WO2009153383A1 - Procedimiento de conversión de co2 en recursos energéticos y/o de valor añadido - Google Patents

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WO2009153383A1
WO2009153383A1 PCT/ES2009/070243 ES2009070243W WO2009153383A1 WO 2009153383 A1 WO2009153383 A1 WO 2009153383A1 ES 2009070243 W ES2009070243 W ES 2009070243W WO 2009153383 A1 WO2009153383 A1 WO 2009153383A1
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converting
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PCT/ES2009/070243
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Bernard A. J. STROÏAZZO-MOUGIN
Eduardo VERDÚ
Eloy CHAPULÍ
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Bio Fuel Systems. S.L.
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12P7/6436—Fatty acid esters
    • C12P7/649—Biodiesel, i.e. fatty acid alkyl esters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to a process (continuous industry) for the conversion of CO 2 into energy resources and / or added value resources. These energy resources are applicable, among others, to obtaining thermal, electrical, fuel (solid, liquid, gas), synthesis gas ...
  • This new procedure has the particularity and advantage of being able to recycle carbon dioxide and convert it into energy resources and / or added value through the use of phytoplanktonic species as a vehicle for such conversion.
  • the amount of CO 2 emitted to the atmosphere is 10 kg. This is due to the fact that the CO 2 captured by the phytoplankton has in turn generated a power of 100 kW, so the CO 2 balance emitted per kW produced is half.
  • a process is described in which not all the final product is destined to the production of fuels, but also to the production of a product with nutritional value.
  • the reactors that are used today, whether on an industrial or experimental scale, can be classified into two large groups:
  • Another advantage is that so far there is no system or procedure in which a mass culture of photosynthetic strains is carried out as is done in the present invention.
  • the present invention relates to a new process (industrial and preferably continuous) for the conversion of CO 2 into energy resources and / or added value, which does not generate pollution, which can make use of its own products (CO 2 , source of nitrogen [nitrates, nitrites ...]) as nutrients.
  • CO 2 source of nitrogen [nitrates, nitrites ...]
  • one of the advantages of the present invention is that it is a process that is advantageously carried out continuously, without stops and therefore works 24 hours a day.
  • a first aspect of the present invention refers to a process for the conversion of CO 2 into energy resources and / or added value comprising the steps of:
  • Production that is, growth and / or multiplication of the phytoplankton species which in turn includes the sub-stages of: a. stirring of the culture medium; b. tempering; C. alteration of metabolic pathways and acceleration of cell proliferation; and d, lighting.
  • ⁇ Stage 1 Cultivation of foiosynthetic species with inverted return, in which at least one photosynthetic species is cultivated. More than one species can be used in the same culture medium, so that the variable temperature does not affect the system (one predominates over the other depending on the temperature); In this way it is achieved that there are no production peaks depending on the time of year, ensuring the continuity of the process, free of stops to change phytoplankton species.
  • photosynthetic strains these are selected from the group consisting of Chlorophyll, Bacilliariophyse, Dinophicea, Cryptophysae, Chrysophyx, Haptophyzae, Prasynophic, Raphylophyse, Stigmatophyx or combination thereof.
  • the cultivation stage has the peculiarity of being subjected to an inverted return, to ensure that the exposure time to light of all photosynthetic individuals is the same.
  • the stage of cultivation of photosynthetic species comprises at least one of the following sub-stages:
  • the strain (250 ml or less) remains isolated under light and controlled climate (low temperature) and is only used when it is necessary to inoculate. They are not aired or carbon dioxide is added.
  • the inoculums (250 ml to 4 I by volume) grow rapidly over a period of 7 to 14 days at higher temperatures and intensity of light with an air intake enriched with carbon dioxide. When they are ready, a small proportion of the volume is used to start new inoculums and the main portion to start crops at intermediate scale (20 I).
  • Water used as a culture medium is subjected to a sterilization process by means of the application of ultraviolet and a selective filtering of particles ( ⁇ 1 ⁇ ).
  • the sterilization of the culture medium is carried out by the addition of antibiotics and fungicides in a concentration from 100 to 300 mg / m !, preferably from 150 to 250 mg / ml and more preferably at a concentration of 200 mg / ml.
  • the antibiotics used are selected from the group consisting of penicillin and streptomycin or mixture thereof and the fungicides are selected from the group consisting of griseofulvira and nystatin or mixture thereof.
  • the nutrients that make the crop grow rapidly and efficiently are added.
  • Said nutrient intake is made exogenously and / or endogenously, that is, part of the nutrients are provided externally by different sources and / or internally through feedback of secondary products generated in the procedure, or reusable elements such as for example. culture medium.
  • Nutrients mainly contribute carbon, nitrogen, oxygen, hydrogen and phosphorus.
  • Compounds that provide carbon are selected from the group consisting of CO, CO 2 , CaCO 3 and bicarbonate. These can come from the tile industry, ceramics, marble, thermal power plants, electrical, cement or combination thereof in concentrations from 0.1 to 5 grams of carbon per liter of culture.
  • the nitrogen-containing compounds are selected from the group consisting of NOx, nitrates, nitrites, ammonia, ammonia or mixture thereof, in concentrations from 0.1 to 2 grams of nitrogen per liter of culture.
  • Compounds with oxygen and hydrogen supply are previously treated water and air in concentrations from 0.1 to 2 grams of oxygen / hydrogen per liter of culture.
  • the compounds that provide the necessary phosphorus to the culture medium are mainly phosphates in concentrations from 0.01 to 2 grams of phosphorus per liter of culture.
  • the salinity range will be between 0 to 80 g / l and preferably between 30 to 40 g / L
  • the pressure to which it must be subjected e! crop will be between -1 (empty) and 5 atmospheres, preferably at atmospheric pressure.
  • the culture medium is subjected to turbulence.
  • Turbulence acts preventively against fouling, benefits the homogeneity of the system and increases the diffusion of gases in it.
  • air, N 2 , CO 2 , CO, NO x , gases resulting from combustion are blown separately or combined in concentrations from 0.4 to 600 liters per minute and productive unit, the latter being understood as a culture volume that ranged from 0.5 to 100 m 3 , preferably from 2 to 50 m 3 .
  • the culture medium is in constant motion, favoring the acquisition of light in a three-dimensional manner. This avoids the shadow effect among photosynthetic individuals, since being a non-static procedure ensures that they capture natural or artificial light.
  • the second stage of the present procedure is a stage of production, understood as such in the present specification to the growth and / or multiplication of the photosynthetic species that is being cultivated. Once the selected photosynthetic strains have been adequately cultivated, those parameters will be provided that will make said stage accelerate and be more efficient. In this sense, the production stage comprises at least one of the following sub-stages:
  • Temperation - Alteration of metabolic pathways and acceleration of cell proliferation.
  • the agitation stage of the culture medium has the same purpose as the turbulence generation stage of the cultivation stage.
  • temper Another stage that must be taken into account for maximum production is to temper, so that the crop must be maintained in the temperature conditions described above, thus avoiding loss of yield.
  • This tempering is carried out by using heat exchangers, shirts, and / or submerging the culture medium underground. Furthermore, said tempering can be carried out by adding hot or cold air that allows the crop to be between temperatures from 5 to 45 ° C.
  • a stage of alteration of the metabolic pathways and the acceleration of cell proliferation is carried out, by means of the application of a magnetic field of variable and / or constant intensity.
  • a variable magnetic field of 0.1 to 100 mT and / or a constant magnetic field of 0.01 to 1 T is applied in the production stage.
  • the visible light radiation occupies a small strip of the spectrum, which ranges from 400 to 700 nm, and is located between ultraviolet (UV) and infrared (IR) radiation, constituting what has been called the photosynthetically active radiation (PAR). It is also called visible radiation (VIS), because the human eye, which is a sensitive photo-sensing organ, allows us to see that radiation;
  • the white light is constituted by the union of all the luminous radiations of different color: violet, blue, green, yellow, orange and red light.
  • a substance or compound with coior absorbs the light of the color complementary to the color we see in it, that is, the color it shows is that of the non-absorbed light, which is reflected or transmitted.
  • a molecule that absorbs light (photon that collides with matter), absorbs an electron of that molecule each time. When excited, the electron moves from its state baseline or initial position with respect to the nucleus at a distance that corresponds to the energy of the photon it absorbed.
  • reaction center an energy collecting pigment
  • photosystem I an energy collecting pigment
  • photosystem II an energy collecting pigment
  • the reaction centers consist of a chlorophyll a molecule associated with particular proteins and specific membrane components. It is said that the energy migrates from one pigment to another until it reaches the reaction center.
  • each photon excites an electron from a chlorophyll, a carotene or a xanthophyll.
  • the oscillations interfere with each other forming an undulating movement of energy or state of superposition, something sought in our technology, causing this movement to generate said state of superposition.
  • This production stage is carried out for cycles of 6 to 120 hours, preferably 8 to 12 hours.
  • Stationary phase it does not increase the number of photosynthetic strains (nor the mass or other culture parameters). Stationary phase cells develop a metabolism different from that of the exponential phase and during it an accumulation and release of secondary metabolites occurs.
  • Stage 3 The third stage or stage of emptying consists in removing or extracting from 10 to 100% of the crop per production cycle, preferably 10%.
  • Stage 4 The fourth stage of the present procedure consists of a stage of mechanical and / or immunochemical separation, in which it is possible to eliminate up to 99.9% of the culture medium. The removed medium or water can be fed back to the system.
  • the separation stage is carried out by means of a! less one of the following techniques:
  • thermochemical liquefaction consists of a chemical decomposition of organic matter, caused by heating in the absence of oxygen or other reagents, except water vapor.
  • a gas fraction and a solid fraction are obtained.
  • the gas fraction in turn has a condensable fraction (mixture of iarga chain compounds: bio-oil) and a non-condensable one (short chain compounds, H 2 , CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 6 .. .).
  • thermochemical liquefaction reactor which has the obvious advantage of avoiding drying (thermal energy savings ).
  • biogas produced in anaerobic digestion processes can have different uses:
  • Biogas contains a high percentage of methane, CH 4 (between 50-70%), so it is susceptible to energy use through combustion in engines, in turbines or in boilers, either alone or mixed with other fuel.
  • a feedback stage is carried out, by means of which some of the products obtained or the medium containing the photosynthetic strains or oxygen generated in photosynthesis, they are fed back to the culture medium or other transformation points.
  • Figure 1 shows a block diagram with each of the steps of the procedure described in the present invention and the different alternatives thereto, for obtaining a product of high nutritional value and / or the transformation thereof into energy resources.
  • Figure 2 shows the correspondence between Absorbance at 446 nm and biomass (g dry / L) of the experiments performed.
  • Figure 4 shows an image of the photobioreactors of experiments N1, N2 and N3.
  • Figure 5 represents the biomass produced at the end of each experience in the different photobioreactors
  • the starting point is a monospecific crop of Gaditana Nannochoropsis, in brackish water with a NaCI concentration of 4g / L in a photobioreactor.
  • photobioreactor means any container that can house the photosynthetic species and its culture medium.
  • this photobioreactor comprises a tube assembly of a maximum height of 10 meters and preferred between 2 and 2.25 meters, which contains the photosynthetic culture.
  • this tube may comprise a second tube, internal to the first tube, intended to house an additional internal external light source. In order to carry out the start-up of each of the basic systems of the plant, it is based on the original strain, which is stored in small transparent containers that can be autoclaved.
  • the strain (250 m! Or less) remains isolated under light and controlled climate (low temperature) and is only used when it is necessary to inoculate. They are not aired or carbon dioxide is added.
  • the inoculums (250 ml to 4 I by volume) grow rapidly over a period of 7 to 14 days at higher temperatures and intensity of light with an air intake enriched with carbon dioxide. When they are ready, a small proportion of the volume is used to start new inoculums and the main portion to start crops at intermediate scale (20L). Once 2OL is available, the sequence is the one presented below:
  • the concentration per liter of culture is as follows: Component Stock solution (gL ⁇ 1 (JH 2 O) Amount used Final concentration
  • Vitamins See below 0.5 mL -
  • the production is 1060 kg / h of product with a moisture content of 10%.
  • This plant has a total volume of 9540 m 3 distributed in 2000 modular systems arranged in three heights. The orientation of these is from east to west to avoid e! shadow effect, being the occupation of the plant 1, 57 ha.
  • the systems are outside to take advantage of natural light, being necessary to provide artificial light (equivalent to the annual average of the natural light of the Mediterranean coast: 4.5 kW.h / m 2 / day) during the last eight hours of production . It is important to note that the system can have an outer jacket in which there is a refractive and tempering liquid of the system.
  • the general characteristics of the crop are shown below: - The temperature of the crop is at 25 0 C regulated by the previously mentioned shirt.
  • Salinity of the 4 g / L NaCI culture This salinity is achieved by working with brackish well water.
  • the system is provided with 150 mg of Zeolita mercai for each liter of culture, with the aim of increasing its efficiency.
  • the system is fed with CO 2 from an internal combustion engine by means of pulses.
  • the impulses begin when the pH exceeds the value of 9 and stop, when it is below 7.
  • the gas resulting from combustion is treated to separate CO 2 from the rest of gases.
  • Magnetic field The whole crop is subjected to a continuous magnetic field strength of 0.43T.
  • the product with a humidity of 60% is introduced into a reactor that works at high pressures and moderate temperatures (supercritical water conditions). According to these working conditions and with residence times between 30 and 60 minutes, degradation occurs of the organic matter, resulting in a gas and a liquid fraction (bio-oil).
  • the liquid fraction (70% with respect to the dry starting material: 1299 kg / h) consists of a mixture of long chain organic compounds while the gaseous fraction (15% with respect to the kg of the dry starting material: 278 kg / h) is formed by short chain compounds: H 2 , CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 6 .... These gases are recircuted to provide part of the energy required by the liquefaction process.
  • 358 m 3 / h of culture are subjected to a preconcentration stage by means of sand filters. Once the filters are saturated, they are washed in countercurrent to recover the microalgae. Fresh water is used with a flow rate of 18 m 3 / h.
  • the concentrated culture (4.8% solids) is subjected to a centrifugation process, using a vertical plate centrifuge. A concentrated culture is obtained, where the solids content increases up to 13%.
  • the last stage that is performed is the drying one. This is carried out by means of a spray-dryer. The crop is circulated countercurrently with hot air inside an atomizer.
  • the feed to the drying system is 6607 kg / h, the output of which is 1011 kg / h of product at 15% humidity.
  • the product with a humidity of 15% is subjected to a combustion process in a boiler of aqueous solotubular solids with mobile grill.
  • the steam generated 7016 kg / h (40 bar and 35O 0 C) is introduced into a steam turbine Io that allows to obtain an electric power of 1.4 MW.
  • the self-consumption with respect to the electricity produced is 24%.
  • the last stage that is reopened is the drying one. This is done through a lyophilization process.
  • the feeding to the drying system is 1959 kg / h, to obtain a production of 333 kg / h, with the following composition:
  • Type of photobioreactor All are constituted by vertical tubes of 2 m that some are solid columns of a certain diameter and also contain an inner tube of different diameters, where light is introduced.
  • Material of the photobioreactor Three transparent materials, glass (DV), polycarbonate (PC) and methacrylate (MT) were evaluated.
  • the crops are subject to continuous control of pH, temperature and dissolved oxygen.

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Abstract

La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido que comprende las etapas de cultivo de especies fotosintéticas, producción, vaciado, separación mecánica y/o térmica y transformación mediante licuefacción termoquímica, combustión directa y/o digestión anaerobia. Alternativamente dicho producto de alto valor nutricional se transforma en recursos energéticos, tipo energía eléctrica, térmica, combustibles y/o gas de síntesis.

Description

PROCEDIMIENTO DE CONVERSIÓN DE CO? EN RECURSOS ENERGÉTICOS Y/O
DE VALOR AÑADIDO
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento (industria! en continuo) para Ia conversión de CO2 en recursos energéticos y/o en recursos de valor añadido. Dichos recursos energéticos son aplicables entre otros, a la obtención de energía térmica, eléctrica, combustibles (sólido, líquido, gas), gas de síntesis...
Este nuevo procedimiento tiene Ia particularidad y ventaja de ser capaz de reciclar el dióxido de carbono y convertirlo en recursos energéticos y/o de valor añadido mediante eí uso de especies fitoplanctónicas como vehículo para dicha conversión.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Una enorme cantidad de energía solar irradia Ia superficie de Ia Tierra, (aproximadamente 15.000 veces el consumo global diario). En este mismo sentido, Ia energía proveniente del sol es Ia mayor y principal fuente de energía de este planeta. No obstante, Ia efectividad de Ia concentración de energía por unidad de superficie en cualquier punto de Ia Tierra es muy pequeña (solamente alrededor de 1 a 5 kW.h/m2/dia). Esta poca efectividad de concentración energética limita Ia utilización directa de energía solar como fuente primaria de energía.
En Ia actualidad et calentamiento global es un problema que está suscitando el desarroilo de nuevas tecnologías en diferentes ámbitos de la técnica para intentar erradicar o minimizar los efectos de dicho calentamiento. La obligación por parte de las zonas económicas de cumplir con los objetivos impuestos por el protocolo de Kyoto sobre reducción de las emisiones de CO2ZSO2 y otros gases que producen el denominado efecto invernadero está llevando a los países a buscar combustibles alternativos y renovables para evitar posibles sanciones fiscales.
Aunque en algunas regiones está aumentando Ia producción de energía solar y eólica, estas tecnologías resultan muy costosas, no son viables en todas las zonas climáticas y no aseguran una producción energética en continuo. En estas condiciones, los biocarburantes están llamados a desempeñar un papel fundamental como sustitutos de los combustibles fósiles, especialmente para apiicaciones de transporte y calefacción.
Los costes de producción de biocarburantes a partir de plantas terrestres, como los aceites de paima y de colza, han sido siempre motivo de preocupación. Teniendo en cuenta los bajos índices de producción de aceite por hectárea, se necesitarían enormes cantidades de recursos para que se pudiera alcanzar una producción comercial, La tierra y el agua son dos recursos escasos y es preferible emplearlos para producir alimentos, que además resultan más rentables para los agricultores. Además el abonado intensivo se presenta como una forma de contaminación terrestre e hídrica de primera magnitud. Así mismo los monocultivos extensivos son uno de los principales enemigos de Ia biodiversidad.
Un estudio de Ia Universidad de Berkeley, Natural Resources Research VoI 14 N0 1 March 2005 pag 65-72 muestra que una planta terrestre como el girasol requiere más energía para su transformación en combustible que Ia energía capaz de suministrar como tal, por ejemplo, para Ia producción de 1.000 kg de combustible de girasol que tienen un poder calorífico de 9.000.000 de kcal, se tienen que gastar 19 millones de kcal, Io que corresponde a una emisión de CO2 superior a Io que emite un combustible fósil. Es decir, si Ia emisión de un coche de 135 CV (100 kW) sobre un recorrido de 100 km haciendo uso de un combustible fósil es de 20 kg de CO2, cuando se utiliza un combustible a base de girasol, Ia emisión combinada totai sería de 36 kg de CO2. Sin embargo, en el caso de un combustible basado en fitoplancton alimentado del CO2 de una central por ejemplo térmica, Ia cantidad de CO2 emitida a Ia atmósfera es de 10 kg. Esto es debido a que el CO2 captado por el fitoplancton ha generado a su vez una potencia de 100 kW, por Io que el balance de CO2 emitido por kW producido es la mitad. Por otro lado, en Ia presente invención se describe un procedimiento en el cual no todo el producto final se destina a Ia producción de combustibles, sino también a la producción de un producto con aito valor nutricional.
Destacar que cuando Ia aplicación del producto final es ia de generar energía eléctrica, no existe emisión de CO2 a Ia atmósfera al introducir éste de nuevo a! sistema para Ia producción del fitoplancton. En vista de todo Io anteriormente enunciado, con una producción de fitoplancton que permita sustituir el uso de carburantes de origen petrolífero, las ventajas desde el punto de vista medioambiental son evidentes. De acuerdo con esto, el gran reto radica en conseguir un cultivo que permita producir de forma masiva este producto. Para ello es imprescindible seleccionar adecuadamente el reactor que se va a utilizar.
Los reactores que se emplean hoy día, ya sea a escala industrial o experimental, se pueden clasificar en dos grandes grupos:
• Reactores abiertos • Reactores cerrados o Horizonta! o Vertical
REACTORES ABIERTOS
Consisten en el uso de estanques pocos profundos en el que las algas, el agua y los nutrientes circuían a través del circuito mediante un sistema motorizado de paletas. El gran inconveniente que representa este sistema es que, al ser totalmente abierto, las algas son susceptibles de contaminarse ante cualquier organismo que se introdujera dentro del estanque. Además son más difíciles de controlar las condiciones del sistema, tales como Ia temperatura, evaporación del agua del medio de cultivo, aporte de CO2 y luminosidad, siendo Ia eficiencia fotoquímica escasa (no se alcanzan altas densidades celulares); de ahí que Ia profundidad de! estanque sea de pocos milímetros, requiriendo de esta forma grandes extensiones para ¡legar a altas producciones. El conjunto de estos factores hace que no sea el sistema mas adecuado para el cultivo masivo de especies fitoplanctónicas.
REACTORES CERRADOS
Estos reactores permiten salvar algunos de los principales obstáculos con los que se encuentra un sistema abierto; permite controlar las variables del sistema (CO2, luminosidad, temperatura...), no hay contaminación, y requieren menos extensiones de terreno para conseguir Ia misma producción que en ios reactores abiertos, sobre todo en el caso de que Ia disposición sea vertical (mayor volumen por unidad de área). Todo esto hace que Ia eficiencia fotoquímica del cultivo sea mayor.
Por todo lo anteriormente enunciado, diferentes autores han desarrollado sistemas y procedimientos en los cuales se cultivan especies fitoplanctónicas fotosintéticas que se exponen a Ia luz para generar un crecimiento y multiplicación de las mismas para que finalmente se obtenga un producto utilizable (tras varias etapas de modificación), como es e! caso de las solicitudes PCT WO2007025145A2, WO2006/020177I WO 03/094598 y WO2007144441. Sin embargo todos estos procedimientos tienen el problema de que no trabajan de forma claramente continua, no tienen una eficiencia fotoquímica adecuada, no tienen recirculación de parte de sus propios productos obtenidos, son procedimientos lentos y laboriosos que en algunos casos son susceptibles de contaminación, utilizan Ia energía solar de forma bidimensional (no llegan a aprovechar Ia verticalidad del sistema de Ia presente invención), y en definitiva son procedimientos con altos costes asociados (limpieza, desinfección, evaporación del agua de cultivo, deficientes energéticamente [bombeo, extracción...]...), y que generan indirectamente contaminación. Además sistemas o procedimientos como el descrito en WO2007025145A2 trabajan de acuerdo a una disposición horizontal (usan agitación mediante rodillos), los productos resultantes no son reutilizados (tal y como se hace en la presente invención con el NOx que pasan a través de biofiltros para ser transformado a nitratos y nitritos que son aprovechados como aporte de nutrientes al medio de cultivo). Estos sistemas o procedimientos obtienen cantidades de carburantes (alrededor de 6000 galones) inferiores al sistema de Ia presente invención.
Por otra parte, el procedimiento aquí descrito tiene la ventaja adicional, que en Ia etapa de producción se aplica un campo magnético que provoca una aceleración de dicha etapa y, por tanto, un aumento sustancial de Ia cantidad de producto obtenido.
En este mismo sentido, Ia presente invención se refiere a un nuevo procedimiento para Ia obtención de recursos energéticos, mediante un procedimiento de captación solar y CO2 para su reconversión en fuente continua de energía haciendo uso de catalizadores. Para minimizar Ia contaminación directa o indirecta, el procedimiento que se describirá posteriormente hace uso de nutrientes como el CO2 atmosférico, fuentes de carbono y nitrógeno procedentes de distintos sectores industriales. Mediante Ia presente invención se consigue un reciclaje total o parcial (en función de Ia aplicación) del CO2 y por Io tanto Ia emisión neta puede llegar a ser "cero", puesto que el CO2 generado puede volver al sistema, nutriendo de esta forma al fitoplancton. Además con ei fin de minimizar el consumo de agua se procede a una reutilización de ia misma tras Ia etapa de separación que posteriormente se detallará con más detenimiento.
Además, el procedimiento cuenta con la ventaja de que el oxígeno generado en una de sus etapas pasa a ser reutilizado como materia prima para una posterior transformación del producto obtenido.
Otra ventaja es que hasta el momento no existe ningún sistema o procedimiento en el cual se lleve a cabo un cultivo masivo de cepas fotosintéticas como se hace en Ia presente invención.
De esta manera y mediante el presente procedimiento, se consigue obtener una producción bastante superior a Ia conseguida en los procedimientos anteriormente descritos en los cuales como máximo se obtienen como máximo 1 ,5 g/l/día de producto, frente a las concentraciones obtenidas mediante el procedimiento aquí descrito que logra obtener hasta 8 g/í/día.
Así se consigue mejorar sustaπcialmente los procedimientos ya conocidos en e! estado de la técnica, ya sea en rendimientos (energético-económicos y productivos) como en minimización de impacto medioambiental. Por Io tanto se trata de un procedimiento sostenible tanto desde ei punto de vista energético como ecológico,
DESCRIPCIÓN
La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento (industrial y preferiblemente en continuo) para Ia conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido, que no genera contaminación, que puede hacer uso de sus propios productos (CO2, fuente de nitrógeno [nitratos, nitritos...]) como nutrientes. Por otra parte, una de las ventajas que tiene !a presente invención es que es un procedimiento que ventajosamente se realiza en continuo, sin paradas y que por lo tanto trabaja las 24 horas del día.
Por Io tanto un primer aspecto de Ia presente invención se refiere a un procedimiento para ía conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido que comprende las etapas de:
1. Cultivo de especies fotosintéticas con retorno invertido que a su vez comprende las etapas de: a. inoculación de cepas fotosintéticas acuáticas; b. adición del medio de cultivo; c. esterilización; d. adición de nutrientes; e. regulación de Ia temperatura; f. regulación de Ia salinidad; g. regulación del pH; h. regulación de Ia presión; y i. generación de turbulencias.
2. Producción (es decir, crecimiento y/o multiplicación de Ia especie fitoplanctónica) que a su vez comprende las sub-etapas de: a. agitación del medio de cultivo; b. atemperación; c. alteración de rutas metabólicas y aceleración de Ia proliferación celular; y d, iluminación.
3. Vaciado del medio de cultivo en un porcentaje variable, del 10 al 100% del total del cultivo por día;
4. Separación mecánica y/o termoquímica.
caracterizado porque tras Ia etapa de separación se lleva a cabo una transformación mediante licuefacción termoquímica, digestión anaerobia y/o combustión directa. {Etapa 1): Cultivo de especies foíosintéticas con retorno invertido, en el cual se cultivan al menos una especie fotosintética. Se pueden usar más de una especie en el mismo medio de cultivo, con Ia finalidad de que Ia variable temperatura no llegue a afectar al sistema (una predomina sobre Ia otra en función de Ia temperatura); de esta forma se consigue que no haya picos de producción en función de ía época del año, asegurando Ia continuidad del proceso, libre de paradas para cambiar de especie fitoplanctónica.
Con respecto a las especies de cepas fotosintéticas usadas, estas se seleccionan del grupo formado por Cloroficeas, Bacilliarioficeas, Dinoficeas, Criptoficeas, Crisoficeas, Haptoficeas, Prasinoficeas, Rafidoficeas, Estigmatoficea o combinación de las mismas.
Por otro lado, Ia etapa de cultivo tiene Ia peculiaridad de estar sometida a un retorno invertido, para asegurar que el tiempo de exposición a Ia luz de todos los individuos fotosintéticos es el mismo.
La etapa de cultivo de especies fotosintéticas, comprende al menos una de las siguientes sub-etapas:
Inoculación de las cepas fotosintéticas acuáticas.
- Adición del medio de cultivo. Esterilización.
- Adición de nutrientes. - Regulación de Ia temperatura.
Regulación de Ia salinidad.
Regulación del pH.
Regulación de Ia presión.
Generación de turbulencias.
Dichas sub-etapas se llevan a cabo según Ia siguiente metodología:
Se parte de Ia cepa original, Ia cual se guarda en pequeños contenedores transparentes que puedan ser esterilizados en autoclave. Estos se guardan en una incubadora entre 4 y 12 0C, iluminada por lámparas fluorescentes de 8 vatios (W) que proporcionan una intensidad lumínica de 450 lux. El objetivo no es acelerar el crecimiento sino mantener los cultivos en buenas condiciones. En esta sub-etapa, los cultivos no se airean ni se introduce dióxido de carbono.
Es necesario replicar Ia cepa a intervalos mensuales para mantenerlas en buen estado y vigorosas. Para ello, después de retirar el tapón de algodón del matraz que contiene las cepas y de quemar el cuello del matraz con un mechero Bunsen, se trasvasa un inoculo de 20 a 50 mi a otro matraz estéril que contiene el medio previamente esterilizado en autoclave. El tapón se inserta después de quemar el cuello del nuevo matraz.
La cepa (250 mi o menos) sigue aislada bajo luz y clima controlado (baja temperatura) y sólo se emplea cuando es necesario inocular. Ni se airean ni se añade dióxido de carbono. Los inóculos (250 mi a 4 I en volumen) crecen rápidamente durante un período de 7 a 14 días a temperaturas e intensidad de luz más elevada con un aporte de aire enriquecido con dióxido de carbono. Cuando están listos, una pequeña proporción del volumen se emplea para iniciar nuevos inóculos y Ia porción principal para comenzar cultivos a escala intermedia (20 I).
Una vez se dispone de 2OL Ia secuencia es Ia que a continuación se presenta:
• 5O l
• 250 I
• 750 I
• 2 m3 • 4 m3
• Y así progresivamente hasta llegar a Ia unidad productiva básica.
Con respecto al medio de cultivo, destacar que en el presente procedimiento se puede hacer uso de agua de tipo dulce, salada, salobre o agua procedente de aguas residuales procedentes de residuos urbanos.
Además, e! agua que se usa como medio del cultivo es sometida a un proceso de esterilización mediante Ia aplicación de ultravioleta y a un filtrado selectivo de partículas (< 1 μ). La esterilización del medio de cultivo se lleva a cabo mediante Ia adición de antibióticos y fungicidas en una concentración desde 100 a 300 mg/m!, preferentemente desde 150 a 250 mg/ml y más preferentemente a una concentración de 200 mg/ml. Los antibióticos que se usan se seleccionan del grupo formado por penicilina y estreptomicina o mezcla de los mismos y los fungicidas se seleccionan del grupo formado por griseofulvira y nistatina o mezcla de los mismos.
Una vez sembradas Ia o las especies, y liberado el cultivo de cualquier tipo de posible contaminación, se añaden los nutrientes que hacen que el cultivo crezca rápida y eficazmente. Dicho aporte de nutrientes se realiza de manera exógena y/o endógena, es decir, parte de los nutrientes se aportan de manera extema por diferentes fuentes y/o internamente mediante retroalimentación de productos secundarios generados en el procedimiento, o elementos reutilizables como por ejemplo eí medio de cultivo.
Los nutrientes aportan principalmente carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno y fósforo.
Los compuestos que aportan carbono se seleccionan del grupo formado por CO, CO2, CaCO3 y bicarbonato. Estos pueden proceder de Ia industria azulejera, cerámica, del mármol, centrales térmicas, eléctricas, cementeras o combinación de las mismas en concentraciones desde 0, 1 a 5 gramos de carbono por litro de cultivo.
Los compuestos con aporte de nitrógeno se seleccionan del grupo formado por NOx, nitratos, nitritos, amonio, amoniaco o mezcla de ios mismos, en concentraciones desde 0,1 a 2 gramos de nitrógeno por litro de cultivo.
Los compuestos con aporte de oxígeno e hidrógeno son el agua previamente tratada y aire en concentraciones desde 0,1 a 2 gramos de oxígeno/hidrógeno por litro de cultivo.
Los compuestos que aportan el fósforo necesario al medio de cultivo son principalmente los fosfatos en concentraciones desde 0,01 a 2 gramos de fósforo por litro de cultivo. Una vez añadidos los nutrientes, necesarios como fuente de alimentación para las cepas fotosintéticas, se procede a Ia regulación de ias condiciones en las cuales debe estar el cultivo. En este sentido el cultivo debe estar a temperaturas entre 5 a 45 0C, preferentemente desde 20 a 3O0C y más preferentemente desde 20 a 250C.
Con respecto a la salinidad, ésta debe estar fijada de tal manera que el medio no resulte tóxica para las cepas fotosintéticas; el rango de salinidad estará comprendido entre 0 a 80 g/l y preferentemente entre 30 a 40 g/L
El medio debe tener un pH desde 4 a 11 unidades, aunque preferentemente desde 6,5 a 8,5.
La presión a Ia cuai debe estar sometido e! cultivo estará entre -1 (vacío) y 5 atmósferas, preferentemente a presión atmosférica.
Una vez regulados los parámetros anteriores, se somete al medio de cultivo a turbulencias. La turbulencia actúa de forma preventiva ante el fouling, beneficia la homogeneidad del sistema y aumenta Ia difusión de los gases en éste. Para generar dichas turbulencias se insufla aire, N2, CO2, CO, NOx, gases resultantes de una combustión, por separado o combinación de los mismos en concentraciones desde 0,4 a 600 litros por minuto y unidad productiva, entendiendo esta última como un volumen de cultivo que osciía entre 0,5 a 100 m3, preferentemente desde 2 a 50 m3. Así, de esta manera, se consigue que el medio de cultivo esté en constante movimiento, favoreciendo Ia captación de luz de manera tridimensional. Así se evita el efecto sombra entre los individuos fotosintéticos, ya que al ser un procedimiento no estático se asegura que estos capten Ia luz natural o artificial.
(Etapa 2): La segunda etapa del presente procedimiento es una etapa de producción, entendiendo por tal en ía presente memoria descriptiva ai crecimiento y/o multiplicación de Ia especie fotosintética que se esté cultivando. Una vez que se ha procedido a cultivar adecuadamente las cepas fotosintéticas seleccionadas, se procede a aportar aquellos parámetros que harán que dicha etapa se acelere y sea más eficiente. En este sentido Ia etapa de producción comprende al menos una de las siguientes subetapas:
- Agitación del medio de cultivo.
- Atemperación. - Alteración de rutas metabólicas y aceleración de Ia proliferación celular.
Iluminación.
La etapa de agitación del medio de cultivo tiene el mismo fin que Ia etapa de generación de turbulencias de Ia etapa de cultivo.
Dicha agitación se lleva a cabo mediante impulsos por inyección de aire, N2, CO2, CO, NOx, gases resultantes de una combustión por separado o combinación de los mismos. La cantidad que se inyecta siempre debe ser 0,4 a 600 litros por m2 y por unidad productiva.
Otra etapa que se debe tener en cuenta para una máxima producción es Ia de atemperar, de tal manera que se debe mantener el cultivo en !as condiciones de temperatura anteriormente descritas, evitando de esta forma Ia pérdida de rendimiento. Esta atemperación se lleva a cabo mediante el uso de intercambiadores de calor, de camisas, y/o sumergiendo el medio de cultivo bajo tierra. Además dicha atemperación se puede llevar a cabo por adición de aire frío o caliente que permiten que el cultivo se encuentre entre temperaturas desde 5 a 45°C.
A continuación, para que el cultivo sea más productivo de Io habitual y Ia mitosis sea más rápida, en una realización alternativa de Ia invención se lleva a cabo una etapa de alteración de las rutas metabólicas y ia aceleración de Ia proliferación celular, mediante Ia aplicación de un campo magnético de intensidad variable y/o constante.
Estos propician que los microambientes que se crean en el interior de las membranas celulares o en las zonas hidrofóbicas de ciertas proteínas (enzimas, transportadores) que restringen Ia movilidad de las biomoléculas y reducen Ia velocidad de las reacciones químicas, sean más susceptibles a interaccionar con el campo magnético.
De esta manera se generan modificaciones de Ia expresión genética, de las reacciones metabólicas, de los sistemas de señales intracelulares o de Ia permeabilidad de las membranas biológicas, que, convenientemente amplificadas, dan lugar a modificaciones de las funciones celulares. De esta manera además se consigue que se den fenómenos de resonancia que influyen en el paso de iones a través de las membranas y otros procesos biológicos.
Así, en Ia presente realización alternativa de Ia invención, en Ia etapa de producción se aplica un campo magnético variable de 0,1 a 100 mT y/o un campo magnético constante de 0,01 a 1 T.
Al igual que en Ia etapa anterior el medio de cultivo en Ia etapa de producción debe estar iluminado de manera natural, artificial o combinación de las mismas. Ei cultivo se expone a una iluminación de 1 a 10 kW h/m2/día. Además Ia iluminación se lleva a cabo por ciclos de luz-oscuridad, siendo los de luz desde 6 a 24 horas y los de oscuridad desde 0 a 18 horas.
En este mismo sentido se sabe que Ia radiación lumínica visible ocupa una pequeña franja del espectro, que va desde los 400 a los 700 nm, y se sitúa entre las radiaciones ultravioleta (UV) y las infrarrojas (IR), constituyendo Io que se ha llamado Ia radiación fotosintéticamente activa (PAR). Se llama también radiación visible (VIS), debido a que el ojo humano, que es un órgano sensible foto-detector, permite que veamos esa radiación; Ia luz blanca está constituida por Ia unión de todas las radiaciones luminosas de distinto color: luz violeta, azul, verde, amarilla, naranja y roja. Una sustancia o compuesto con coior, absorbe Ia luz del color complementario al color que vemos en él, es decir, el color que muestra es el de Ia luz no absorbida, Ia cual se ve reflejada o transmitida.
Hace aproximadamente 300 años, eí inglés Isaac Newton (1642-1727) dispersó Ia luz visible en un espectro de colores; en 190O1 Max Planck enunció Ia teoría por Ia que toda transferencia de energía radiante de un objeto a otro implicaba unidades "discretas" de energía a las que llamo cuantos. A partir de estas observaciones se concluyó que ia luz tiene características de onda y de partícula. Las partículas se dice que corresponden a cuantos, fotones o paquetes discretos de energía, cada uno asociado a una longitud de onda. La energía de un fotón es inversamente pero proporcional a su longitud de onda.
Una molécula que absorbe Ia luz (fotón que choca con Ia materia), absorbe cada vez un electrón de esa molécula. Al ser excitado el electrón se desplaza de su estado basal o posición inicial respecto al núcleo a una distancia que corresponde a Ia energía del fotón que absorbió.
Por lo tanto en el caso que acontece, cuando Ia !uz incide en el sistema que contiene el medio de cultivo con las especies fotosintéiicas, una molécula de pigmento (que ha absorbido Ia luz) en esta situación esta excitada y esta energía de excitación es !a que se utiliza en Ia fotosíntesis.
Las clorofilas y otros pigmentos solo duran periodos muy cortos en estado excitado. La energía de excitación es utilizada en provocar Ia fotosíntesis.
Teniendo en cuenta que Ia fotosíntesis es un proceso cuántico con una extrema eficiencia de transferencia energética, para que se realice es necesario que Ia energía de los electrones excitados de varios pigmentos se transfiera a un pigmento colector de energía, el cual se denomina Centro de reacción. En Ia fotosíntesis hay dos centros de reacción, el de! fotosistema I y el del fotosístema II. Los centros de reacción consisten en una molécula de clorofila a asociada a proteínas particulares y a componentes de membrana específicos. Se dice que Ia energía migra de un pigmento a otro hasta llegar al centro de reacción.
Casi toda la absorción se da en los pigmentos de los cloroplastos. En los tiiacoides, cada fotón excita un electrón de una clorofila, un caroteno o una xantofila.
Por Io tanto en conjunto cuando el sistema absorbe Ia luz, provoca una oscilación forzada de una nube de electrones y en consecuencia parte de Ia energía se reflecta al exterior, provocando una excitación de modo continuo a las moléculas cercanas.
Las oscilaciones interfieren unas con otras formando un movimiento ondulatorio de energía o estado de superposición, algo buscado en nuestra tecnología, provocando este movimiento que se genere dicho estado de superposición.
De esta manera se consigue que el procedimiento que se está describiendo sea más eficaz, puesto que constantemente la energía emitida por Ia iuz es absorbida por el medio y a su vez es de nuevo emitida, creando un sistema continuo de excitación- desexcitación que hace que Ia fotosíntesis se dé de una manera más eficaz. Además como el sistema está en constante agitación, provocándose turbulencias, se asegura que las especies fotosintéticas presentes en el medio, estén en constante movimiento por todas partes del sistema, haciendo que Ia probabilidad de que estén en todos los puntos del sistema sea máxima, de tal manera que se consigue un efecto sombra casi inexistente.
Esta etapa de producción se lleva a cabo durante ciclos de 6 a 120 horas, preferentemente de 8 a 12 horas.
De esta manera y llegados a este punto se ha conseguido que el medio de cultivo haya pasado por las siguientes etapas:
1) Cultivo dentro de Ia cua! se ha producido una fase lag o de adaptación del medio de cultivo o Io que es Io mismo, las cepas fotosintéticas adaptan su metabolismo a las nuevas condiciones ambientales (de abundancia de nutrientes) para poder iniciar el crecimiento exponencial.
2) Producción dentro de Ia cual se han producido las siguientes fases:
a) Fase exponencial o logarítmica: en ella Ia velocidad de crecimiento es máxima y el tiempo de generación es mínimo. Durante esta fase las cepas fotosintéticas consumen los nutrientes del medio a velocidad máxima.
b) Fase estacionaria: en ella no se incrementa el número de cepas fotosintéticas (ni Ia masa u otros parámetros del cultivo). Las células en fase estacionaria desarrollan un metabolismo diferente al de Ia fase de exponencial y durante ella se produce una acumulación y liberación de metabolitos secundarios.
A partir de este punto se llevan a cabo ías dos siguientes etapas del proceso:
(Etapa 3): La tercera etapa o etapa de vaciado consiste en retirar o extraer desde el 10 hasta el 100% del cultivo por ciclo de producción, preferentemente el 10%. (Etapa 4): La cuarta etapa del presente procedimiento consiste en una etapa de separación mecánica y/o íermoquímica, en Ia cual se consigue eliminar hasta el 99,9% del medio de cultivo. El medio o agua eliminada puede alimentarse de nuevo ai sistema.
Para que se elimine dicho medio, la etapa de separación se lleva a cabo mediante a! menos una de las siguientes técnicas:
- filtración, floculación eiectrocoagulación, - ultrasonidos, recompresión mecánica de vapor,
- centrifugación,
- decantación,
- filtro de prensa, - secado térmico a baja temperatura,
- turbosecador,
- spray dryer, liofilización,
- evaporador de múltiple efecto, - al aire libre, o
- combinación de las mismas.
Según una realización preferida de Ia invención, tras Ia etapa de separación y tras Ia obtención del producto final, éste se somete a una etapa de transformación que da lugar a que dicho producto sea Ia "materia prima" para Ia obtención de fuentes de energía térmica, eléctrica, combustibles... y recursos de valor añadido.
{Etapa 5) Por Io tanto Ia etapa de transformación final adicional puede seguir a! menos una de las siguientes vías: a. Licuefacción termoquímica; b. Digestión anaerobia; y c. Combustión directa.
a) Licuefacción termoquímica. Al igual que !a pirólisis, Ia licuefacción termoquímica consiste en una descomposición química de Ia materia orgánica, causada por el calentamiento en ausencia de oxígeno u otros reactivos, excepto vapor de agua. Resultado de esta descomposición se obtiene una fracción gas y otra sólida (char). La fracción gaseosa a su vez cuenta con una fracción condensable (mezcia de compuestos de iarga cadena: bio-oil) y otra no condensable (compuestos de cadena corta, H2, CH4, C2H4, C2H6...). La principal diferencia se encuentra en que este proceso se lleva a cabo a altas presiones (del orden de10 MPa) y bajas temperaturas (del orden de 3000C); estas condiciones de trabajo permiten que Ia materia prima de partida no requiera ser secada, pues puede introducirse al reactor de licuefacción termoquímica una materia prima con una humedad de hasta el 60%, Io cual tiene Ia evidente ventaja de evitar secar (ahorro de energía térmica).
b) Digestión Anaeróbica. La digestión anaerobia es un proceso biológico en el que Ia materia orgánica, en ausencia de oxígeno, y mediante Ia acción de un grupo de bacterias específicas, se descompone en productos gaseosos o
"biogás" con Ia siguiente composición:
• 50-70% de CH4
• 30-40% de CO2
• 5% de H2, H2S y otros gases
De acuerdo con esto, el biogás producido en procesos de digestión anaerobia puede tener diferentes usos:
• En una caldera para generación de calor o electricidad
• En motores o turbinas para generar electricidad • En pilas de combustible, previa realización de una limpieza de H2S y otros contaminantes de las membranas.
• Purificarlo y añadir los aditivos necesarios para introducirlo en una red de transporte de gas natural.
• Uso como material base para Ia síntesis de productos de elevado valor añadido como es el metano! o el gas natural licuado.
• Combustible de automoción.
El biogás contiene un alto porcentaje en metano, CH4 (entre el 50-70%), por lo que es susceptible de un aprovechamiento energético mediante su combustión en motores, en turbinas o en calderas, bien sólo o mezclado con otro combustible.
c) Combustión directa para generar electricidad. El producto final con una humedad del orden de! 10% se somete a un proceso de combustión (reacción química exotérmica en Ia que un elemento combustible se combina con otro comburente, generalmente oxígeno en forma gaseosa, para generar calor o ambos, caior y luz) de manera que !a potencia calorífica de los gases generados en el proceso permite producir vapor a presión, que alimenta a una turbina de vapor para obtener energía eléctrica. En este punto también son tenidos en cuenta Ia cogeneración {procedimiento mediante el cual se obtiene simultáneamente energía eléctrica y energía térmica útil), y el ciclo combinado (coexistencia de dos ciclos termodinámicos en un mismo sistema, uno cuyo fluido de trabajo es el vapor de agua y otro cuyo fluido de trabajo es un gas producto de una combustión).
Según otra realización preferida, tras ía etapa de transformación y en Ia etapa de separación mecánica y/o térmica se lleva a cabo una etapa de retroalimentación, mediante Ia cual algunos de los productos obtenidos o el medio que contiene a las cepas fotosintéticas o el oxígeno generado en Ia fotosíntesis, son retroalimentados al medio de cultivo o a otros puntos de transformación.
Por otra parte, los gases procedentes de Ia etapa de transformación pueden ser tratados con biofiltros de bacterias de tal manera que son transformados en nitratos y así poder ser reconducidos hasta Ia etapa de cultivo como nutrientes. Dicho proceso se lleva a cabo según las siguientes reacciones:
NH3 + 3/2 O2 + HCO3 " -> NO2 " + CO2 + 2H+ + H2O (actúa Ia bacteria nitrosomona) NO2 " + % O2 -> NO3 " (actúa Ia bacteria nitrobacter)
Un tercer aspecto de Ia presente invención se refiere a Ia obtención de un producto tal, que tras Ia etapa de transformación se obtiene energía térmica, de energía eléctrica, combustibles (sólido, líquido o gas) y/o gas de síntesis. A continuación se describen una serie de ejemplos, que en todo momento se deberán tener en cuenta a modo ilustrativo, y no limitativo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques con cada una de las etapas del procedimiento descrito en Ia presente invención y las distintas alternativas al mismo, para Ia obtención de un producto del alto valor nutricional y/o Ia transformación del mismo en recursos energéticos. La Figura 2 muestra Ia correspondencia entre Absorbancia a 446 nm y biomasa (g secos/L) de ios experimentos realizados.
La Figura 3 muestra un detalle del tubo interior de N4.
La Figura 4 muestra una imagen de los fotobiorreactores de los experimentos N1 , N2 y N3. La Figura 5 representa ia biomasa producida ai final de cada experiencia en los diferentes fotobiorreactores
EJEMPLOS
CULTIVO Y PRODUCCIÓN
El punto de partida es un cultivo monoespecífico de Nannochoropsis Gaditana, en agua de pozo salobre con una concentración en NaCI de 4g/L en un fotobiorreactor.
A ío largo de Ia presente memoria descriptiva, por fotobiorreactor se entiende cualquier recipiente que pueda albergar Ia especie fotosintética y su medio de cultivo. En una realización preferida de la invención, este fotobiorreactor comprende un conjunto tubo de una altura máxima de 10 metros y preferida entre 2 y 2,25 metros, que contiene el cultivo fotosintético. Opcionalmente, este tubo puede comprender un segundo tubo, interno al primer tubo, destinado a albergar una fuente de luz interna adicional a la externa. Para llevar a cabo Ia puesta en marcha de cada una de los sistemas básicos de Ia planta, se parte de Ia cepa original, ia cual se guarda en pequeños contenedores transparentes que puedan ser esterilizados en autoclave. Estos se guardan en una incubadora enfriada de 4 a 12°C, iluminada por lámparas fluorescentes de 8 vatios (W) que proporcionan una intensidad lumínica de 450 lux calculada en Ia superficie del cultivo. El objetivo en este punto no es acelerar el crecimiento sino mantener los cultivos en buenas condiciones. Los cultivos no se airean ni se introduce dióxido de carbono.
Es necesario replicar Ia cepa a intervalos mensuales para mantenerlas en buen estado y vigorosas. Después de retirar el tapón de algodón del matraz que contiene las cepas y de quemar el cuello del matraz con un mechero Bunsen, se trasvasa un inoculo de 20 a 50 mi a otro matraz estéril que contiene e! medio previamente esterilizado en autoclave. E! tapón se inserta después de quemar el cueilo del nuevo matraz.
ETAPAS EN LA PRODUCCIÓN DE ALGAS
La cepa (250 m! o menos) sigue aislada bajo luz y clima controlada (baja temperatura) y sólo se emplea cuando es necesario inocular. Ni se airean ni se añade dióxido de carbono. Los inóculos (250 mi a 4 I en volumen) crecen rápidamente durante un período de 7 a 14 días a temperaturas e intensidad de luz más elevada con un aporte de aire enriquecido con dióxido de carbono. Cuando están listos, una pequeña proporción del volumen se emplea para iniciar nuevos inóculos y Ia porción principal para comenzar cultivos a escala intermedia (20L). Una vez se dispone de 2OL Ia secuencia es Ia que a continuación se presenta:
• 50 1
• 250 I . 750 I
• 2 m3 • 4,77 m3
La secuencia que va desde los 5OL hasta ios 4,77 m3 supone un tiempo de 2 semanas. De esta forma se pone en marcha el primer sistema al cual se inyecta CO2 y aire. Éste es el que permite llevar a cabo Ia puesta en marcha del resto, tal y como a continuación se detalla: 1. La mitad del cultivo pasa a otro sistema que se encuentra vacío y en ese mismo instante se añade el agua necesaria a ambos con Ia concentración en sal necesaria. Ésta, ya atemperada, procede de un "tanque pulmón", que previamente habrá sido sometida a un tratamiento ultravioleta (esterilización) y se le habrá añadido el nutriente (el tanque pulmón dispone de sondas de nutrientes para automatizar el aporte de nutrientes).
La concentración por litro de cultivo es el que a continuación se presenta: Componente Solución stock (gL~1 (JH2O) Cantidad empleada Concentración final
NaNO3 75 1 mL 8,82 x 10"4
NaH2PO4-H2O 5 1 mL 3,62 X i O"5
Na2SiO3.9H2O 30 1 mL 1 ,06 X 10"4
Metales traza Ver a continuación 1 mL —
Vitaminas Ver a continuación 0.5 mL —
Solución de metales traza f/2
En 950 mL de agua destilada, disolver el EDTA y los otros componentes. Llevar hasta un volumen de 1 L de agua destilada.
Solución stock (gL Cantidad
Componente Concentración final dH2O) empleada
FeCI3.6HΞO 3,15 g 1,17 x 10"5 Na2EDTA 4,36 g 1,17 x 10"5
MnCI2.4H2O 180,0 1 mL 9,10 x 10"7
ZnSO4JH2O 22,0 1 mL 7,65x10"8
CoCi2.6H2O 10,0 1 mL 4,20x10"8
CuSO4-SH2O 9,8 1 mL 3,93x10"8
Na2MoO4.2H2O 6,3 1 mL 2,60x10"8 En cada sistema se mantiene conectada Ia aireación (turbulencia) y el aporte de CO2, controlando de esta forma el pH.
2. Después de 24 horas los dos sistemas están en condiciones de alimentar a otros dos de acuerdo con el procedimiento expuesto en 1, y así hasta llevar a cabo Ia puesta en marcha de todos los restantes.
Todas las unidades trabajan a presión atmosférica y de acuerdo a un sistema de retorno invertido.
La producción es de 1060 kg/h de producto con un contenido en humedad del 10%. Dicha planta cuenta con un volumen total de 9540 m3 repartido en 2000 sistemas modulares dispuestos en tres alturas. La orientación de estos es de este a oeste para evitar e! efecto sombra, siendo Ia ocupación de Ia planta 1 ,57 ha.
Para conseguir una producción de 1060 kg/h se realizan 2 extracciones diarias del 40% de! volumen total en cada una de éstas, de acuerdo con Ia siguiente programación de extracciones:
• 8 horas de luz → crecimiento del cultivo hasta concentración deseada (3g/L)
• 4 horas → extracción del 40 % del cultivo total
• 8 horas de luz → crecimiento del cultivo hasta concentración deseada (3g/L)
• 4 horas → extracción del 40 % de! cultivo total
De manera que el ciclo de luz-oscuridad es el siguiente: 8 !uz - 4 oscuridad - 8 luz - 4 oscuridad.
Los sistemas se encuentran en exterior para aprovechar Ia luz natural, siendo necesario aportar luz artificial (equivalente a la media anual de la luz natural del litoral mediterráneo: 4,5 kW.h/m2/dia) durante las ocho últimas horas de producción. Es importante destacar que el sistema puede contar con una camisa externa en Ia que se dispone de un líquido refractante y atemperador del sistema.
Las características generales del cultivo se muestran a continuación: - La temperatura del cultivo se encuentra a 250C regulada por Ia camisa comentada con anterioridad.
- Salinidad del cultivo de 4 g/L de NaCI; esta salinidad se alcanza trabajando con agua de pozo salobre. - Al sistema se íe aporta 150 mg de Zeolita comerciai por cada litro de cultivo, con el objetivo de aumentar Ia eficiencia del mismo.
- Se alimenta ai sistema con CO2 procedente de un motor de combustión interna mediante impulsos. Los impulsos empiezan cuando el pH supera ei valor de 9 y paran, cuando éste se encuentra por debajo de 7. El gas resultante de Ia combustión es tratado para separar el CO2 del resto de gases.
Campo magnético. Se somete a una intensidad de campo magnético continuo de 0.43T a todo el cultivo.
- Se recircula el agua de cultivo que en las etapas de separación se ha eliminado; es importante destacar que el agua recirculada aun contiene nutrientes, por lo que el siguiente aporte de estos se deberá llevar a cabo realizando una corrección en base a las medidas de los sensores de nitratos y fosfatos principalmente.
En todo el momento el cultivo está sometido a turbulencias ocasionadas o bien por un burbujeo (impulsos de 400 L/min de aire por sistema durante 15s cada 30 min) o por Ia propia circulación que ocasiona la bomba del sistema (8500
Uh).
1) PRODUCCIÓN DE ENERGÍA TÉRMICA Y UN BIO-PETRÓLEO (LICUEFACCIÓN TERMOQUÍMICA).
A) SEPARACIÓN
Tras realizar Ia extracción, 597 m3/h de cultivo se someten a una etapa de separación mecánica mediante un proceso de coagulación-flocuiación. Se coagula con sulfato de aluminio, neutralizando de esta forma Ia carga de las microalgas, y se flocula con un polietectrolito polimérico (ZETAG). A continuación, el cultivo se somete a un proceso de filtración prensa con e! objeto de aumentar el contenido en sólidos. La torta que se obtiene después de esta etapa de concentración es un producto húmedo con una concentración en sólidos del 40%. B) TRANSFORMACIÓN
El producto con una humedad del 60% se introduce en un reactor que trabaja a altas presiones y temperaturas moderadas (condiciones supercríticas del agua), De acuerdo con estas condiciones de trabajo y con tiempos de residencia comprendidos entre 30 y 60 minutos se produce una degradación de Ia materia orgánica, resultando de esta forma una fracción gas y otra líquida (bio-oil).
La fracción líquida (70 % respecto a Ia materia de partida seca: 1299 kg/h) consiste en una mezcla de compuestos orgánicos de cadena larga mientras que Ia fracción gaseosa (15 % respecto a los kg de ía materia de partida seca: 278 kg/h) está formada por compuestos de cadena corta: H2, CH4, C2H4, C2H6.... Estos gases se hacen recircuíar para proporcionar parte de Ia energía que requiere el proceso de licuefacción.
Ei resto de Ia materia será ceniza que no será energéticamente útil.
Una vez se tiene el líquido, que tiene un poder calorífico de 7500 kca!/kg, se pasa a una caldera que permite obtener una potencia térmica de 11 ,3 kWtérmicos-
2) PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA (Caldera de sólidos + Turbina de vapor)
A) SEPARACIÓN
Tras realizar Ia extracción, 358 m3/h de cultivo se someten a una etapa de preconcentración mediante filtros de arena. Una vez saturados los filtros se hace un lavado de estos en contracorriente para recuperar las microalgas. Se hace uso de agua dulce con un caudal de 18 m3/h. A continuación, el cultivo concentrado (4.8% en sólidos) se somete a un proceso de centrifugación, haciendo uso de una centrífuga vertical de platos. Se obtiene un cultivo concentrado, donde el contenido en sólidos aumenta hasta el 13%. La última etapa que se realiza es Ia de secado. Ésta se lleva a cabo mediante un spray-dryer. Ei cultivo se hace circular en contracorriente con aire caliente en el interior de un atomizador.
La alimentación ai sistema de secado es 6607 kg/h, siendo Ia salida de éste 1011 kg/h de producto al 15% de humedad.
B) TRANSFORMACIÓN
El producto con una humedad dei 15% se somete a un proceso de combustión en una caldera de sólidos acuotubular con parrilla móvif. El vapor generado 7016 kg/h (40 bar y 35O0C) se introduce en una turbina de vapor Io que permite obtener una potencia eléctrica de 1.4 MW.
El autoconsumo con respecto a Ia energía eléctrica producida es del 24%.
3) OBTENCIÓN DE UN PRODUCTO DE ALTO VALOR AÑADIDO
SEPARACIÓN
Tras realizar la extracción, 42 m3/h de cultivo se someten a una etapa de concentración mediante un proceso de centrifugación. Se obtiene un concentrado con un contenido en sólidos del 17%.
La última etapa que se reaüza es Ia de secado. Éste se realiza mediante un proceso de liofilización. La alimentación al sistema de secado es 1959 kg/h, para obtener una producción de 333 kg/h, con Ia siguiente composición:
- Proteínas de elevado valor biológico: 71.1% en peso respecto del producto seco; - Hidratos de carbono: 16.5% en peso respecto del producto seco;
- Vitaminas: 1.8% en peso respecto del producto seco;
- Minerales y oligoelementos: 3.6% en peso respecto del producto seco;
- Grasas: 6.7% en peso respecto del producto seco;
- Otros: 0.3% en peso respecto del producto seco. 4) ESTUDIO COMPARATIVO DEL EFECTO DEL FOTOPERÍODO SOBRE LOS CULTIVOS DE FITOPLANCTON.
1. Objetivo del estudio Ei objetivo del estudio realizado del cual se muestra un resumen de los datos obtenidos a continuación, es por un lado contrastar las diferencias entre fotobiorreactores tubulares verticales (Bubble column photobioreactor) con diferentes diseños y por otro, evaluar el efecto deí fotoperiodo, sobre Ia producción de cultivos de Nannochloropsís gaditana. • Los fotobiorreactores empleados se diferencian en 4 variables:
1. Tipo de fotobiorreactor. Todos están constituidos por tubos verticales de 2 m que unos son columnas macizas de un diámetro determinado y además contienen un tubo interior de diferentes diámetros, dónde se introduce luz. 2. Material del fotobiorreactor. Se evaluaron 3 materiales transparentes, vidrio (VD), poIicarbonato(PC) y metacrilato (MT).
3. Número de columnas que forman el fotobiorreactor.
• Para el estudio de Ia influencia del fotoperiodo, se somete a los cultivos a experiencias con ciclos de luz:oscuridad de 24:0, y 16:8 horas.
2. Material y métodos
2.1. Condiciones de cultivo y datos de producción
El estudio se realizó en Alicante, en una planta piloto en Ia que se aseguró que todos los fotobiorreactores estuvieran sometidos a Ia misma densidad de fotones ambienta!, 250 μmoles m'V1, suministrada por focos GROLUX, especialmente indicados para crecimiento de plantas y a Ia misma temperatura, 2O0C, gracias a Ia conexión de todos los fotobiorreactores a una unidad de intercambio de calor. Se realizan 3 experiencias, cada una de ellas con 3 réplicas. Cada réplica tiene una duración de 8 días, en los que se trabaja en modo discontinuo, presentando los cultivos el inicio de cada réplica Ia misma biomasa. El agua empleada para comenzar cada réplica es agua de mar filtrada y esterilizada por ozonización con un sistema PAP de generador de ozono (COM AD08).
La cantidad de inoculo requerida para cada réplica, de forma que se aseguren las mismas condiciones de concentración celular en todos los fotobiorreactores, se calcula gracias al empleo de una recta de calibrado que representa Ia correspondencia entre Ia biomasa(g de cultivo en peso seco /L de cultivo) y Ia absorbancia del cultivo a 680 nm (Figura 2).
Todas las réplicas comienzan con una absorbancia a 680 nm de 0,4 uA, Io que equivale a 0,23 g secos/L,
En todos los fotobiorreactores se introduce una mezcla de aire y CO2 ai 2%, que es previamente esterilizado por filtración (0,2 μm). El suministro de CO2 esta regulado por un temporizador, y sigue el mismo ciclo que el de !a luz, es decir, se para su suministro en los ciclos de oscuridad.
Para obtener (os datos de producción de los cultivos estudiados, se toma desde el momento 0 y cada 24 horas muestra de cultivo, para determinar Ea biomasa producida gravimétricamente, por filtración a vacío del cultivo con filtros Watman GF/C, y secado a 8O0C durante 24 horas.
Además de los datos de biomasa producida, los cultivos están sometidos a un control continuo de pH, temperatura y oxígeno disuelto.
2.2. Diseño de los fotobiorreactores
Los fotobiorreactores sometidos a estudio y sus características diferenciadoras {variables a evaluar) se muestran en Ia Tabla 1. Tablai . Fotobiorreactores evaluados y características específicas
Figure imgf000029_0001
En Ia Figura 4 se pueden observar cuatro de los fotobiorreactores estudiados, En esta figura se muestran, de izquierda a derecha, los fotobiorreactores N1, N2 y N3, En esta imagen se aprecia Ia diferencia de diámetro de las columnas, mientras que en Ia Figura 3 se observa una de las columnas de N4, donde se aprecia ei detalle del tubo interior.
2.2. Diseño experimental Experiencia 1 : Los cultivos se realizan con un fotoperiodo de 16:8 horas (luz:oscuridad). En los fotobiorreactores que presentan tubo interior en las columnas, se introduce un tubo de luz fluorescente de 70 W, con el mismo ciclo de luz:oscuridad.
Experiencia 2: Los cultivos se desarrollan en las mismas condiciones de fotoperiodo que en Ia experiencia anterior, pero se eliminan los fluorescentes que iluminan los tubos interiores de los fotobioreactores N1 , N2, N3 y N4.
Experiencia 3: Se aplica un fotoperiodo de 24:0 (luz continua). La luz interior de los fotobiorreactores con tubo interno, sigue el mismo ciclo.
Cada experiencia se realiza por triplicado.
4. Resultados y conclusiones
Los resultados medios obtenidos en las 3 experiencias se muestran en Ia Tabla 2 y Ia Figura 5. Tabla 2. Biomasa producida al final de cada experiencia en los diferentes fotobiorreactores
Figure imgf000030_0001
Tabla 3. Comparativa de consumo en función del fotoperíodo
Figure imgf000030_0002
% Consumo Extra 50,0% 50,0% 50,0% 50,0%
En todos los fotobiorreactores se observa una mayor producción a! aumentar las horas de luz en el fotoperiodo. Sin embargo, en base a los datos arrojados en las Tablas 2 y 3, se observa que a mayor número de horas de exposición a Ia luz, hay una ligera mejora de producción (de 18 a 24 horas de exposición a ia luz natural y artificial) y sin embargo el consumo extra que se tiene que aportar para producir un poco más en los ensayos de 24 horas, supone un gasto del 50% superior en potencia eléctrica. Lo cual hace evidente, y contrariamente a Io que se podría llegar a pensar, que es mejor una iluminación por debajo de 24 horas, en este caso 18, ya que el gasto energético se reduce en un 50% y hace que e! procedimiento a nivel industrial sea mucho más rentable.

Claims

REIVINDICACIONES:
1. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido que comprende las siguientes etapas: a) cultivo monoespecífico o multiespecífico de al menos una especie fotosintética en al menos un fotobiorreactor; b) crecimiento y/o multiplicación de ía especie fotosintética en el fotobiorreactor; c) vaciado del cultivo desde el 10 al 100% de contenido tota! de cada fotobiorreactor por día; y d) separación mecánica y/o iermoquímica de Ia especie fotosintética cultivada y el medio de cultivo; caracterizado porque dicho procedimiento comprende fotoperíodos de iluminación de Ia especie fotosintética de 6 a 24 horas de luz natural y/o artificial y de 18 a 0 horas de oscuridad, respectivamente, y porque tras Ia etapa de separación mecánica y/o termoquímica se lleva a cabo una etapa de transformación adicional de Ia biomasa obtenida en la que se utiliza al menos uno de los siguientes procesos: licuefacción termoquímica, combustión directa y digestión anaerobia.
2. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia etapa a) de cultivo de Ia especie fotosiníética comprende al menos una de las siguientes sub-etapas: a. inoculación de cepas fotosintéticas acuáticas; b. adición del medio de cultivo; c. esterilización mediante antibióticos y/o fungicidas; d. adición de nutrientes; e. regulación de Ia temperatura; f. regulación de la salinidad; g. regulación del pH; h. regulación de Ia presión; y i. generación de turbulencias.
3. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque los nutrientes se aportan de manera exógena, endógena o una combinación de las mismas y se seleccionan del grupo que consiste en: (i) compuestos con aporte de carbono;
(ii) compuestos con aporte de nitrógeno;
(iii) compuestos con aporte de hidrógeno;
(iv) compuestos con aporte de fósforo; y (v) compuestos con aporte de oxígeno.
4. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque Ia etapa b) de crecimiento y/o multiplicación comprende al menos una de las siguientes sub-etapas: a. agitación del medio de cultivo; b. atemperación mediante intercambiadores de calor y/o sumergiendo Ia aumentación bajo tierra y/o mediante adición de aire frió o caliente y/o mediante camisas; c. alteración de rutas metabólicas y aceleración de ¡a proliferación celular; y d. iluminación.
5. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 caracterizado porque Ia sub-etapa de agitación del medio de cultivo es por impulsos con circulación del cultivo por inyección de aire, N2, CO2, CO, NOx, gases procedentes de una combustión o combinación de los mismos.
6. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque Ia sub-etapa de alteración de rutas metabólicas y Ia aceleración de Ia proliferación celular se produce por aplicación de un campo magnético de intensidad variable y/o constante.
7. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque Ia etapa b) de crecimiento y/o multiplicación de la especie fotosintética se lleva a cabo mediante ciclos de 6 a 120 horas, preferentemente de 8 a 12 horas.
8. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido x según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque Ia etapa d) de separación mecánica y/o térmica se lleva al cabo mediante al menos una técnica seleccionada del grupo que consiste en: a. filtración; b. flocuiación; c. electrocoagulación; d. ultrasonidos; e. recompresión mecánica de vapor; f. centrifigación; g. decantación; h. filtro de prensa; i. secado térmico a baja temperatura; j. turbosecador; k. spray-dryer; I. liofilización; m. evaporador de múltiple efecto; n. al aire libre; o o. cualquier combinación de los anteriores,
9. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque tras Ia etapa d) de separación mecánica y/o térmica y/o tras Ia etapa adicional de transformación se lleva a cabo una retroaiimentación de al menos una parte de los productos secundarios generados en el procedimiento o del propio medio de cultivo a Ia etapa a) de cultivo de la especie fotosintética.
lO.Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los fotoperíodos de iluminación de Ia especie fotosintética son de 12 a 24 horas de luz natural y/o artificial y de 12 a 0 horas de oscuridad.
11. Procedimiento de conversión de CO2 en recursos energéticos y/o de valor añadido según la reivindicación 10, caracterizado porque los fotoperíodos de iluminación de Ia especie fotosintética son de aproximadamente 18 horas de luz natural y/o artificial y de 6 horas de oscuridad.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010355794B2 (en) * 2010-06-23 2015-10-29 Bernard A.J. Stroiazzo-Mougin Procedure for the obtainment of fatty acids of pharmacological and nutritional interest
WO2011161273A1 (es) * 2010-06-23 2011-12-29 Bio Fuel Systems, S.L. Procedimiento de obtención de un biocrudo que hace uso de microalgas
ES2464416B1 (es) 2012-10-30 2015-03-31 Biosinkco2 Tech Lda Proceso para la producción de biomasa y productos derivados de ella mediante cultivo de algas unicelulares en medio acuoso alimentado con una corriente de CO2, y planta diseñada para tal fin
CN104992583A (zh) * 2015-07-28 2015-10-21 上海厚泽信息技术有限公司 地铁列车调度仿真实训系统
WO2017165244A1 (en) 2016-03-19 2017-09-28 Kiverdi, Inc. Microorganisms and artificial ecosystems for the production of protein, food, and useful co-products from c1 substrates
EA201891926A1 (ru) 2017-02-03 2019-04-30 Киверди, Инк. Микроорганизмы и искусственные экосистемы для производства белка, продуктов питания и полезных побочных продуктов из субстратов c1
CN108197763B (zh) * 2018-03-01 2020-09-22 清华大学 一种面向低碳电力系统的鲁棒经济调度确定方法及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050239182A1 (en) * 2002-05-13 2005-10-27 Isaac Berzin Synthetic and biologically-derived products produced using biomass produced by photobioreactors configured for mitigation of pollutants in flue gases
WO2007144441A1 (es) * 2006-06-09 2007-12-21 Stroiazzo-Mougin Bernard A J Procedimiento de obtención de compuestos energéticos mediante energía electromagnética

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005274791B2 (en) 2002-05-13 2011-11-10 Algae Systems, L.L.C. Photobioreactor cell culture systems, methods for preconditioning photosynthetic organisms, and cultures of photosynthetic organisms produced thereby
CN100374539C (zh) 2002-05-13 2008-03-12 格瑞富埃技术有限公司 光生物反应器及其操作方法、包括其的系统以及应用
BRPI0615085A2 (pt) 2005-08-25 2011-06-28 Solix Biofuels Inc método, aparelho, e sistema para produção de biodiesel a partir de alga
ES2288132B1 (es) * 2006-06-09 2008-11-01 Bernard A.J. Stroiazzo-Mougin Fotoconvertidor de energia para la obtencion de biocombustibles.

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050239182A1 (en) * 2002-05-13 2005-10-27 Isaac Berzin Synthetic and biologically-derived products produced using biomass produced by photobioreactors configured for mitigation of pollutants in flue gases
WO2007144441A1 (es) * 2006-06-09 2007-12-21 Stroiazzo-Mougin Bernard A J Procedimiento de obtención de compuestos energéticos mediante energía electromagnética

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIRANO MORIO ET AL: "Magnetic field effects on photosynthesis and growth of the cyanobacterium Spirulina platensis", JOURNAL OF FERMENTATION AND BIOENGINEERING, SOCIETY OF FERMENTATION TECHNOLOGY, JP, vol. 86, no. 3, 1 January 1998 (1998-01-01), pages 313 - 316, XP002495994, ISSN: 0922-338X *
LI ET AL: "Effects of electromagnetic field on the batch cultivation and nutritional composition of Spirulina platensis in an air-lift photobioreactor", BIORESOURCE TECHNOLOGY, ELSEVIER BV, GB, vol. 98, no. 3, 1 February 2007 (2007-02-01), pages 700 - 705, XP005656285, ISSN: 0960-8524 *
MICHELE GREQUE DE MORAIS ET AL: "Carbon dioxide fixation by Chlorella kessleri, C. vulgaris, Scenedesmus obliquus and Spirulina sp. cultivated in flasks and vertical tubular photobioreactors", BIOTECHNOLOGY LETTERS, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, DO, vol. 29, no. 9, 15 May 2007 (2007-05-15), pages 1349 - 1352, XP019523934, ISSN: 1573-6776 *
YOSHITOMO WATANABE ET AL: "PHOTOSYNTHETIC PERFORMANCE OF A HELICAL TUBULAR PHOTOBIOREACTOR INFORPORATING THE CYANOBACTERIUM SPIRULINA PLATENSIS", BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING, WILEY & SONS, HOBOKEN, NJ, US, vol. 47, no. 2, 20 July 1995 (1995-07-20), pages 261 - 269, XP000511834, ISSN: 0006-3592 *

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