PL224183B1 - Fotobioreaktor - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest fotobioreaktor przeznaczony do hodowli mikroorganizmów w zewnętrznych warunkach panujących w środowisku naturalnym.

Wynalazek dotyczy budowy specjalistycznego sprzętu do prowadzenia hodowli mikroorganizmów w tym zwłaszcza alg, zarówno w systemie ciągłym dla potrzeb przemysłowych jak i nieciągłym oraz okresowym dla potrzeb naukowo-badawczych.

Znane są z literatury przedmiotu liczne rozwiązania konstrukcyjne bioreaktorów.

Znany jest z opisu patentowego US-PS 4 952 511 fotobioreaktor, przeznaczony do wykorzystywania do hodowli mikroorganizmów fotosyntetyzujących, a w szczególności mikroalg. Zbudowany według tego wynalazku fotobioreaktor składa się ze zbiornika, w którego wnętrzu rozciągnięta jest komora świetlna, oraz z pojedynczej lampy o wysokim natężeniu światła oświetlającej komorę świetlną. Każda komora zbiornika wyposażona jest w jedną ścianę przezroczystą oraz w urządzenie do równomiernego rozpraszania światła poprzez przezroczystą ścianę.

Inne znane rozwiązanie fotobioreaktora według zgłoszenia patentowego WO2011090330 zawiera zbiornik hodowlany służący do hodowli mikroorganizmów fotosyntetyzujących, z wielofunkcyjnym systemem rurek wlotowych i wylotowych do i ze zbiornika. Fotobioreaktor według tego wynalazku ma pojemnik reakcyjny wykonany z przezroczystej folii, dzięki czemu jest przepuszczalny dla światła. Rozwiązanie to jest korzystne ekonomicznie dzięki możliwości łatwego montażu w miejscach, w których jest produkowany odpadowy dwutlenek węgla zapewniający mikroorganizmom optymalny wzrost.

Znany jest również z innego zgłoszenia patentowego WO2009087567 fotobioreaktor przeznaczony do hodowli mikroorganizmów, którego charakterystycznym elementem jest transparentny zbiornik zapewniający dostęp do promieniowania słonecznego, mający liczne elementy elastyczne, które stanowią jego podparcie w czasie wydzielania gazu z hodowli i rozprężania całego układu.

Znane i opisane rozwiązania realizujące zadanie hodowli mikroorganizmów fotoautotroficznych (głównie mikroalg) przy użyciu fotobioreaktorów o różnych konstrukcjach, zawsze jednak zawierających jako element podstawowy transparentny do promieniowania świetlnego zbiornik, mimo że spełniają postawione przed nimi zadania, wykazują jednak szereg wad.

Powszechnie przemysłowo stosowane płaskie fotobioreaktory używane na zewnątrz to znaczy w warunkach naturalnego otoczenia, ze względu na swoją konstrukcję charakteryzującą się prostopadłym ułożeniem najdłuższego boku zbiornika bioreaktora w stosunku do płaszczyzny podłoża na którym stoją, bądź też stałym nie dającym się płynnie zmieniać kątem nachylenia w stosunku do tej płaszczyzny, nie pozwalają na osiągniecie maksymalnej wydajności produkcji suchej biomasy wyrażonej jako g/L/h [g suchej masy/na jednostkę powierzchni/na czas ekspozycji] w trakcie doby, gdyż nie zapewniają optymalnego kąta padania promieni słonecznych podczas całej słonecznej fazy dnia, a to z kolei przekłada się na obniżone tempo fotosyntezy i tym samym na ilość gotowego produktu (to jest suchej biomasy bądź ekstraktu wydobywanego z tej suchej masy). Jest to szczególnie istotne w przypadku organizmów, które wymagają intensywnego naświetlenia podczas całego dnia lub lokalizacji fotobioreaktora na szerokości geograficznej o niskim dobowym natężeniu światła jak na przykład Polska.

Analogicznie również znane i stosowane obecnie fotobioreaktory nie pozwalają na zachowanie optymalnych warunków naświetlenia dla znajdującej się w nich fotoautotroficznej biomasy w przypadku zbyt intensywnego naturalnego naświetlenia i nie pozwalają na sterowanie natężeniem światła padającego na powierzchnię fotobioreaktora. W przypadku zbyt intensywnego natężenia oświetlenia dochodzi w znanych rozwiązaniach do zahamowania wzrostu biomasy z powodu zbyt dużego natężenia światła (fotoinhibicja), co bezpośrednio przekłada się na wynik produktywności [g/L/h]. Jest to szczególnie istotne w przypadku hodowania organizmów wrażliwych na zbyt intensywne oświetlenie, które występuje w okresach okołopołudniowych.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie opracowania nowej konstrukcji fotobioreaktora pozwalającego na maksymalizację uzyskiwanego w nim wzrostu biomasy mikroorganizmów fotosyntetyzujących, a w szczególności mikroalg wyrażonej jako [g/L/h], oraz wtórnych produktów metabolicznych syntetyzowanych przez te organizmy, poprzez sterowaną programowo optymalizację doboru odpowiedniego kąta padania promieni słonecznych na powierzchnię fotobioreaktora, polegającą na zmianie kąta nachylenia do płaszczyzny terenu, oraz zmianie położenia w stosunku do kierunku padania promieni słonecznych.

Fotobioreaktor mający znany transparentny dla promieniowania słonecznego pojemnik reakcyjny wykonany z przezroczystego materiału z umieszczonym wewnątrz wielofunkcyjnym systemem

PL 224 183 B1 rurek wlotowych i wylotowych charakterystyczny tym według wynalazku, że stanowi go płaski prostokątny zbiornik reakcyjny, przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, osadzony na sztywnej ramie, zaopatrzonej w części środkowej w przegubowy uchwyt łączący ją z ruchomym w płaszczyźnie poziomej hakokształtnym wysięgnikiem. Jest on połączony z obrotowym korpusem osadzonym w umocowanej do sztywnej podstawy pionowej kolumnie, do której jest sztywno umocowane jarzmo siłownika, którego nurnik jest wolnym końcem osadzony za pośrednictwem górnego przegubu na górnej poprzecznicy wymienionej sztywnej ramy. We wnętrzu prostokątnego zbiornika reakcyjnego jest usytuowany kolektor wylotowy gazu technologicznego, zaopatrzony w dolotowy króciec z zaworem odcinającym, oraz jest usytuowana i będąca wymiennikiem ciepła, wężownica wypełniona płynem termo wymiennikowym. Na obrzeżu prostokątnego zbiornika reakcyjnego jest usytuowany w części dolnej króciec spustowy biomasy z zaworem odcinającym, a w części górnej króciec odpowietrznika, oraz przynajmniej dwa króćce dozowania świeżej pożywki biologicznej i inokulacji, zaopatrzone w odcinające zawory. Znajduje się tam również przynajmniej jeden czujnik kąta padania promieniowania słonecznego i przynajmniej jeden czujnik natężenia światła. Na tylnej powierzchni prostokątnego zbiornika reakcyjnego znajduje się przynajmniej jeden czujnik pomiarowy temperatury cieczy znajdującej się w zbiorniku i przynajmniej jeden czujnik pomiarowy liczby kwasowej pH, przyłączone do sterownika mikroprocesorowego, do którego są również dołączone sterowniki obydwu siłowników.

Istotnym jest według wynalazku, że całkowita grubość płaskiego prostokątnego zbiornika reakcyjnego, stanowi ułamek jego wysokości.

Istotnym jest według wynalazku, że sztywna rama płaskiego prostokątnego zbiornika reakcyjnego, jest usytuowana zwłaszcza w pobliżu połowy jego wysokości, oraz że jest usytuowana zwłaszcza na największej jego tylnej powierzchni.

Istotnym jest według wynalazku, że przegubowy uchwyt sztywnej ramy, jest zwłaszcza przegubem o jednym stopniu swobody obrotu, oraz że górny przegub nurnika siłownika, jest zwłaszcza przegubem o jednym stopniu swobody obrotu.

Istotnym jest według wynalazku, że górna poprzecznica sztywnej ramy, jest najkorzystniej usytuowana w pobliżu górnej poziomej krawędzi prostokątnego zbiornika reakcyjnego.

Istotnym jest według wynalazku, że jego siłownik jest zwłaszcza siłownikiem hydraulicznym.

Istotnym jest według wynalazku, że pionowa kolumna z jej obrotowym rdzeniem tworzą siłownik, zwłaszcza siłownik hydrauliczny.

Istotnym jest według wynalazku, że kolektor wylotowy gazu technologicznego jest zwłaszcza kolektorem drobno pęcherzykowym, oraz że kolektor wylotowy gazu technologicznego, jest zwłaszcza kolektorem dwutlenku węgla podawanego pod zwiększonym w stosunku do atmosferycznego ciśnieniem.

Istotnym jest według wynalazku, że prostokątny zbiornik reakcyjny, jest podzielony na sekcje, przy pomocy wewnętrznych przegród.

Istotnym jest według wynalazku, że sterownik mikroprocesorowy, jest sterownikiem programowalnym.

Istotnym jest według wynalazku, że wężownica wypełniona płynem termo wymiennikowym, jest przyłączona do zewnętrznej chłodnicy, wysterowywanej przepływowym zaworem odcinającym, oraz że jest przyłączona do zewnętrznego grzejnika wysterowywanego przepływowym zaworem odcinającym.

Istotnym jest według wynalazku, że elementy sterujące wężownicy wypełnionej płynem termo wymiennikowym, są przyłączone do sterownika mikroprocesorowego.

Istotnym jest według wynalazku, że prostokątny zbiornik reakcyjny przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest ukształtowany łukowo w osi pionowej, promieniem zatoczenia co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego poziomej krawędzi, lub jest ukształtowany łukowo w osi poziomej, promieniem zatoczenia co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego pionowej krawędzi, lub jest ukształtowany w postać czaszy kulistej wklęsłej, z promieniem co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego poziomej krawędzi.

Istotnym jest według wynalazku, że prostokątny zbiornik reakcyjny, przeźroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest zaopatrzony w szybę ze szkła organicznego.

Istotnym jest według wynalazku, że kolektor wylotowy gazu technologicznego jest mieszalnikiem powietrza atmosferycznego i dwutlenku węgla CO2.

PL 224 183 B1

Istotnym jest według wynalazku, że prostokątny zbiornik reakcyjny, przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest zaopatrzony w szybę o powierzchni anty refleksyjnej, zwłaszcza groszkowanej.

Istotnym jest według wynalazku, że sterownik mikroprocesorowy jest sterownikiem wyniesionym poza obręb fotobioreaktora.

Istotnym jest według wynalazku, że siłownik kąta pochylenia jest zwłaszcza siłownikiem hydraulicznym.

Istotnym jest według wynalazku, że w innych charakterystycznych wykonaniach siłownik kąta pochylenia, jest zwłaszcza siłownikiem śrubowym z obrotowym pierścieniem czynnym.

Fotobioreaktor według wynalazku pracujący w warunkach zewnętrznych to jest w naturalnym środowisku otoczenia, nadaje się do wykorzystania w dającej się programować i digitalizować hodowli mikroorganizmów, a w szczególności mikroalg, mających przede wszystkim zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu między innymi spożywczym, kosmetycznym, energetycznym, w oczyszczalniach ścieków lub paliwowym (przy wytwarzaniu biodiesla, lub paliwa lotniczego).

Dzięki temu że fotobioreaktor składa się przezroczystego zbiornika, z autonomicznego układu utrzymującego stałą temperaturę, stałe pH, oraz stałe objętościowe natężenie przepływu powietrza lub gazu technologicznego, oraz dzięki zastosowaniu automatycznego programowalnego systemu czujników, współpracującego mikroprocesorowym układem sterującym, sprzężonym z dwoma siłownikami (obrotu i kąta pochylenia), możliwe okazało się zaskakująco optymalne ustawienie kąta padania promieni słonecznych w czasie rzeczywistym na powierzchnię bioreaktora podczas całego słonecznego cyklu dziennego (to jest wodzenie za słońcem), począwszy od świtu aż do zmierzchu.

Wynalazek pozwala na takie ustawienie przedniej ścianki reaktora, aby nie dochodziło do odbicia padających promieni słonecznych od jej powierzchni. Zgodnie z prawami fizyki promieniowanie świetlne nie zostaje odbite od powierzchni transparentnego materiału na który pada, jeśli pada na niego pod kątem prostym. W przypadku rozwiązania według wynalazku, gdy główna powierzchnia fotobioreaktora jest ustawiona pod kątem prostym w stosunku do przeważającej części wiązki promieni słonecznych, dochodzi do praktycznie 100% przenikania promieni do wewnętrznej przestrzeni bioreaktora, co wpływa na zwiększenie dostępnej ilości energii świetlnej dla bytujących tam mikroorganizmów.

Wynalazek pozwala na fotoautotroficzną hodowlę mikroorganizmów zarówno w systemie ciągłym (co jest zalecane w systemach przemysłowych) jak i półciągłym oraz okresowym. Rozwiązanie pozwala na maksymalne wykorzystanie dostępnego dziennego światła, które pada na powierzchnię fotobioreaktora, co przekłada się odpowiednio na: tempo fotosyntezy, ilość biomasy/gotowego produktu, oraz na zmniejszenie kosztów całego procesu technologicznego. W praktycznym zastosowaniu wynalazek pozwala osiągnąć znacznie większą wydajność produkcji suchej masy wyrażonej jako [g suchej masy/L/h] w stosunku do znanych i wykorzystywanych w przemyśle rozwiązań.

Podniesienie wydajności produkcji biomasy przekłada się bezpośrednio na zwiększenie opłacalności produkcji samej biomasy czy też i ostatecznego produktu z niej otrzymywanego (np. biodiesel, karotenoidy). Podniesienie wydajności jest wynikiem zastosowania elektronicznego sterowanego programowo systemu do ustawiania zadanego optymalnego kąta padania promieni słonecznych na główną płaszczyznę bioreaktora podczas całego świetlnego cyklu dobowego (od świtu aż do zmierzchu).

Ponadto fotobioreaktor zapewnia zachowanie optymalnych warunków naświetlenia dla biomasy, która się w nim znajduje w przypadku zbyt intensywnego oświetlenia naturalnego. Dzięki temu nie zachodzi fotoinhibicja, czyli zahamowanie wzrostu z powodu zbyt dużego natężenia światła, który to problem występuje szczególnie w okresie około południowym, co przekłada się na ogólny wzrost produktywności [g suchej masy/L/h].

Wynalazek cechuje się obecnością systemu czujników, które mierzą kąt padania światła na przednią ścianę bioreaktora, a także jego intensywność. Te cechy czynią go urządzeniem zapewniającym optymalne warunki naświetlenia w środowisku naturalnym.

Zastosowanie opisanego rozwiązania skutkuje wzrostem produktywności z metra kwadratowego powierzchni gruntu, na której są umieszczone liczne baterie fotobioreaktorów, w stosunku do fotobioreaktorów tradycyjnych. Nie istnieje bowiem problem wzajemnego zacieniania się urządzeń i możliwe jest bardziej gęste upakowanie dostępnej powierzchni.

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, przedstawiającym fotobioreaktor w uproszczonym ujęciu perspektywicznym ukosem od tyłu.

PL 224 183 B1

Fotobioreaktor stanowi płaski prostokątny zbiornik reakcyjny 1, przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, osadzony na sztywnej ramie 2, zaopatrzonej w części środkowej w przegubowy uchwyt 3 łączący ją z ruchomym w płaszczyźnie poziomej hakokształtnym wysięgnikiem 4. Jest on połączony z obrotowym korpusem 5 osadzonym w umocowanej do sztywnej podstawy 6 pionowej kolumnie 7, do której jest sztywno umocowane jarzmo 8 siłownika 9. Nurnik 10 jest wolnym końcem osadzony za pośrednictwem górnego przegubu 11 na górnej poprzecznicy 12 sztywnej ramy 2. We wnętrzu prostokątnego zbiornika reakcyjnego 1 jest usytuowany kolektor wylotowy 13 gazu technologicznego, zaopatrzony w dolotowy króciec z zaworem odcinającym 14, oraz jest usytuowana i będąca wymiennikiem ciepła, wężownica 15 wypełniona płynem termo wymiennikowym. Na obrzeżu prostokątnego zbiornika reakcyjnego 1 jest usytuowany w części dolnej króciec spustowy biomasy 16 z zaworem odcinającym, w części górnej jest usytuowany króciec odpowietrznika 17, oraz znajdują się przynajmniej dwa króćce 18 dozowania świeżej pożywki biologicznej i inokulacji, zaopatrzone w odcinające zawory. Znajduje się tam również przynajmniej jeden czujnik kąta padania promieniowania słonecznego 19 i przynajmniej jeden czujnik natężenia światła 20, a nadto na tylnej powierzchni prostokątnego zbiornika reakcyjnego 1 znajduje się przynajmniej jeden czujnik pomiarowy temperatury 21 cieczy znajdującej się w zbiorniku i przynajmniej jeden czujnik pomiarowy 22 liczby kwasowej pH. Są one przyłączone do sterownika mikroprocesorowego 23, do którego są również dołączone sterowniki obydwu siłowników. Całkowita grubość płaskiego prostokątnego zbiornika reakcyjnego 1, stanowi ułamek jego wysokości. Sztywna rama 2 płaskiego prostokątnego zbiornika reakcyjnego 1, jest usytuowana zwłaszcza w pobliżu połowy jego wysokości, zwłaszcza na największej jego tylnej powierzchni.

Przegubowy uchwyt 3 sztywnej ramy 2, jest zwłaszcza przegubem o jednym stopniu swobody obrotu. Górny przegub 11 nurnika 10 siłownika 9, jest zwłaszcza przegubem o jednym stopniu swobody obrotu. Górna poprzecznica 12 sztywnej ramy 2, jest najkorzystniej usytuowana w pobliżu górnej poziomej krawędzi prostokątnego zbiornika reakcyjnego 1, którego siłownik 9 jest zwłaszcza siłownikiem hydraulicznym. Pionowa kolumna 7 wraz z jej obrotowym rdzeniem 5 tworzą siłownik, zwłaszcza siłownik hydrauliczny. Kolektor wylotowy 13 gazu technologicznego jest zwłaszcza kolektorem drobno pęcherzykowym i jest zwłaszcza kolektorem dwutlenku węgla podawanego pod zwiększonym w stosunku do atmosferycznego ciśnieniem. W niektórych wykonaniach prostokątny zbiornik reakcyjny 1, jest podzielony na sekcje, przy pomocy wewnętrznych przegród pionowych i lub poziomych. Sterownik mikroprocesorowy 23, jest sterownikiem programowalnym. Wężownica 15 wypełniona płynem termo wymiennikowym, jest przyłączona do zewnętrznej chłodnicy, wysterowywanej przepływowym zaworem odcinającym i jest przyłączona do zewnętrznego grzejnika wysterowywanego przepływowym zaworem odcinającym. Elementy sterujące wężownicy 15 wypełnionej płynem termo wymiennikowym, są przyłączone do sterownika mikroprocesorowego 23.

W niektórych przykładowych wykonaniach wynalazku prostokątny przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego zbiornik reakcyjny 1, jest ukształtowany łukowo w osi pionowej, promieniem zatoczenia co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego poziomej krawędzi, lub też jest ukształtowany łukowo w osi poziomej, promieniem zatoczenia co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego pionowej krawędzi, albo jest ukształtowany w postać czaszy kulistej wklęsłej, z promieniem co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego poziomej krawędzi.

W niektórych przykładowych wykonaniach wynalazku, prostokątny zbiornik reakcyjny 1, jest zaopatrzony w szybę ze szkła organicznego o powierzchni anty refleksyjnej, zwłaszcza groszkowanej.

W niektórych przykładowych wykonaniach wynalazku, kolektor wylotowy gazu technologicznego 13, jest mieszalnikiem powietrza atmosferycznego i dwutlenku węgla CO₂.

W niektórych przykładowych wykonaniach wynalazku sterownik mikroprocesorowy 23, jest sterownikiem wyniesionym poza obręb fotobioreaktora.

W niektórych przykładowych wykonaniach wynalazku siłownik kąta pochylenia 9, jest zwłaszcza siłownikiem hydraulicznym.

W niektórych innych przykładowych wykonaniach wynalazku siłownik kąta pochylenia 9, jest zwłaszcza siłownikiem śrubowym z obrotowym pierścieniem czynnym.

W przykładowym wykonaniu wynalazku płaski transparentny fotobioreaktor, ma długość ścieżki światła 10 cm oraz objętość roboczą około 35 l. Tak skonstruowany fotobioreaktor został umieszczony na następującej szerokości i wysokości geograficznej: +54° 29' 12.63, +18° 20' 34.82. Komora bioreaktora została wypełniona medium hodowlanym f/2, natomiast hodowanym mikroorganizmem była

PL 224 183 B1 mikroalga Chlorella vulgaris pozyskana z Kolekcji Kultur Glonów Bałtyckich Uniwersytetu Gdańskiego (CCBA). W celu skonfrontowania wydajności rozwiązania według wynalazku, skonstruowano i umieszczono obok siebie dwa identyczne fotobioreaktory. Oba bez systemu utrzymywania zadanego optymalnego kąta padania promieni słonecznych, z czego jeden stał pod kątem prostym do podłoża, a drugi był na stałe pochylony pod danym kątem do podłoża. Otrzymane wyniki dowiodły, że wynalazek znacznie przewyższa znane dotychczasowo przemysłowo stosowane rozwiązania. Otrzymana finalnie wydajność dla rozwiązania według wynalazku wynosiła 0,083 g suchej masy/L/h w porównaniu z bioreaktorem, który stał pod kątem prostym do płaszczyzny podłoża, dla którego wydajność wynosiła 0,055 g suchej masy/L/h.

Wykaz oznaczeń do opisu patentowego płaski prostokątny zbiornik reakcyjny przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego sztywna rama zbiornika reakcyjnego przegubowy uchwyt (3) łączący sztywną ramę z ruchomym w płaszczyźnie poziomej hakokształtnym wysięgnikiem hakokształtny wysięgnik sztywnej ramy obrotowy korpus siłownika obrotu sztywna podstawa urządzenia pionowa sztywna nieruchoma kolumna siłownika obrotu jarzmo mocowania siłownika pochylenia siłownik kąta pochylenia nurnik siłownika kąta pochylenia przegubu górny górna poprzecznica sztywnej ramy kolektor wylotowy gazu technologicznego dolotowy króciec z zaworem odcinającym gazu technologicznego będąca wymiennikiem ciepła, wężownica wypełniona płynem termo wymiennikowym króciec spustowy biomasy króciec odpowietrznika dwa króćce dozowania świeżej pożywki biologicznej i inokulacji, zaopatrzone w odcinające zawory czujnik kąta padania promieniowania słonecznego czujnik natężenia światła czujnik pomiarowy temperatury cieczy znajdującej się w zbiorniku czujnik pomiarowy liczby kwasowej pH cieczy znajdującej się w zbiorniku sterownik mikroprocesorowy

Claims (25)

1. Fotobioreaktor mający transparentny dla promieniowania słonecznego pojemnik reakcyjny wykonany z przezroczystego materiału z umieszczonym wewnątrz wielofunkcyjnym systemem rurek wlotowych i wylotowych, znamienny tym, że stanowi go płaski prostokątny zbiornik reakcyjny (1), przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, osadzony na sztywnej ramie (2), zaopatrzonej w części środkowej w przegubowy uchwyt (3), łączący ją z ruchomym w płaszczyźnie poziomej hakokształtnym wysięgnikiem (4), połączonym z obrotowym korpusem (5) osadzonym w umocowanym do sztywnej podstawy (6) pionowym rdzeniu (7), do którego jest sztywno umocowane jarzmo (8) siłownika (9), którego nurnik (10) jest wolnym końcem osadzony za pośrednictwem górnego przegubu (11) na górnej poprzecznicy (12) sztywnej ramy (2), przy czym we wnętrzu prostokątnego zbiornika reakcyjnego (1) jest usytuowany kolektor wylotowy (13) gazu technologicznego, zaopatrzony w dolotowy króciec z zaworem odcinającym (14), oraz jest usytuowana i będąca wymiennikiem ciepła, wężownica (15) wypełniona płynem termo wymiennikowym, natomiast na obrzeżu prostokątnego zbiornika reakcyjnego (1) jest usytuowany w części dolnej króciec spustowy biomasy (16) z zaworem odcinającym a w części górnej króciec odpowietrznika (17), oraz przynajmniej dwa króćce (18) dozowania świeżej pożywki biologicznej i inokulacji, zaopatrzone w odcinające zawory, jak również przynajmniej jeden czujnik kąta padania promieniowania słonecznego (19) i przynajmniej jeden czujPL 224 183 B1 nik natężenia światła (20), a nadto na tylnej powierzchni prostokątnego zbiornika reakcyjnego (1), znajduje się przynajmniej jeden czujnik pomiarowy temperatury (21) cieczy znajdującej się w zbiorniku i przynajmniej jeden czujnik pomiarowy (22) liczby kwasowej pH, przyłączone do sterownika mikroprocesorowego (23), do którego są również dołączone sterowniki obydwu siłowników.

2. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że całkowita grubość płaskiego prostokątnego zbiornika reakcyjnego (1), stanowi ułamek jego wysokości.

3. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że sztywna rama (2) płaskiego prostokątnego zbiornika reakcyjnego (1), jest usytuowana zwłaszcza w pobliżu połowy jego wysokości.

4. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że sztywna rama (2) płaskiego prostokątnego zbiornika reakcyjnego (1), jest usytuowana zwłaszcza na największej jego tylnej powierzchni.

5. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że przegubowy uchwyt (3) sztywnej ramy (2), jest zwłaszcza przegubem o jednym stopniu swobody obrotu.

6. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że górny przegub (11) nurnika (10) siłownika (9), jest zwłaszcza przegubem o jednym stopniu swobody obrotu.

7. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że górna poprzecznica (12) sztywnej ramy (2), jest najkorzystniej usytuowana w pobliżu górnej poziomej krawędzi prostokątnego zbiornika reakcyjnego (1).

8. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że jego siłownik (9) jest zwłaszcza siłownikiem hydraulicznym.

9. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że pionowa kolumna (7) z jej obrotowym korpusem (5) tworzą siłownik, zwłaszcza siłownik hydrauliczny.

10. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kolektor wylotowy (13) gazu technologicznego jest zwłaszcza kolektorem drobno pęcherzykowym.

11. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kolektor wylotowy (13) gazu technologicznego, jest zwłaszcza kolektorem dwutlenku węgla podawanego pod zwiększonym w stosunku do atmosferycznego ciśnieniem.

12. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że prostokątny zbiornik reakcyjny (1), jest podzielony na sekcje, przy pomocy wewnętrznych przegród.

13. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że sterownik mikroprocesorowy (23), jest sterownikiem programowalnym.

14. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że wężownica (15) wypełniona płynem termo wymiennikowym, jest przyłączona do zewnętrznej chłodnicy, wysterowywanej przepływowym zaworem odcinającym.

15. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że wężownica (15) wypełniona płynem termo wymiennikowym, jest przyłączona do zewnętrznego grzejnika wysterowywanego przepływowym zaworem odcinającym.

16. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy sterujące wężownicy (15) wypełnionej płynem termo wymiennikowym, są przyłączone do sterownika mikroprocesorowego (23).

17. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że prostokątny zbiornik reakcyjny (1), przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest ukształt owany łukowo w osi pionowej, promieniem zatoczenia co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego poziomej krawędzi.

18. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że prostokątny zbiornik reakcyjny (1), przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest ukształt owany łukowo w osi poziomej, promieniem zatoczenia co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego pionowej krawędzi.

19. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że prostokątny zbiornik reakcyjny (1), przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest ukształt owany w postać czaszy kulistej wklęsłej, z promieniem co najmniej kilkunastokrotnie większym od długości jego poziomej krawędzi.

20. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że prostokątny zbiornik reakcyjny (1), przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest zaopatrzony w szybę ze szkła organicznego.

21. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że kolektor wylotowy gazu technologicznego (13) jest mieszalnikiem powietrza atmosferycznego i dwutlenku węgla CO₂.

PL 224 183 B1

22. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że prostokątny zbiornik reakcyjny (1), przezroczysty w widmie widzialnym i nie widzialnym dla promieniowania słonecznego, jest zaopatrzony w szybę o powierzchni anty refleksyjnej, zwłaszcza groszkowanej.

23. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że sterownik mikroprocesorowy (23) jest sterownikiem wyniesionym poza obręb fotobioreaktora.

24. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że siłownik kąta pochylenia (9) jest zwłaszcza siłownikiem hydraulicznym.

25. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że siłownik kąta pochylenia (9) jest zwłaszcza siłownikiem śrubowym z obrotowym pierścieniem czynnym.