PT106754A

PT106754A - DISCS FOR THE PRODUCTION OF BIOMASS IN CULTURES OF PHOTOSYNTHETIC MICROORGANISMS AND METHOD FOR THE CULTURE OF PHOTOSYNTHETIC MICROORGANISMS

Info

Publication number: PT106754A
Application number: PT106754A
Authority: PT
Inventors: Jo O Carlos Esteves Lopes Navalho; Vítor Verdelho Vieira; Nuno Miguel Teixeira Cort Z De Noronha Coelho; Ana Paula Taboada Da Costa Santos Carvalho; Luís Filipe Amaro Da Costa; Vanessa Sofia Mendes Geraldes; Jaime Otero Páramo
Original assignee: A4F Algafuel S A; C M P Cimentos Maceira E Pataias S A
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-07-29

Abstract

O PRESENTE PEDIDO DESCREVE UM PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BIOMASSA EM CULTURAS DE MICRORGANISMOS FOTOSSINTÉTICOS, COM UTILIZAÇÃO DE DISCOS DE MATERIAL INERTE, DE ELEVADA RESISTÊNCIA, BAIXA DENSIDADE E ELEVADO PODER REFLECTOR DA RADIAÇÃO LUMINOSA INCIDENTE. O PRESENTE PEDIDO DESCREVE AINDA A CONSTITUIÇÃO DOS REFERIDOS DISCOS QUE PERMITEM QUE ESTES APRESENTEM UMA ELEVADA RESISTÊNCIA MECÂNICA, BAIXA DENSIDADE E UM ELEVADO PODER REFLECTOR DA RADIAÇÃO INCIDENTE.The present application describes a process of bioassay production in cultures of photostiny microorganisms, with the use of discs of inert material, high strength, low density and high reflecting power of the incident lightning radiations. THE PRESENT REQUEST DESCRIBES STILL CONSTITUTION OF THE DISCS THAT ALLOW THAT THESE PRESENT HIGH MECHANICAL RESISTANCE, LOW DENSITY AND A HIGH REFLECTIVE POWER OF THE INCIDENT RADIATION.

Description

DESCRIÇÃO "DISCOS PARA A PRODUÇÃO DE BIOMASSA EM CULTURAS DE MICRORGANISMOS FOTOSSINTÉTICOS E MÉTODO PARA A CULTURA DE MICRORGANISMOS FOTOSSINTÉTICOS"DISCLOSURES FOR THE PRODUCTION OF BIOMASS IN CULTURES OF PHOTOSYNTHETIC MICROORGANISMS AND METHOD FOR THE CULTURE OF PHOTOSYNTHETIC MICROORGANISMS "

Dominio técnico A presente invenção diz respeito ao método para a cultura de microrganismos fotossintéticos em reactores, com o objetivo de aumentar a eficiência de utilização da radiação incidente; este processo compreende o cultivo de uma (ou mais) estirpe de algas num reactor com agitação, no qual se inseriram pequenos discos de uma material inerte e altamente reflector. Adicionalmente a presente invenção diz respeito aos discos para a produção de biomassa em culturas de microorganismos fotossintéticos.Technical Field The present invention relates to the method for culturing photosynthetic microorganisms in reactors with the aim of increasing the efficiency of use of the incident radiation; this process comprises culturing one (or more) algae strain in a stirred reactor, into which small discs of an inert and highly reflecting material have been inserted. In addition the present invention relates to disks for the production of biomass in cultures of photosynthetic microorganisms.

Antecedentes e Estado da técnicaBackground and prior art

Um dos parâmetros mais dificeis de controlar numa cultura de organismos fotossintéticos é o fornecimento das quantidades adequadas de radiação incidente, essencial para que os organismos possam efetuar o processo fotossintético. Quando a radiação é fornecida em pequena quantidade, torna-se limitante do crescimento, enquanto que em excesso pode promover inibição do mesmo. Adicionalmente, a sua utilização tem custos associados significativos, que importa minimizar para rentabilizar o processo produtivo. Deste modo, ao utilizar mais eficientemente toda a radiação incidente que é fornecida à cultura, é possível minimizar significativamente os custos de produção. A luz é refletida e refratada quando passa de um meio com um índice de refração para outro, exceto quando entra no segundo meio num ângulo normal (perpendicular à superfície do segundo meio). Sempre que possível, a superfície dos 1 fotobioreactores devem ser desenhadas de modo a minimizar a reflexão e refração. Os fotobioreactores com superfícies curvas apertadas, tais como os reactores tubulares, apresentam uma menor quantidade de luz disponível do que aqueles com superfícies planas. Deste modo, no caso de reactores tubulares existe uma necessidade ainda mais forte de maximizar a utilização da radiação incidente. A energia luminosa recebida pelos organismos fotossintéticos é função da densidade do fluxo fotónico que atinge a superfície da cultura. As células absorvem apenas uma fração deste fluxo, cujo valor depende da densidade celular, propriedades ópticas das células, comprimento do percurso óptico do reactor e velocidade de agitação da cultura. Quanto maior for a densidade celular, menos luz penetrará na cultura. Deste modo, existem duas zonas na cultura com intensidades luminosas diferentes: uma exterior, na qual a luz fornecida é suficiente para manter a fotossíntese, e uma interior, na qual a fotossíntese não ocorre porque a luz nessa zona não é suficiente para ultrapassar o ponto de compensação. Quanto maior a densidade celular e o diâmetro dos reactores, mais difícil será atingir os requerimentos básicos para a utilização eficiente de uma intensidade luminosa forte, i.e., uma distribuição equitativa da luz disponível para todas as células da cultura, numa dose ótima por célula. A utilização de materiais refletores dentro dos reatores, foi descrita por Amnon Yogev e colaboradores, que apresentaram um documento em 1996 (US 5958761) que descreve um bioreator desenvolvido para aumentar opticamente a produtividade de algas fotossintéticas, e que inclui um envelope tubular dentro de um revestimento tubular; no espaço entre o envelope e o revestimento encontra-se o fluido, que apresenta um índice de refração selectivo, o 2 que permite modular a concentração da radiação. 0 revestimento e o envelope são feitos de material translúcido. 0 mesmo documento refere ainda a adição de uma vara/haste no interior do envelope, de forma a formar um espaço anular entre a superfície da vara e a superfície interior do envelope. A superfície da vara pode ser revestida com material refletor da radiação incidente. Nesta situação a zona do reator revestida com material reflector é fixa e está no interior do reator, o que pode dificultar o acesso da radiação a essa zona, criando assim limitações de utilização. 0 documento US6370815 BI (2002) descreve um equipamento e método para o crescimento de organismos fotossintéticos, em que o meio líquido é preferencialmente constituído por água e está contido num recipiente de formato variável com superfícies refletoras da luz acima e/ou abaixo do nível do líquido. Opcionalmente, podem ser adicionados ao meio líquido corantes ou agentes fluorescentes, os primeiros com o fim de remover selectivamente radiação visível, ultravioleta ou infravermelha, os segundos para a potenciar. No entanto, existem desvantagens em usar substâncias dissolvidas no meio de cultura, por causa de posteriormente ser extremamente difícil, oneroso, ou mesmo impossível remove-las do meio. A presente invenção descreve discos e um método para o crescimento de organismos fotossintéticos que consegue ultrapassar as limitações referidas nos documentos descritos anteriormente.One of the most difficult parameters to control in a culture of photosynthetic organisms is the provision of adequate amounts of incident radiation, essential for the organisms to carry out the photosynthetic process. When radiation is given in small amount, it becomes limiting to growth, while in excess it can promote inhibition of it. In addition, its use has significant associated costs, which must be minimized to make the productive process profitable. In this way, by using more efficiently all the incident radiation that is supplied to the crop, it is possible to significantly minimize production costs. Light is reflected and refracted when it passes from one medium with a refractive index to another, except when it enters the second medium at a normal angle (perpendicular to the surface of the second medium). Whenever possible, the surface of the 1 photobioreactors should be designed so as to minimize reflection and refraction. Photobioreactors with tight curved surfaces, such as tubular reactors, have a smaller amount of available light than those with flat surfaces. Thus, in the case of tubular reactors there is an even stronger need to maximize the use of incident radiation. The light energy received by photosynthetic organisms is a function of the density of the photonic flux that reaches the surface of the culture. Cells absorb only a fraction of this flux, the value of which depends on cell density, cell optical properties, reactor optical path length and culture agitation speed. The greater the cell density, the less light will penetrate the culture. Thus, there are two zones in the culture with different luminous intensities: an exterior, in which the light provided is sufficient to maintain the photosynthesis, and an interior, in which the photosynthesis does not occur because the light in this zone is not enough to exceed the point compensation. The higher the cell density and the diameter of the reactors, the more difficult it will be to meet the basic requirements for efficient use of a strong light intensity, i.e., an equitable distribution of available light for all cells of the culture, at an optimum dose per cell. The use of reflective materials within the reactors was described by Amnon Yogev et al., Who presented a 1996 paper (US 5958761) describing a bioreactor developed to optically increase the productivity of photosynthetic algae, and which includes a tubular envelope within a tubular coating; in the space between the envelope and the coating is the fluid, which has a selective refractive index, which allows modulating the radiation concentration. The coating and the envelope are made of translucent material. The same document further relates to the addition of a rod / rod within the envelope, so as to form an annular space between the surface of the rod and the inner surface of the envelope. The surface of the rod may be coated with reflecting material from the incident radiation. In this situation the zone of the reactor coated with reflective material is fixed and is inside the reactor, which can hinder the access of the radiation to that zone, creating limitations of use. US6370815 BI (2002) discloses an apparatus and method for the growth of photosynthetic organisms, wherein the liquid medium is preferably comprised of water and is contained in a vessel of variable shape with light reflecting surfaces above and / or below the level of liquid. Optionally, dyes or fluorescent agents may be added to the liquid medium, the former in order to selectively remove visible, ultraviolet or infrared radiation, the latter to be potentiated. However, there are disadvantages in using substances dissolved in the culture medium, because later it is extremely difficult, costly, or even impossible to remove them from the medium. The present invention describes disks and a method for the growth of photosynthetic organisms which is able to overcome the limitations referred to in the documents described above.

Sumário da invenção A presente invenção diz respeito a discos para a produção de biomassa em culturas de microrganismos fotossintéticos que compreendem: um núcleo de material inerte e leve 3 revestido de uma primeira camada de material brilhante, a qual por sua vez está revestida por uma camada externa de um material transparente e inerte ao meio de cultura, de preferência ao cloreto de sódio, o qual impede o contacto da camada de material brilhante com o exterior.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to disks for the production of biomass in cultures of photosynthetic microorganisms comprising: a core of inert and light material 3 coated with a first layer of shiny material, which in turn is coated by a layer outer layer of a transparent material and inert to the culture medium, preferably sodium chloride, which prevents contact of the layer of shiny material with the exterior.

Numa realização preferencial o material do núcleo dos referidos discos poderá ser seleccionado da sequinte lista: poliestireno, polipropileno, poliamida, teflon, estireno ou suas misturas.In a preferred embodiment the core material of said disks may be selected from the following list: polystyrene, polypropylene, polyamide, teflon, styrene or mixtures thereof.

Numa realização mais preferencial o material da primeira camada dos referidos discos poderá ser selecionado da seguinte lista: tintas metálicas, alumínio, purpurina, materiais fluorescentes ou fosforescentes ou suas misturas.In a more preferred embodiment the material of the first layer of said discs may be selected from the following list: metal inks, aluminum, glitter, fluorescent or phosphorescent materials or mixtures thereof.

Numa realização ainda mais preferencial o material da camada externa dos referidos discos poderá ser polietileno ou suas misturas.In an even more preferred embodiment the outer layer material of said disks may be polyethylene or mixtures thereof.

Numa outra realização preferencial os discos são caracterizados por terem um diâmetro de 3mm-15mm de preferência um diâmetro de 5mm-10mm.In another preferred embodiment the discs are characterized by having a diameter of 3mm-15mm preferably a diameter of 5mm-10mm.

Adicionalmente a presente invenção descreve um processo de produção de biomassa em culturas de microrganismos fotossintéticos, com utilização da radiação luminosa incidente, caracterizado por compreender os seguintes passos: cultivo de microorganismos num reator adequado e num meio de cultura conveniente; adição dos discos referidos anteriormente ao meio de cultura; a quantidade de discos introduzidos no reactor variar entre 1:3 - 1:10 4 (volume de discos/volume total), de preferência variar entre 1:4 - 1:8 v/v, ainda mais de preferência 1:5 v/v.Additionally the present invention describes a process of biomass production in cultures of photosynthetic microorganisms using the incident light radiation, comprising the following steps: culturing microorganisms in a suitable reactor and in a suitable culture medium; adding the previously mentioned disks to the culture medium; the amount of disks introduced into the reactor will range from 1: 3 - 1:10 4 (volume of disks / total volume), preferably from 1: 4 - 1: 8 v / v, still more preferably 1: 5 v / v.

Numa realização ainda mais preferencial os referidos microrganismos serem culturas de microalgas fotossintéticas.In an even more preferred embodiment said microorganisms are photosynthetic microalga cultures.

Numa outra realização preferencial o reactor ser tubular, em particular tubular com um sistema de agitação.In another preferred embodiment the reactor is tubular, in particular tubular with a stirring system.

Numa outra realização preferencial o movimento dos discos se processar tanto ao longo do comprimento do reactor como também do seu diâmetro.In another preferred embodiment the movement of the disks is carried out both along the length of the reactor and also in its diameter.

Numa outra realização preferencial os discos serem transportados, no seio com a cultura celular, ao longo do reactor, por acção da agitação imposta por sistemas de injecção de ar comprimido ou outros.In another preferred embodiment the disks are transported, in the cell culture, throughout the reactor by the agitation imposed by compressed air injection systems or the like.

Numa outra realização preferencial o processo compreende um passo adicional de filtração para a remoção dos discos.In another preferred embodiment the process comprises an additional step of filtration for the removal of the discs.

Com os discos consegue-se aumentar a radiação incidente nas zonas mais interiores do reator. 0 processo consiste na utilização de pequenos discos inertes, revestidos com um material altamente refletor, que circulam livremente entre as zonas exteriores e interiores do reator, servindo como pontos de reflexão da radiação incidente proveniente do exterior do reator.With the disks it is possible to increase the incident radiation in the inner zones of the reactor. The process consists in the use of small inert discs, coated with a highly reflective material, that circulate freely between the outer and inner zones of the reactor, serving as points of reflection of the incident radiation coming from outside the reactor.

Descrição geral da invenção A presente invenção diz respeito a um processo para produção de biomassa que permitir aumentar a eficiência da 5 utilização de um dos parâmetros de cultivo mais onerosos: a radiação incidente. 0 processo descrito tem como caracteristicas únicas permitir cultivar uma ou mais estirpes de algas num ambiente aquoso com agitação, inserindo no meio de cultura pequenos discos de um material inerte e altamente refletor, que viajam com a cultura ao longo do reator; aqueles, permitem uma melhor penetração da radiação luminosa no interior do reator graças ao movimento continuo que efetuam entre a zona exterior do reator (onde a radiação é elevada) e a zona interior. Adicionalmente, a presente invenção diz respeito a discos que permitem aumentar a turbulência da cultura, evitando assim a deposição de biofilmes nas superfícies do reator.The present invention relates to a process for producing biomass which enables to increase the efficiency of the use of one of the most costly cultivation parameters: incident radiation. The disclosed process has the unique characteristics of allowing cultivating one or more strains of algae in an aqueous environment with agitation by inserting into the culture medium small discs of an inert and highly reflecting material which travel with the culture along the reactor; these allow a better penetration of the light radiation inside the reactor thanks to the continuous movement between the outer zone of the reactor (where the radiation is high) and the inner zone. In addition, the present invention relates to disks which allow to increase the turbulence of the culture, thus avoiding the deposition of biofilms on the surfaces of the reactor.

Desta forma a presente invenção é útil para reduzir os custos de produção de culturas de organismos fotossintéticos em reatores, podendo ser aplicado a sistemas de cultivo de outros organismos fotossintéticos. Como não é economicamente viável trabalhar com culturas celulares com baixas densidades ópticas, e a utilização de reatores tubulares com diâmetros baixos cria problemas a nivel de mistura da cultura, tornando-a ineficiente, urge desenvolver um método, que é descrito na presente invenção, que permita fornecer uma intensidade luminosa adequada e suficiente a todas as células numa cultura densa em reatores tubulares de diâmetros a partir de cerca de 4 cm. Consideraram-se reatores tubulares com diâmetros a partir de 4, de preferência 5 cm, por serem aqueles em os tempos necessários para as células se deslocarem entre as regiões com e sem luz são superiores aos das escalas de tempo do processo fotossintético, o que implica que a produtividade da cultura depende da intensidade da fonte de luz e do declinio desta, observado ao longo do percurso óptico. 0 método descrito na presente invenção, consiste assim em 6 adicionalmente introduzir pequenas superficies - discos -descritos na presente invenção, e que são revestidos de material altamente refletor/brilhante no meio de cultura. Esses discos deslocam-se juntamente com a cultura, e tal como esta, migram entre a superficie exterior e interior do reactor, reflectindo/refractando a luz para o interior. Assim, a metodologia proposta na presente invenção apresenta resultados surpreendentes, nomeadamente constituir um processo fácil, barato e simples de aumentar a radiação incidente nas zonas mais interiores do reactor, através da utilização de pequenos discos revestidos com um material altamente reflector que circulam livremente entre as zonas exteriores e interiores do reactor; estes discos são facilmente removidos da cultura por filtração, e dado serem constituídos por um material inerte, não reagem quimicamente com a cultura e permitem ainda a homogeneização da mesma.Accordingly, the present invention is useful for reducing the production costs of photosynthetic organisms in reactors and can be applied to growing systems of other photosynthetic organisms. Since it is not economically feasible to work with cell cultures with low optical densities, and the use of tubular reactors with low diameters creates problems at the level of blending the crop, rendering it inefficient, it is urgent to develop a method, which is described in the present invention, which enables adequate and sufficient light intensity to be provided to all cells in a dense culture in tubular reactors of diameters from about 4 cm. Tubular reactors with diameters from 4, preferably 5 cm, were considered as the time required for cells to move between regions with and without light are higher than the time scales of the photosynthetic process, which implies that the productivity of the crop depends on the intensity of the light source and the decline thereof, observed along the optical path. The method described in the present invention thus further consists of introducing small disk surfaces described in the present invention and which are coated with highly reflective / bright material in the culture medium. Such disks move along with the culture and, as such, migrate between the outer and inner surface of the reactor, reflecting / refracting the light inwards. Thus, the methodology proposed in the present invention presents surprising results, namely to provide an easy, inexpensive and simple process of increasing the incident radiation in the innermost areas of the reactor, by using small discs coated with a highly reflective material that circulate freely between the outer and inner zones of the reactor; these disks are easily removed from the crop by filtration, and since they are made of an inert material, they do not chemically react with the crop and still allow the homogenization thereof.

Descrição das figurasDescription of the figures

Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais do invento que, contudo, não pretendem, limitar o objecto da presente invenção. A Figura 1 representa a) pormenor do núcleo e das duas camadas de revestimento; b) aspeto final do disco. A Figura 2 representa um sistema de montagem para produção de biomassa que compreende: 1) sistema de aquisição de dados (computador); 2) sistema de controlo do reator; 3) monoredutores; 4) reservatório dos gases; 7 5) exaustão dos gases do reator; 6) condensador; 7) sensores de pH e temperatura; 8) sistema de mistura do reator; 9) sistema de entrada de cultura e recolha de amostras 10) discos; 11) sistema de entrada de gases (por borbulhamento); 12) sistema de recirculação externa de água para controle da temperatura do reator. A Figura 3 representa um outro sistema de montagem que compreende: 13) sistema de entrada de cultura; 14) depósito de cultura; 15) discos; 16) sistema de bombeamento da cultura no reator; 17) tubos cilíndricos onde decorre a fotossíntese 18) sistema de fornecimento de gases.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the invention, the following are attached figures which represent preferred embodiments of the invention which, however, are not intended to limit the subject matter of the present invention. Figure 1 shows a) detail of the core and the two coating layers; b) final aspect of the disc. Figure 2 shows an assembly system for producing biomass comprising: 1) data acquisition system (computer); 2) reactor control system; 3) mono-conductors; 4) gas reservoir; 7 5) exhaust gases from the reactor; 6) condenser; 7) pH and temperature sensors; 8) reactor mixing system; 9) culture input system and sampling 10) disks; 11) gas inlet system (by bubbling); 12) external water recirculation system to control the temperature of the reactor. Figure 3 shows a further assembling system comprising: (13) culture input system; 14) culture tank; 15) discs; 16) culture pumping system in the reactor; 17) cylindrical tubes where the photosynthesis takes place 18) gas supply system.

Descrição detalhada da invenção A presente invenção descreve um processo para a rentabilização da radiação incidente, em culturas de microalgas, através da utilização de pequenos discos, também descritos na presente invenção, que compreende os seguintes passos: - cultivo de uma ou mais estirpes de microalgas em meio aquoso, num reactor agitado, de preferência com formato tubular; - admissão no meio de cultura aquoso do reactor de pequenos discos de um material inerte, por exemplo poliestireno, revestidos por um material altamente reflector da radiação, por exemplo purpurina, e apresentando ainda um segundo 8 revestimento com um material inerte ao meio de cultura, por exemplo polietileno; - os discos têm dimensões entre 3-15 mm, preferencialmente, 5 e 10 mm, e podem ser removidos da cultura por filtração simples; - os discos são transportados, juntamente com a cultura, ao longo do reactor, por ação da agitação imposta (por sistemas de injeção de ar comprimido ou outros); - para além de se movimentarem ao longo do comprimento do reator, os discos (tal como as células do meio de cultura) também se movem ao longo do diâmetro do mesmo, alternando assim entre zonas onde a radiação incidente é intensa (perto das superfícies exteriores do reator) e zonas onde a radiação incidente é muito baixa (nas zonas mais interiores do reator); - a movimentação dos discos entre as zonas com muita e pouca iluminação, aliada ao facto destes serem revestidos por um material altamente reflector, promove a transferência de parte da radiação incidente nas zonas exteriores do reator para as zonas do interior deste, aumentando assim a eficiência na utilização da radiação incidente fornecida à cultura (dispersão mais eficaz da radiação fornecida por todo o reator); adicionalmente, a utilização dos discos no seio da cultura celular permite um aumento da homogeneização da mesma e consequente diminuição da deposição de biofilmes nas superfícies do reator; A presente invenção descreve assim discos para a produção de microrganismos fotossintéticos. Estes discos são formados por 3 camadas, consistindo de: um núcleo, um revestimento de material fluorescente/fosforescente e um segundo revestimento de material plástico transparente, 9 para proteger o material brilhante do contacto com o exterior (Figura 1).Detailed Description of the Invention The present invention describes a process for monetizing incoming radiation in microalgae cultures through the use of small discs, also described in the present invention, comprising the following steps: - culturing one or more microalgae strains in aqueous medium, in a stirred reactor, preferably tubular in shape; admission into the aqueous culture medium of the reactor of small disks of an inert material, for example polystyrene, coated by a material highly reflecting the radiation, for example purpurin, and further presenting a coating with an inert material to the culture medium, for example polyethylene; the disks have dimensions between 3-15 mm, preferably 5 and 10 mm, and can be removed from the culture by simple filtration; - the discs are transported, along with the culture, along the reactor, by the action of the imposed stirring (by compressed air injection systems or others); - in addition to moving along the length of the reactor, the disks (such as cells of the culture medium) also move along the diameter thereof, thus alternating between zones where the incident radiation is intense (near the outer surfaces of the reactor) and areas where the incident radiation is very low (in the innermost areas of the reactor); - the movement of the disks between the very low light zones, together with the fact that they are covered by a highly reflecting material, promotes the transfer of part of the incident radiation in the outer zones of the reactor to the interior areas of the reactor, thus increasing the efficiency in the use of incident radiation supplied to the culture (more efficient dispersion of the radiation supplied by the entire reactor); additionally, the use of the discs in the cell culture allows an increase of the homogenization of the same and consequent decrease of the deposition of biofilms in the surfaces of the reactor; The present invention thus describes disks for the production of photosynthetic microorganisms. These discs are formed of 3 layers, consisting of: a core, a fluorescent / phosphor coating and a second coating of transparent plastic material, to protect the shiny material from contact with the exterior (Figure 1).

Relativamente ao material do núcleo, este deverá possuir uma elevada resistência ao impacto e densidade baixa, de preferência menor ou igual a 1 kg/m3, para não ter tendência a depositar quando os discos são introduzidos num meio de cultura aquoso. Um exemplo de aplicação é o poliestireno. 0 poliestireno é um polimero resultante da polimerização de monómeros do estireno. Trata-se de uma resina do grupo dos termoplásticos, com elevada flexibilidade ou moldabilidade sob a ação do calor. 0 poliestireno é um plástico rigido que se apresenta como uma espuma moldada, constituída por um aglomerado de grânulos. Apresenta como caracteristicas interessantes a sua baixa densidade, capacidade de isolamento térmico, baixo custo, fácil processamento por moldagem a quente, fácil coloração e elevada resistência a ácidos e bases.With respect to the core material, it should have a high impact strength and low density, preferably less than or equal to 1 kg / m 3, so as to have no tendency to deposit when the discs are introduced into an aqueous culture medium. An example of application is polystyrene. Polystyrene is a polymer resulting from the polymerization of monomers of styrene. It is a resin of the group of thermoplastics, with high flexibility or moldability under the action of heat. Polystyrene is a rigid plastic which presents as a molded foam, consisting of a pellet of granules. Its low density, thermal insulation capacity, low cost, easy processing by hot molding, easy staining and high resistance to acids and bases are interesting features.

Em relação ao material do revestimento interior, este deverá possuir um brilho elevado, de modo a poder refletir a radiação incidente proveniente do exterior do reator, transferindo-a para o interior do reator e assim aumentando a quantidade de radiação que alcança as células de microrganismos fotossintéticos. Um exemplo de material possivel são as tintas metálicas. As tintas metálicas são produzidas utilizando partículas de cobre, alumínio e outros metais, misturados de modo a obter um produto final com elevado brilho, que apresenta um elevado índice de refração. A sua deposição na superfície do núcleo dos discos faz-se por imersão destes na tinta, seguida de secagem.Regarding the material of the inner lining, it should have a high brightness, so as to reflect the incident radiation coming from outside the reactor, transferring it into the reactor and thus increasing the amount of radiation reaching the cells of microorganisms photosynthetic. An example of possible material is the metallic inks. Metallic inks are produced using copper, aluminum and other metal particles mixed in order to obtain a high gloss final product having a high refractive index. Its deposition on the surface of the disc nucleus is done by immersing these in the paint, followed by drying.

Relativamente ao material de revestimento exterior este deve de preferência ser totalmente transparente, inerte ao contacto com sal (cloreto de sódio), impermeável à água, 10 durável e sem impacto ambiental. A sua função consiste em proteger o revestimento interior do contacto fisico com o exterior, embora sem afetar a transmissão de radiação incidente entre ambos. Um exemplo de aplicação é o polietileno. 0 polietileno é o polímero mais simples em termos de estrutura química, obtendo-se através da polimerização do etileno. Este polímero pode ser produzido por diferentes reações de polimerização, cada uma das quais produz um tipo diferente de polietileno. Os polietilenos de baixa densidade são atóxicos, flexíveis, leves, transparentes, inertes, impermeáveis e de baixo custo, o que os torna excelentes candidatos para o revestimento exterior dos discos.With respect to the outer coating material this should preferably be fully transparent, inert to contact with salt (sodium chloride), impermeable to water, durable and without environmental impact. Its function is to protect the inner lining of the physical contact with the outside, although without affecting the transmission of incident radiation between both. An example of application is polyethylene. Polyethylene is the simplest polymer in terms of chemical structure, obtained by the polymerization of ethylene. This polymer may be produced by different polymerization reactions, each of which produces a different type of polyethylene. Low density polyethylenes are non-toxic, flexible, lightweight, transparent, inert, waterproof and low cost, making them excellent candidates for the outer coating of the discs.

De seguida apresentamos os vários materiais que, preferencialmente, constituem as camadas: • material do núcleo seleccionado do seguinte grupo -poliestireno, polipropileno, poliamida, teflon, estireno, ou suas misturas; • material do revestimento interior seleccionado do seguinte grupo - tintas metálicas, alumínio, materiais fluorescentes ou fosforescentes ou suas misturas; • material do revestimento exterior seleccionado do seguinte grupo - polietileno ou suas misturas.The following are the various materials which preferably comprise the layers: • core material selected from the following group: polystyrene, polypropylene, polyamide, teflon, styrene, or mixtures thereof; • inner liner material selected from the following group - metal paints, aluminum, fluorescent or phosphorescent materials or mixtures thereof; • the outer coating material selected from the following group - polyethylene or mixtures thereof.

Estes discos serão introduzidos num reator de cultivo de microrganismos fotossintéticos para deste modo incrementar a quantidade de radiação incidente que atinge as paredes celulares dos organismos fotossintéticos que se encontram no interior da cultura aquosa. 0 reator poderá apresentar variados formatos, preferencialmente tubular. Apresentam-se alguns exemplos de tipos de reatores fechados tubulares: 11 (i) fermentador (figura 2), e (ii) sistema de fotobioreatores tubulares (figura 3). A quantidade de discos introduzidos no reactor será calculada na seguinte relação: 1 litro de discos por cada 5 litros de cultura (1:5); o valor minimo é de 1:3 e o máximo é de 1:10, de preferência entre 1:4 e 1:8.These discs will be introduced into a photosynthetic microorganism culture reactor to thereby increase the amount of incident radiation reaching the cell walls of the photosynthetic organisms within the aqueous culture. The reactor may have various shapes, preferably tubular. Some examples of types of closed tubular reactors are shown: (i) fermenter (figure 2), and (ii) tubular photobioreactors system (figure 3). The number of discs introduced into the reactor shall be calculated in the following ratio: 1 liter of discs per 5 liters of culture (1: 5); the minimum value is 1: 3 and the maximum is 1:10, preferably 1: 4 to 1: 8.

Para um fotobioreator tubular de cerca de 50 cm de diâmetro, o tamanho ideal dos discos é de 10 mm de diâmetro, nas quantidades acima referidas. Num reator de dimensões mais reduzidas, tal como um fermentador de bancada, com cerca de 10 cm de diâmetro, o tamanho ideal dos discos será de 5 mm.For a tubular photobioreator of about 50 cm in diameter, the ideal size of the discs is 10 mm in diameter, in the above amounts. In a smaller size reactor, such as a bench fermenter, about 10 cm in diameter, the ideal size of the disks will be 5 mm.

Os discos serão assim introduzidos no reator pela mesma porta por onde se introduz a cultura, e são recolhidos por filtração durante a descarga da biomassa produzida. A presente invenção é útil para a redução de custos na produção de biomassa de origem fotossintética, podendo ser aplicada a sistemas de cultura de microalgas ou outros organismos fotossintéticos.The disks will thus be introduced into the reactor through the same port through which the culture is introduced, and are collected by filtration during discharge of the biomass produced. The present invention is useful for the reduction of costs in the production of biomass of photosynthetic origin, and may be applied to culture systems of microalgae or other photosynthetic organisms.

As realizações preferenciais acima descritas são obviamente combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais da presente invenção.The preferred embodiments described above are obviously combinable with each other. The following claims further define preferred embodiments of the present invention.

Lisboa, 29 de Janeiro de 2014 12Lisbon, January 29, 2014 12

Claims

Disks for the production of biomass in cultures of photosynthetic microorganisms characterized by comprising: a core of inert material, a first layer of light reflecting material, an outer layer of material inert to the culture medium and transparent , which prevents contact of the layer of shiny material with the exterior.

Disks according to the preceding claim characterized in that the core material has a density of less than or equal to 1 kg / m 3.

Disks according to the preceding claims, characterized in that the core material is selected from the following list: polystyrene, polypropylene, polyamide, teflon, styrene or mixtures thereof.

Disks according to the preceding claims, characterized in that the material of the first layer is selected from the following list: metal inks, aluminum, glitter, fluorescent or phosphorescent materials or mixtures thereof.

Disks according to the preceding claims, characterized in that the outer layer material is polyethylene or mixtures thereof. 1 previous exterior claims of disks vary

Disks according to those characterized by the diameter between 3-15 mm.

Discs according to the preceding claims, characterized in that the outer diameter of the discs varies between 5-10 mm.

Process for the production of biomass in cultures of photosynthetic microorganisms using the incident light radiation, characterized in that it comprises the following steps: culture of microorganisms in a suitable reactor and in a suitable culture medium; Adding the discs described in the previous claims to the culture medium; • the number of discs introduced into the reactor will range from 1: 3 - 1:10 (volume of discs / total volume).

A process according to the preceding claim, characterized in that the number of discs introduced into the reactor is from 1: 4-1: 8 v / v.

A process according to claims 8-9 characterized in that said microorganisms are photosynthetic microalga cultures.

A process according to claims 8-10 characterized in that the reactor is tubular, in particular tubular with a stirring system. 2

A process according to claims 8-11, characterized in that the movement of the disks is carried out both along the length of the reactor and also in its diameter.

A process according to claims 8-12, characterized in that the discs are conveyed, in the cell culture, throughout the reactor, by the agitation imposed by compressed air injection systems or the like.

A process according to claims 8-13, characterized in that it comprises an additional filtration step for the removal of the discs. Lisbon, January 29, 2014 3