren luft) sammenhengende etter behov via diffusorer 66 montert på blandegrindene 60 eller i bunn av reaktorbassenget 32 slik at oksygeninnholdet holdes innenfor gitte minimum/maksimum grenseverdier for inert luft. Oksygenet som skapes under fotosyntesen i reaktorbassenget 32 er i utgangspunktet et biprodukt. Inert luft brukt i en bioreaktor 30 for å øke tilveksten av algebiomasse er hensiktsmessig dersom bortfall av oksygen er byggende eller vekstfremmende. Enzymet Rubisco regulerer opptaket av C02 og virker best ved lave temperaturer. Dette indikerer at nordlige/arktiske diatoméer egner seg særlig godt knyttet til «karbonfangst». Kort sakt, er det enzymet rubisco som tar opp både C02 og 02. For å oppnå hurtig og stort C02 opptak er det derfor viktig at mikroalgene tar opp relativt lite 02 i forhold til karbondioksid C02. Dette betyr at nordlige algearter som er tilpasset lave temperaturer er mer effektive til å absorbere C02 enn (sørlige) arter, som vokser ved høyere temperaturer. Dette forsterkes igjen av alge-Rubisco effektivitet som karbondioksid binder. Bruk av inert luft kan dermed gi høyere tilvekst av alger.

På denne måten oppnår man en kontinuerlig og fleksibel produksjon og innhøsting og som kan automatiseres og styres kontrollert og kontinuerlig. Ved å høste en del av kulturen og etterfylle med nytt vekstmedium kan man holde kulturen i den vekstfasen som gir maksimalt utbytte. Prosessen kan også gjøres kontinuerlig ved å pumpe inn vekstmedium og høste algene i utløpet fra kulturen i bioreaktoren 30. På denne måten kan man i prinsippet oppnå en konstant produksjon gjennom ubegrenset tid. Ved at algene holdes i samme vekstfase hele tiden vil også algebiomassens sammensetning og kvalitet være relativt konstant. Produksjonsanlegget 46 kan også bruke inert luft i egen dyrkningsstasjon/marin biobank for etterfylling av marine mikroorganismer i reaktorbassenget 32. Det kan i dyrkningsstasjon benyttes dyrkningskar som får løpende tilførsel av ultraren inert luft for å fremme veksthastigheten. Når det oppnås full metning i karet pumpes algekulturen ut i reaktoren. Dyrkningsstasjons produksjon skjer under optimal næringsmetning og kan kjøre kontinuerlig kultur som har en fortynningshastighet som balanserer uttaket av algebiomassen.

Som nevnt kan bioreaktoren 30 være utstyrt med utsugingsvifter 84. Disse kan også benyttes for utsug av utskilt oksygengass fra bioreaktoren, og ledes via en rørledning 86 til en kompressor 88 og eventuelt via en oksygengenerator og som komprimerer det frie oksygenet til høyt trykk og som kan lagres i en trykktank 87 (figur 7) for senere påfylling i gassflasker som igjen kan brukes til oksygen for f. eks. oppdrettsanlegg langs kysten. Kompressoren 88 kan være omsluttet av en kjøler hvis kjølevann er koblet til sjøvannsinntaksledningen 40 og som dermed sørger for at sjøvannet som blir pumpet inn i reaktoren 30 ikke blir underkjølt som igjen kan skade verdien på algeproduksjonen. På denne måten kan man oppnå både en produksjon og magasinering av komprimert oksygen og varme opp sjøvannet som tas inn.

Den nedsenkbare tanken 90 for oppbevaring av produsert algebiomasse kan som vist omfatte en flytekrage 92 som gir oppdrift og være forankret til sjøbunnen via en kabel 96 og et forankringselement 94. Tanken 90 kan videre være forbundet med algeproduksjonsanlegget i kaien 20 via ledninger 98a,98b for mottak og eksport av algebiomasse.

Claims

1. Bioreaktor (30) for produksjon og innhøsting av mikroalger, omfattende et reaktorbasseng (32) i form av en tank innrettet for mottak av C02 og vann, samt alger, og som er utstyrt med minst et avløp for innhøstet algebiomasse, karakterisert vedat reaktorbassenget (32) omfatter en roterende bom (54) utstyrt med en eller flere vippbare blandegrinder (60) og innhøstingsgrinder (62).

2. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat nevnte blandegrinder (60) og innhøstingsgrinder (62) er vippbare og innrettet for parkering i en posisjon over vannet (32a) i reaktorbassenget (32).

3. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den roterende bommen (54) er utstyrt med flere armer (54a,54b,54c), der nevnte blandegrinder (60) og innhøstingsgrinder (62) er montert sammen på respektive armer.

4. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den roterende bommen (54) er utstyrt med flere armer (54a,54b,54c), der nevnte blandegrinder (60) og innhøstingsgrinder (62) er montert separat på respektive armer.

5. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat en lagerpakke (52) er sentralt montert i en gangbro (24) som strekker seg over reaktorbassenget (32), og at den roterende bommen (54) er opphengt over reaktorbassenget (32) i lagerpakken (52).

6. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den roterende bommens (54) ender (56) er utstyrt med motorisert drivhjul (58) som ruller på et øvre horisontalt flateparti (38) tilstøtende reaktorbassenget (32).

7. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat innhøstingsgrindene (62) er utformet som en fin grind eller rist for å slippe gjennom vann men ikke algemasse, og omfatter en nedre del (63) som "skraper" mot reaktorbassengets (32) bunn for å dra med seg algemasse.

8. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat blandegrindene (60) er utformet som en grov rist for å slippe gjennom vann og algemasse, og er innrettet til å blande eller omrøre algemassen i reaktorbassenget (32).

9. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat blandegrindene (60) er utstyrt med en kost (65) eller lignende på en nedre del, og eventuelt på en sidekant, for rengjøring av reaktorbassengets (32) bunn og sidevegg.

10. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat blandegrindene (60) er utstyrt med et antall diffusorer (66) for injeksjon av inert luft i vannet i reaktorbassenget (32), der den inerte luften er vekstfremmende for algebiomassen.

11. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat reaktorbassenget (32) omfatteren eller flere i radial retning, hellende innhøstingsrenner (70), og som strekker seg fra et område tilstøtende senter av reaktorbassenget (32) og ut og forbi den ytre omkretsen til reaktorbassenget (32), der innhøstet algebiomasse er innrettet til å renne ut gjennom innhøstingsrennen (70) og til en oppsamlingstank (74).

12. Bioreaktor i samsvar med krav 11,karakterisert vedat innhøstingsrennen (70) omfatter et forhøyet parti (72) i et område tilstøtende vannflaten i reaktorbassenget (32), der i forkant av innhøstingsrennen (70) et første parti (72a) av bunnen (36) i reaktorbassenget (32) løper skrått eller buet oppover til innhøstingsrennen (70), og etter innhøstingsrennen (70) løper et andre parti (72b) buet nedover til bunnen (36) igjen.

13. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat en ramme (28) for lys er montert til bommen (54) og drives rundt sammen med denne, hvor det til lysrammen (28) er montert et antall lys i form av lysstaver (64) som henger ned i reaktorbassenget (32) for å stimulere algeproduksjon.

14. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat reaktorbassenget (32) er dekket at et tak (26) eller lokk slik at det frembringes et lukket rom over reaktorbassenget, der taket (26) er gjennomsiktig og laget av plast eller glass for å slippe gjennom lys som stimulerer algeproduksjonen.

15. Bioreaktor i samsvar med krav 1,karakterisert vedat bioreaktoren (30) er montert i en flytende konstruksjon (10), og som er utstyrt med en flytekrage (12) slik at konstruksjonen er innrettet til å flyte i eller på en vannflate (14), samt at den flytende konstruksjonen (10) inneholder pumper og annet utstyr for drift av bioreaktoren (30).