TW201504432A - 潛水式光生物反應器 - Google Patents

Abstract

一種潛水式光生物反應器，係用以培養微藻，其包含：一培養箱，內部具有一培養空間，該培養箱另設有至少一擾流單元，該擾流單元係位於該培養空間；及一固定件，係結合該培養箱，該固定件具有至少一第一連接部，以連接一漂浮單元。

Description

潛水式光生物反應器

本發明係關於一種光生物反應器，特別關於一種沉潛於水體中，用以培養微藻之潛水式光生物反應器。

生質能源係透過植物之光合作用，將空氣中之二氧化碳及土地中某些元素固定合成，例如可以利用產油微藻細胞，將空氣中之二氧化碳固定合成油脂(三酸甘油酯)，儲存於產油微藻細胞內，形成油滴，只要將該些油滴自產油微藻細胞中提取並轉酯化，即可以獲得脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester)，即生質柴油。

由於微藻細胞生長速度較一般植物快，且產油微藻細胞之含油脂量可以達到微藻細胞重量之20-50%，甚至高達80%，是以，以產油微藻細胞進行生質柴油之生產，其生產效率可以達到大豆之百倍以上。

微藻之人工培養係可以區分為以習知開放池進行培養，或是以習知密閉反應器進行培養；其中，以習知開放池進行培養時，雖然培養成本較低，惟，其培養環境易受到外界環境之溫度、天氣、光照強度及光照週期變化之影響，更容易遭受其他藻類、細菌及原生動物之污染，於培養操作上有其難度；反之，以習知密閉反應器進行培養時，雖然培養環境較為穩定，然而，為了提升微藻之培養效率及產油效率，卻需要以機械裝置推動水流動及攪拌微藻培養液，以維持該培養環境之穩定性，因而需要較高之運轉成本。

據此，確實有必要提供一種潛水式光生物反應器，以改善上 述問題。

本發明之主要目的係提供一種潛水式光生物反應器，係沉潛於水體中，可以利用水體震盪產生之能量，以降低該潛水式光生物反應器之運作成本者。

本發明之再一目的係提供一種潛水式光生物反應器，可以於微藻培養液中產生漩渦，提升攪拌效果，進而避免微藻過度聚集導致光線不均者。

本發明之又一目的係提供一種潛水式光生物反應器，係利用水體提供提供一穩定之溫度環境，進而提升微藻固碳形成油脂之效率者。

為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段及藉由該技術手段所能達到之功效包含有：一種潛水式光生物反應器，係包含：一培養箱，內部具有一培養空間，該培養箱另設有至少一擾流單元，該擾流單元係位於該培養空間；及一固定件，係結合該培養箱，該固定件具有至少一第一連接部，以連接一漂浮單元。

本發明之潛水式光生物反應器，其中，該培養箱具有相對之一第一端及一第二端，且該擾流單元係自該第一端朝該第二端延伸。

本發明之潛水式光生物反應器，其中，該擾流單元係接抵該培養箱之該第一端及該第二端，或者，該擾流單元係接抵該培養箱之該第一端或該第二端。

本發明之潛水式光生物反應器，其中，該固定件具有至少一第二結合部，以連接一定位單元。

本發明之潛水式光生物反應器，其中，該培養箱係包含一培養槽及一封閉件，該培養槽設有一開口，以連通外界及該培養空間，該封 閉件係結合於該培養槽，以封閉該開口。

本發明之潛水式光生物反應器，其中，該封閉件具有相對之一第一表面及一第二表面，該封閉件設有至少一穿孔，係貫穿該第一表面及該第二表面。

本發明之潛水式光生物反應器，其中，該封閉件設有至少一閥體，該閥體係連接該穿孔，並且，該閥體係位於該封閉面之第一表面。

本發明之潛水式光生物反應器，其中，該開口係由該培養槽之頂緣環繞形成，且該擾流單元係位於該培養槽之底面。

本發明之潛水式光生物反應器，係沉潛於水體中，利用水體產生之震盪，作為攪拌微藻培養液之能量來源，不需要再以機械裝置進行攪拌，進而達到降低運作成本之功效。

本發明之光生物反應器，係以水體產生之震盪，使微藻培養液撞擊設於培養空間之擾流單元，產生漩渦，以提升微藻培養液之攪拌效果，避免微藻過度聚集導致光線不均，進而達到提升微藻生長效率之功效。

本發明之潛水式光生物反應器，係沉潛於水體中，利用水體不易升、降溫之特性，可以使微藻體內之酵素具有較佳活性，進而達到提升微藻之油脂轉化效率之功效。

〔本發明〕

1‧‧‧培養箱

1a‧‧‧第一端

1b‧‧‧第二端

11‧‧‧培養槽

111‧‧‧培養空間

112‧‧‧開口

113‧‧‧擾流單元

12‧‧‧封閉件

12a‧‧‧第一表面

12b‧‧‧第二表面

121‧‧‧穿孔

122‧‧‧閥體

123‧‧‧導氣管

2‧‧‧固定件

21‧‧‧第一連接部

22‧‧‧漂浮單元

23‧‧‧第二連接部

24‧‧‧定位單元

M‧‧‧微藻培養液

P‧‧‧底面

Q‧‧‧區間

S‧‧‧鎖固元件

第1圖係本發明較佳實施例潛水式光生物反應器之立體外觀圖。

第2圖係本發明較佳實施例潛水式光生物反應器之培養箱的第一實施態樣。

第3圖係本發明較佳實施例潛水式光生物反應器之培養箱的第二實施態樣。

第4圖係本發明較佳實施例潛水式光生物反應器之使用狀態示意圖之一。

第5圖係本發明較佳實施例潛水式光生物反應器之使用狀態示意圖之二。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 本發明所述之「水體」，泛指各種水累積之處，可以為河海湖泊、池塘溪澗等自然水體，亦包含水庫及港灣等人工水體。

請參照第1圖所示，本發明之潛水式光生物反應器，係包含一培養箱1及一固定件2，該固定件2係結合該培養箱1。

較佳地，本發明較佳實施例之潛水式光生物反應器中，培養箱1係可以選擇以玻璃、壓克力(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲二乙酯及透明聚氨基甲酸乙酯等材料製成，該等材料具有高透光度、無毒、耐用、耐風化、抗微生物產生之化學及代謝產物之優點，是以，以該等材料製成之該培養箱1，可以具有較佳之透光度，並且可以置放於鹽度較高之海水中。

請參照第2及3圖，係培養箱1之立體分解圖，該培養箱1具有相對之一第一端1a及一第二端1b，該培養箱1包含一培養槽11及一封閉件12，該培養槽11具有一培養空間111及一開口112，該培養空間111係以該開口112與外界連通，該培養空間111係可以容置微藻培養液M(如第4及5圖所示)，以供培養微藻。培養槽11另設有至少一擾流單元113，該擾流單元113係位於該培養空間111且朝向該開口112，較佳地，該開口112係由該培養槽11之頂緣環繞形成，且該擾流單元113係位於該培養槽11之底面P；該擾流單元113可以呈板狀，柱狀等各種形狀，當該培養箱 1因外力而產生震盪時，置於該培養空間111之微藻培養液M，係可以因該擾流單元113產生漩渦，提升該微藻培養液M之攪拌效果。

較佳地，擾流單元113係可以呈板狀，且自培養箱1之第一端1a朝第二端1b延伸，使該培養槽1之底面P可以分隔形成數個區間Q，其中，該擾流單元113係可以同時接抵該第一端1a及該第二端1b，以將該底面P分隔形成數個不相連通之該區間Q(如第2圖所示)；或者，該擾流單元113亦可以僅接抵該第一端1a或該第二端1b，以將該底面P分隔形成數個相連通之該區間Q(如第3圖所示)，在此不加以設限。

封閉件12具有相對之一第一表面12a及一第二表面12b，且該封閉件12封閉培養槽11之開口112時，該第二表面12b係朝向該培養槽11之培養空間111。請參照第2及3圖所示，該封閉件12係可以由數個鎖固元件S與該培養槽11結合，此係為本發明所屬技術領域具有通常知識者可以理解，在此不加贅述。

封閉件12係設有至少一穿孔121，該穿孔121係貫穿該封閉件12之第一表面12a及第二表面12b，使該封閉件12封閉培養槽11之開口112時，位於培養空間111之微藻，於生長時產生之氣體(例如，微藻進行光合作用生成之氧氣，以及進行呼吸作用生成之二氧化碳)，可以自該穿孔121流向外界，且外界之氣體亦可以經該穿孔121流入該培養空間111，使該培養空間111內部之氣體可以維持較佳之含量(例如，可以降低該培養空間12內部之氧氣含量，以提升微藻之生長效率)；較佳地，該封閉件12另設有至少一閥體122，該閥體122係連接該穿孔121，以開啟或關閉該穿孔121，較佳地，該閥體122係外露於該封閉件12之第一表面12a，使該封閉件12封閉該培養槽11之該開口112時，使用者仍可以調整該閥體122之開或閉。

此外，閥體122另可以連接設有一導氣管123(如第1圖所 示)，以將氣體導入或導出培養槽11之培養空間111；例如，可以將重工業工廠、畜牧場、垃圾掩埋場、焚化爐等處所排放之二氧化碳導入該培養空間111，以減緩二氧化碳大量排放造成之溫室效應問題。

續參照第1圖所示，固定件2可以為如圖所示之框架，係結合於培養箱1之外周面，其優點在於，可以防止該固定件2遮蔽外界光源照射進入該培養箱1；該固定件2具有至少一第一連接部21，該第一連接部21係可以供連接一漂浮單元22(如第5圖所示)，使該固定件2得以沉潛於一水體中；該漂浮單元22係可以為如圖所示之浮球，亦可以為漂浮於水體表面之船舶等，但不以此為限。

較佳地，固定件2另具有至少一第二連接部23，該第二連接部23係可以供結合一定位單元24(如第5圖所示)，使該固定件2沉潛於水體時，不致因為水流產生激烈震盪，導致任意漂流，該定位單元24係可以為任何重物，或者，該定位單元24亦可以指水體底面(如海底)，在此不加以設限。

請參照第4及5圖所示，本較佳實施例之潛水式光生物反應器於實際使用時，使用者係可以將含有微藻之微藻培養液M，經由開口112置入培養槽11之培養空間111，並且以封閉件12封閉該開口112，較佳係能夠以鎖固元件S使該封閉件12與該培養槽11結合；接著，再使固定件2結合該培養箱1，並且以漂浮單元22及定位單元24，使該潛水式光生物反應器沉潛於水體中，即可以完成本較佳實施例之潛水式光生物反應器之組裝及設置。

本較佳實施例之潛水式光生物反應器，較佳係可以設置於大海中，以利用大海之波浪及潮汐變化產生之能量，使微藻培養液M產生震盪，可以減少以機械裝置進行攪拌所需之運作成本。並且，該微藻培養液M係可以撞擊設於培養空間111之擾流單元113，使該微藻培養液M產生 漩渦，以提升該微藻培養液M之攪拌效果，較佳係可以使該擾流單元113垂直大海之波浪及潮汐變化方向，使該微藻培養液M之攪拌效果達到最佳；據此，不僅可以防止微藻聚集於特定區域，使光線可以均勻分散於該培養空間111，更可以提升二氧化碳溶解於該微藻培養液M之濃度，作為光合作用所需要之碳源，以提升微藻生長效率。

此外，更可以開啟設於封閉件2第一表面2a之閥體122，使微藻經由光合作用產生之氧氣，可以經由導氣管123排出，避免培養空間111累積過多氧氣，抑制微藻之生長；或者，該導氣管123係可以將工廠排放之二氧化碳，導入培養空間111，作為微藻生長時所需之碳源，亦可以減緩二氧化碳排放造成之溫室效應問題。

以及，本較佳實施例之潛水式光生物反應器係設置於水體中，係可以利用水體比熱容較大(約為空氣之四倍)，不容易升溫、降溫之特性，使位於培養空間111之微藻培養液M維持適當及穩定之溫度，可以使微藻細胞內之酵素具有較佳之活性，提升微藻細胞之油脂轉化效率。

並且，當氣溫過高，或是太陽光照過剩時，係可以透過調整培養箱1與漂浮單元22及定位單元24之相對位置，使本較佳實施例之潛水式光生物反應器潛入距離海平面較深處；反之，當太陽光照不足時，則可以使該潛水式光生物反應器浮升至距離海平面較淺近處，使微藻具有較佳光源利用效率，促進微藻進行光合作用之效率。

綜合上述，本發明之潛水式光生物反應器，係沉潛於水體中，利用水體產生之震盪，作為攪拌微藻培養液之能量來源，不需要再以機械裝置進行攪拌，因而可以達到降低運作成本之功效。

再者，由於本發明之光生物反應器係以水體產生之震盪，使微藻培養液撞擊設於培養空間之擾流單元，產生漩渦，以提升微藻培養液之攪拌效果，避免微藻過度聚集導致光線不均，進而達到提升微藻生長效 率之功效。

以及，本發明之潛水式光生物反應器係沉潛於水體中，利用水體不易升、降溫之特性，可以使微藻體內之酵素具有較佳活性，進而達到提升微藻之油脂轉化效率之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧培養箱

1a‧‧‧第一端

1b‧‧‧第二端

11‧‧‧培養槽

111‧‧‧培養空間

113‧‧‧擾流單元

12‧‧‧封閉件

12a‧‧‧第一表面

12b‧‧‧第二表面

121‧‧‧穿孔

122‧‧‧閥體

123‧‧‧導氣管

2‧‧‧固定件

21‧‧‧第一連接部

23‧‧‧第二連接部

S‧‧‧鎖固元件

Claims (10)

1. 一種潛水式光生物反應器，係包含：一培養箱，內部具有一培養空間，該培養箱另設有至少一擾流單元，該擾流單元係位於該培養空間；及一固定件，係結合該培養箱，該固定件具有至少一第一連接部，以連接一漂浮單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之潛水式光生物反應器，其中，該培養箱具有相對之一第一端及一第二端，且該擾流單元係自該第一端朝該第二端延伸。
3. 如申請專利範圍第2項所述之潛水式光生物反應器，其中，該擾流單元係接抵該培養箱之該第一端及該第二端。
4. 如申請專利範圍第2項所述之潛水式光生物反應器，其中，該擾流單元係接抵該培養箱之該第一端或該第二端。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之潛水式光生物反應器，其中，該固定件具有至少一第二結合部，以連接一定位單元。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之潛水式光生物反應器，其中，該培養箱係包含一培養槽及一封閉件，該培養槽設有一開口，以連通外界及該培養空間，該封閉件係結合於該培養槽，以封閉該開口。
7. 如申請專利範圍第6項所述之潛水式光生物反應器，其中，該封閉件具有相對之一第一表面及一第二表面，該封閉件係設有至少一穿孔，係貫穿該第一表面及該第二表面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之潛水式光生物反應器，其中，該封閉件設有至少一閥體，該閥體係連接該穿孔。
9. 如申請專利範圍第8項所述之潛水式光生物反應器，其中，該閥 體係位於該封閉面之第一表面。
10. 如申請專利範圍第6項所述之潛水式光生物反應器，其中，該開口係由該培養槽之頂緣環繞形成，且該擾流單元係位於該培養槽之底面。