WO2005079560A1 - Vorrichtung zur zucht und massenproduktion von algen - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a device for growing algae, which is characterized by a transparent film tube, which is divided into segments by the type of suspension and results in culture systems due to its new shape.
  • the film tubes are filled with algae, water and nutrient solutions and hung in a sunny location. Air and CO 2 cause inserted turbulence and gas exchange.
  • the device makes it possible to grow as much biomass as possible under optimal environmental conditions in the smallest possible area.
  • Algae are plants that live in water. You need sunlight, CO 2 and nutrient salts, as well as optimal water temperatures. Economically interesting are some types of microalgae, which have a size of 3 to 20 m ⁇ and in addition to protein have many valuable ingredients such as beta-carotene, omega-3 fatty acids, dyes or even medically effective substances.
  • microalgae are primarily grown extensively or harvested from natural sources, dried and offered in powder or tablet form.
  • Intensive cultivation systems are operated as closed systems in greenhouses, in glass tubes or double-wall sheets made of plastic, as continuous systems. Water, nutrient solution and algae are pumped through the systems. They are very expensive to maintain and costly, and were only built in Europe as pilot plants, but not profitable on a large scale.
  • the invention is therefore based on the object of demonstrating an apparatus and a method for inexpensive cultivation and mass production of microalgae.
  • Another object of the invention is to provide a device which allows as much biomass as possible to be cultivated in the smallest possible area under optimal environmental conditions.
  • This object is achieved according to the invention by a device which is distinguished by a transparent film tube which is divided into segments by the type of suspension and by its new form of culture systems.
  • the film tubes are filled with algae, water and nutrient solutions and hung in a sunny location. Air and CO 2 cause swirling and gas exchange via inserted cannulas.
  • a device which is characterized by a transparent film tube (1) which is fastened to a supporting tubular frame (2) with binding material (5).
  • the film tube attached on one side is filled a third with water and bent into a V-shape.
  • the open end of the hose is folded under the aforementioned tube (2) and fixed in the same way (5). Now the film tube is cut about 1 cm at the two fold-folding upper ends (6).
  • the film tube is filled with water, algae and nutrient solution through this opening (6).
  • plastic cannulas (7) are inserted, which are perforated at the tip and serve as outflows (8) for compressed air and CO 2 .
  • the plastic cannulas (7) are supplied with air and CO 2 from above via a suspended pressure pipe (9).
  • the ascending gas (10) on the film wall forms an ascending and descending cycle of water with the algae.
  • the microalgae are harvested via the collecting line (3) by means of further cannulas (4) inserted below.
  • the cannula (4) and the associated collecting line (3) supply the film reactor with nutrient salts and fresh water after the harvest.
  • Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention for the cultivation and mass production of algae.
  • the device comprises a transparent film tube (1) which is attached to a support tube (2) with binding material (5).
  • the film tube (1) is filled with water and bent in a V-shape in the lower part.
  • the water is filled through the incision opening (6), which later serves as a gas outlet.
  • the air is supplied via a pressure pipe (9) with a cannula (7) going out from it.
  • the perforated cannula (8) which is divided at the tip, is pierced through the film tubes.
  • the air emerging at the tip of the cannula (8) rises on the film wall and escapes via the synthetic tube (6) inserted at the top.
  • the rising air creates a circulation of water (10). This promotes gas exchange and mixing with nutrients.
  • plastic cannulas are inserted into the tubular film, which empties the V-system via the harvesting line (3).
  • the water freed from algae is thinned out after the harvest and returned to the cannula.
  • Suitable film tubes are suitable as the material for the film tube, such as those used in horticulture or agriculture and can be obtained from various suppliers.
  • the film tubes can consist, for example, of PE, PVC, polypropylene or other plastics, which can be processed to transparent film tubes.
  • the film tube is transparent and possibly colored. When it comes to the color of the tubing, care should be taken to avoid unfavorable lighting conditions for algae growth. Certain light spectra that affect the physiological state of the algae, such as e.g. the induction of stress-induced ingredients like astaxanthin.
  • the diameter of the film tube should suitably be in the range of 5 to 100 cm.
  • the height of the device can be up to 3 m or higher.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zucht von Algen, die gekennzeichnet ist durch einen transparenten Folienschlauch, der durch die Art der Aufhängung in Segmente geteilt wird und durch seine neue Form Kultursysteme ergibt. Die Folienschläuche werden mit Algen, Wasser und Nährlösungen gefüllt und an einen sonnigen Standort gehängt. Luft und CO2 sorgen über eingeführte Kanülen für eine Verwirbelung und einen Gasaustausch. Die Vorrichtung ermöglicht, auf möglichst kleiner Fläche möglichst viel Biomasse bei optimalen Umweltbe­dingungen zu züchten.

Description

Vorrichtung zur Zucht und Massenproduktion von Algen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zucht von Algen, die gekennzeichnet ist durch einen transparenten Folienschlauch, der durch die Art der Aufhängung in Segmente geteilt wird und durch seine neue Form Kultursysteme ergibt. Die Folienschläuche werden mit Algen, Wasser und Nährlösungen gefüllt und an einen sonnigen Standort gehängt. Luft und CO2 sorgen über eingeführte Kanülen für eine Nerwirbelung und einen Gasaustausch. Die Vorrichtung ermöglicht, auf möglichst kleiner Fläche möglichst viel Biomasse bei optimalen Umweltbedingungen zu züchten.
Algen sind Pflanzen, die im Wasser leben. Sie benötigen Sonnenlicht, CO2 und Νährsalze, sowie optimale Wassertemperaturen. Wirtschaftlich interessant sind einige Arten der Mikroalgen, die eine Größe von 3 bis 20 mμ haben und neben Eiweiß viele wertvolle Inhaltsstoffe besitzen wie Betacarotin, Omega-3-Fettsäuren, Farbstoffe oder sogar medizinisch wirksame Stoffe.
Mikroalgen werden heute in erster Linie extensiv gezüchtet oder aus natürlichen Vorkommen geerntet, getrocknet und als Pulver oder Tablettenform angeboten.
Intensive Kultursysteme werden als geschlossenen Systeme in Gewächshäusern betrieben, in Glasrohren oder Doppelstegplatten aus Kunststoff, als Durchlaufsysteme installiert. Durch die Systeme wird Wasser, Nährlösung und Algen gepumpt. Sie sind sehr pflege- und kostenaufwendig und in Europa nur als Versuchsanlagen gebaut worden, aber im großen Maßstab nicht rentabel.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kostengünstigen Zucht und Massenproduktion von Mikroalgen aufzuzeigen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung aufzuzeigen, die es erlaubt, auf möglichst kleiner Fläche möglichst viel Biomasse bei optimalen Umweltbedingungen zu züchten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die sich auszeichnet durch einen transparenten Folienschlauch, der durch die Art der Aufhängung in Segmente geteilt wird, und durch seine neue Form Kultursysteme ergibt. Die Folienschläuche werden mit Algen, Wasser und Nährlösungen gefüllt und an einen sonnigen Standort gehängt. Luft und CO2 sorgen über eingeführte Kanülen für eine Verwirbelung und einen Gasaustausch.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die sich durch einen transparenten Folienschlauch (1) auszeichnet, welcher an ein tragendes Rohrgerüst (2) mit Bindematerial (5) befestigt wird.
Der einseitig befestigte Folienschlauch wird ein Drittel mit Wasser gefüllt und V- förmig geknickt .
Das offene Ende des Schlauches wird unter das vorgenannte Rohr (2) gefaltet und in gleicher Weise fixiert (5). Jetzt wird der Folienschlauch an den beiden faltenschlagenden oberen Enden (6) etwa 1 cm eingeschnitten.
Der Folienschlauch wird durch diese Öffnung (6) mit Wasser, Algen und Nährlösung gefüllt.
Im unteren Bereich des wassergefüllten V-Systems werden Kunststoffkanülen (7) eingeführt, die an der Spitze perforiert sind und als Ausströmer (8) für Druckluft und CO2 dienen.
Die Kunststoff kanülen (7) werden von oben über ein abgehängtes Druckrohr (9) mit Luft und CO2 versorgt. Durch das aufsteigende Gas (10) an der Folienwand bildet sich ein auf- und absteigender Kreislauf des Wassers mit den Algen. Durch weitere, unten eingestochene Kanülen (4), erfolgt die Ernte der Mikroalgen über die Sammelleitung (3).
Die Kanüle (4) und die dazugehörige Sammelleitung (3) versorgen den Folienreaktor mit Nährsalzen und Frischwasser nach der Ernte.
Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zucht und Massenproduktion von Algen.
Die Vorrichtung umfasst einen transparenten Folienschlauch (1), der mit Bindematerial (5) an einem Tragrohr (2) befestigt ist.
Der Folienschlauch (1) wird mit Wasser gefüllt und V-förmig im unteren Teil geknickt .
Die Wasserfüllung erfolgt über die Einschnittöffhung (6), die später als Gasausgang dient. Die Luft wird über ein Druckrohr (9) mit einer davon abgehenden Kanüle (7) zugeführt. Dazu wird die an der Spitze geteilte und perforierte Kanüle (8) durch die Folienschläuche gestochen.
Die an der Spitze der Kanüle (8) austretende Luft steigt an der Folienwand auf und entweicht über das oben eingesteckte Kunstrohr (6).
Durch die aufsteigende Luft bildet sich eine Zirkulation des Wassers (10). Dies fördert den Gasaustausch und die Durchmischung mit Nährstoffen.
Im unteren Bereich des V-Systems (4) sind in die Schlauchfolien Kunststoffkanülen eingestochen, die über die Ernteleitung (3), das V-System entleert. Über die (4) und Rohr (3) wird das von Algen befreite Wasser nach der Ernte aufgedüngt und zurückgeführt Kanüle.
Als Material für den Folienschlauch eignen sich übliche Folienschläuche, wie sie beispielsweise im Gartenbau oder in der Landwirtschaft eingesetzt werden und von diversen Anbietern bezogen werden können. Dabei können die Folienschläuche bspw. aus PE, PVC, Polypropylen oder anderen Kunststoffen bestehen, die zu transparenten Folienschläuchen verarbeitet werden können.
Der Folienschlauch ist transparent und ggf. farbig. Bei der Farbe des Schlauchs sollte darauf geachtet werden, dass für das Algenwachstum ungünstige Lichtverhältnisse vermieden werden. So sollten bestimmte Lichtspektren selektiv ausgeschlossen werden, die sich auf den physiologischen Zustand der Algen auswirken, wie z.B. die Induktion von stress-induzierten Inhaltsstoffen wie Astaxanthin.
Der Durchmesser des Folienschlauchs sollte geeigneterweise im Bereich von 5 bis 100 cm liegen. Die Höhe der Vorrichtung kann bis zu 3 m oder höher betragen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zur Zucht und Massenproduktion von Algen, gekennzeichnet durch einen oder mehrere hintereinander geschaltete, transparente Folienschläuche (1), die gefüllt V-förmig geknickt werden und an den jeweils beiden Enden der V-Form an einem Tragrohr (2) befestigt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der V-förmig gebaute Folienreaktor aus Folie besteht, die mehrschichtig aus unterschiedlichen Kunststoffen gebaut ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der V-förmig gefüllte Folienreaktor im unteren . Bereich mit Kanülen und dünnen Schläuchen durchstoßen ist, die durch den darüber stehenden Wasserdruck wasser- und gasdicht in der Folie halten.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem langen Folienschlauch mehrere V-förmige Folienreaktoren gebildet werden, die mit Schläuchen, wie unter Anspruch 3 beschrieben, zu großen Systemen miteinander verbunden werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der V-förmige Folienreaktor aus einer oder mehreren transparenten, farbigen Folie besteht, die wachstumsfördernd wirken.
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