WO2011026482A1 - Verfahren zum ernten von algen aus einer algensuspension - Google Patents

Verfahren zum ernten von algen aus einer algensuspension Download PDF

Info

Publication number
WO2011026482A1
WO2011026482A1 PCT/DE2010/001048 DE2010001048W WO2011026482A1 WO 2011026482 A1 WO2011026482 A1 WO 2011026482A1 DE 2010001048 W DE2010001048 W DE 2010001048W WO 2011026482 A1 WO2011026482 A1 WO 2011026482A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
algae
suspension
concentrate
per liter
dry matter
Prior art date
Application number
PCT/DE2010/001048
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Claudia Thomsen
Original Assignee
Phytolutions Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phytolutions Gmbh filed Critical Phytolutions Gmbh
Priority to DE112010003565T priority Critical patent/DE112010003565A5/de
Publication of WO2011026482A1 publication Critical patent/WO2011026482A1/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G33/00—Cultivation of seaweed or algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/02—Separating microorganisms from their culture media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/80—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in fisheries management
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2

Definitions

  • the invention discloses a method for harvesting algae from an algal suspension, in particular from a microalgae suspension, wherein a special type of concentration of the algal suspension takes place.
  • Algae are considered to be one of the most promising microorganisms to bind or convert CO 2 .
  • such algae are converted into an energetically high-quality product, in particular diesel fuel.
  • the lipids are used, which are present in the algae.
  • Other transformations, for example, in animal feed or cosmetics are known.
  • algae are grown or grown in aqueous solutions, the algae must be separated from the aqueous solution.
  • algae are also referred to as biomass.
  • centrifuging is used as an established method. The liquid is separated from the solid components in a centrifuge.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • CONFIRMATION COPY [05] The object is achieved by a method for harvesting algae from an algal suspension, in particular from a microalgae suspension, wherein a concentration of the algal suspension is effected by means of a membrane filter, so that a first filtrate of a nutrient fluid and a first concentrate of an algal suspension is present. Thereby, a method can be provided in which the use of energy is reduced.
  • Algae of the species referred to herein include aquatic or aquatic eukaryotic plant-like organisms which are photosynthesizing but which are not taxonomically associated with the plants, and prokaryotic cells such as blue-green algae (Cyanophycea) or blue-green algae.
  • the algae included include, in particular, marine algae in lakes and oceans, as well as both freshwater and marine algae, in particular the following groups of algae or algae species: Haptophyta, Mouthworm (Cryptista), Dinozoa, Raphidophyceae, Chloe rarachniophyta, gold algae (Chrysophyta), diatoms (Bacillariophyta, also diatoms), brown algae (Thaeophyta), red algae (Rhodophyta), green algae and Ticobiliphyta, where the algae listed here are particularly preferably used in salt water, in particular the saline algae Nannochloropsis, Isochrysis, Phaeodactylum , Tetraselmis, Dunanie lla and / or spirulina and the freshwater algae Chlorella.
  • the "algae suspension” may be designed so that there are optimized growth conditions for algae, such as artificially adding nutrients, such as C0 2 , to the algae suspension, or storing the algae suspension in bioreactors that have optimized growth conditions the bioreactors have a large surface exposed to sunlight, which promotes the growth of algae.
  • the term “filtrate” refers in particular to the liquid component of the algal suspension without algae after the filtration process. In particular, this filtrate also contains the nutrients that the algae used to grow. Furthermore, this filtrate may have high quality substances which are produced by the algae. These high-quality substances include, in particular, polysaccharides. The nutrients and the aqueous components can form a nutrient fluid.
  • concentrate is understood to mean the concentrated algae suspension up to the pure dry substance content of the algae suspension
  • the concentrate may also contain nutrient liquid.
  • filters are used as "membrane filters" in which the mass transport either via a solution diffusion model or via a hydrodynamic model, whereby both models can also occur in parallel.
  • the transport essentially takes place by the diffusion, with the component to be transported being dissolved in the membrane.
  • the hydrodynamic model which is preferably used, the mass transfer takes place purely convectively.
  • control or regulation of harvesting takes place, wherein the algal suspension can be fed to the membrane filter as a setting process. Thus, the harvesting can be done depending on certain parameters.
  • the harvest can be done automatically by the controller opening a valve located above the membrane filter so that the algal suspension is forced through the membrane filter by gravity.
  • the algae suspension can be fed to the membrane filter via hoses, so that a pressure gradient is created which supports the filtering process.
  • harmful algae from a lake or algae can thus be harvested from a photobioreactor.
  • a control can alternatively or additionally to control done by sensor data are evaluated and the algae suspension via pumps and / or valves is fed to the membrane filter based on certain parameters.
  • the membrane filter can be modular. Thus, several photobioreactors, each with a membrane filter can be operated via a controller or control for harvesting. Also, multiple membrane filters can be interconnected to "one" membrane filter, which can significantly reduce harvest time.
  • the membrane filter may comprise a permeable membrane whereby the filtrate may pass through the permeable membrane and thus separate , wherein the concentrate does not overcome the membrane.
  • the membrane filter can have a hollow-fiber membrane to exploit capillary forces.
  • the hollow-fiber membrane may comprise perforated hollow glass fiber rods.
  • the perforated glass fiber hollow rods can have a pore width of about 0.05 ⁇ .
  • the concentration of the algae suspension can be carried out to a density between 4 g dry matter per liter and 400 g dry matter per liter, the density in particular between 10 g dry matter per liter and 250 g dry matter per liter or a value between 20 g Dry substance per liter and 80 g dry matter per liter.
  • this concentrated algae suspension can be centrifuged so that a second filtrate from a nutrient fluid and a second nutrient concentrate from an algal suspension are present. Thus, then there is a biomass from the algae for further processing.
  • the concentration can be up to a density of between 5 g dry matter per liter and 50 g dry matter per liter.
  • the size and / or the number of membrane filters for the amount of algae harvested per time can be reduced.
  • the concentration takes place to a density between 10 g dry matter per liter and 20 g dry matter per liter.
  • a flocculant may be added to the first concentrate of algae suspension for the purpose of infiltrating the concentrate of the algae suspension.
  • flocculation allows the removal of the finest suspended and collodially loosened, interfering water constituents, such as plankton, iron sludge or algae present in the water.
  • the limit between suspended and collodially dispersed particles is approx 0.45 microns If the density of the fine particles is equal to that of the water, they can float and not sediment.
  • a flocculent can destabilize the fine particles so that they no longer repel each other.
  • Such flocculants may be aluminum or ferric salts. After destabilization, the fine particles may clump together, this part is also called coagulation. At the same time, however, flakes are also formed, in which the already coagulated flakes are bound in, and thereby made separable. This part is called flocculation. Flocculation may therefore include coagulation and flocculation.
  • the pH value for flocculation can be adjusted.
  • the pH may be between 5.5-7.5.
  • aluminum salts in particular a pH of between 5.5 and 7.2 is preferred.
  • organic flocculants such as chitosan or polyacrylates can be used.
  • a sieving can be carried out by means of a sieve or a fine-pored tissue, in particular a gauze, so that a third filtrate from a nutrient fluid and a third concentrate from an algal suspension are present.
  • the third filtrate described above can be reused and supplied to the algal suspension.
  • the object is achieved by the first algae suspension concentrate which is present after carrying out the method described above.
  • the object is achieved by the first nutrient liquid filtrate which is present after carrying out the method described above.
  • the object is achieved by the second algae suspension concentrate which is present after carrying out the method described above.
  • the object is achieved by the second nutrient liquid filtrate which is present after carrying out the method described above.
  • the object is achieved by the third algae suspension concentrate which is present after carrying out the method described above.
  • the object is achieved by the third nutrient liquid filtrate which is present after carrying out the method described above.
  • FIG. 1 shows the flow of the inventive method with associated
  • a microalgae suspension is present in a photobioreactor in a concentration of 1 to 2 g dry matter per liter or in an algae pool with a microalgae suspension in a concentration between about 0.2 to 0.5 g dry matter per liter.
  • This microalgae suspension is concentrated by means of a membrane filter to a concentration of between 10 g dry matter per liter to 20 g dry matter per liter.
  • the membrane filter of the type PURON TM from the company Kochmembran Systems (KMS) from Aachen is used.
  • This PURON TM membrane filter consists of perforated Fieberglashohlstäben with a pore size of 0.05 ⁇ .
  • the first filtrate Fl is returned to the photobioreactor or algae pool as reused filtrate Rl. This is indicated in FIG. 1 as step 6.
  • the first concentrate Kl can either be centrifuged (not shown).
  • a second filtrate of water, salts and nutrients and a second concentrate of a concentrated microalgae suspension is present.
  • the second concentrate is free of water, salts or nutrients.
  • the first concentrate Kl can be thickened with a flocculent 3.
  • a flocculant preferably the flocculant brand NICASAL Sachtleben Wasserchemie GmbH used.
  • the thickened algae are sieved by means of a gauze, which is characterized by step 4. Such a gauze is in particular a fine-pored fabric.
  • a third filtrate F3 is present. This third filtrate comprises water, with dissolved salts or nutrients and is returned as nutrient liquid R3 to the photobioreactor 1 or the algae pool 1 7.
  • the final algae biomass 5 has a dry matter content of between 10% and 30%. This algal biomass can then be used for the production of diesel fuel, cosmetics, animal food, dietary supplements, etc.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Insbesondere Salzwasseralgen haben großes Potential, um CO2 umzuwandeln. Um die Algen aus ihrer natürlichen wässrigen Umgebung zu extrahieren werden energieintensive Zentrifugen zum Separieren eingesetzt. Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zum Ernten von Algen aus einer Algensuspension vor, in dem eine Aufkonzentration der Algensuspension mittels eines Membranfilters erfolgt, sodass ein erstes Filtrat aus einer ersten Nährflüssigkeit und ein erstes Konzentrat aus einer Algensuspension vorliegen. Somit kann ein energieeffizientes Ernteverfahren für die Gewinnung von Algen aus einer Algensuspension, insbesondere von Mikroalgen, in einer Mikroalgensuspension bereitgestellt werden.

Description

VERFAHREN ZU ERNTEN VON ALGEN AUS EINER ALGENSUSPENSION
[01] Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Ernte von Algen aus einer Algensuspension, insbesondere aus einer Mikroalgensuspension, wobei eine spezielle Art der Aufkonzentration der Algensuspension erfolgt.
[02] Algen gelten als einer der aussichtsreichsten Mikroorganismen, um CO2 zu binden bzw. umzuwandeln. Insbesondere werden solche Algen in ein energetisch hochwertiges Produkt, insbesondere Dieselkraftstoff, ura- gewandelt. Bei dieser Umwandlung werden die Lipide ausgenutzt, welche in den Algen vorhanden sind. Weitere Umwandlungen zum Beispiel in Tierfutter oder Kosmetika sind bekannt.
[03] Da Algen in wässrigen Lösungen gezüchtet werden oder wachsen, müssen die Algen von der wässrigen Lösung getrennt werden. In diesem Zusammenhang wird von den Algen auch als Biomasse gesprochen. Für das Abscheiden der Biomasse wird gemäß dem Stand der Technik das Zentrifugieren als etablierte Methode verwendet. Dabei werden in einer Zentrifuge die flüssigen von den festen Bestandteilen getrennt.
[04] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
BESTÄTIGUNGSKOPIE [05] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Ernten von Algen aus einer Algensuspension, insbesondere aus einer Mikroalgensuspension, wobei eine Aufkonzentration der Algensuspension mittels eines Membranfilters erfolgt, sodass ein erstes Filtrat aus einer Nährflüssigkeit und ein erstes Konzentrat aus einer Algensuspension vorliegt. Dadurch kann ein Verfahren bereitgestellt werden, bei dem der Energieeinsatz verringert ist.
[06] Begrifflich sei folgendes erläutert:
[07] „Algen" der hier bezeichneten Art umfassen in Wasser lebende oder sich in wässriger Umgebung vermehrende eukaryotische, pflanzenartige Lebewesen, die Photosynthese betreiben, jedoch taxonomisch nicht zu den eigentlichen Pflanzen gehören. Auch prokaryotische Zellen wie beispielsweise Blaualgen (Cyanophycea) oder Blau-Grünalgen können umfasst sein. Zu den umfassten Algen zählen insbesondere Schadalgen in Seen und Meeren. Weiterhin sind sowohl Süß- als auch Meerwasseralgen umfasst. Insbesondere sind folgende Gruppen von Algen oder Algenarten umfasst: Haptophyta, Schlundgeißler (Cryptista), Dinozoa, Raphidophyceae, Chlo- rarachniophyta, Goldalgen (Chrysophyta), Kieselalgen (Bacillariophyta, auch Diatomeen), Braunalgen (Thaeophyta), Rotalgen (Rhodophyta), Grünalgen und Ticobiliphyta, wobei die hier aufgezählten Algen besonders bevorzugt in Salzwasser verwendet werden. Insbesondere können die Salzwasseralgen Nannochloropsis, Isochrysis, Phaeodactylum, Tetrasel- mis, Dunaniella und/oder Spirulina und die Süßwasseralgen Chlorella verwendet werden. Dabei können die Algen in dem Temperaturbereich von 0°C bis 40°C und bei Drücken von oberhalb Obar bis 5bar und insbesondere bei Werten von ca. lbar kultiviert und/oder gezüchtet werden.
[08] Die„Algensuspension" kann insbesondere so ausgelegt sein, dass für Algen optimierte Wachstumsbedingungen vorliegen. So können der Algensuspension Nährstoffe wie beispielsweise C02 künstlich hinzugefügt werden. Weiterhin kann die Algensuspension in Bioreaktoren gelagert werden, in denen optimierte Wachstumsbedingungen herrschen. So können die Bioreaktoren eine große sonnenlichtbestrahlte Oberfläche aufweisen, welche das Wachstum der Algen fördert. [09] Als„Filtrat" wird insbesondere der flüssige Bestandteil der Algensuspension ohne Algen nach dem Filtrationsprozess bezeichnet. Dieses Filtrat enthält insbesondere auch noch die Nährstoffe, die die Algen zuvor zum Wachsen verwendet haben. Weiterhin kann dieses Filtrat hochwertige Substanzen aufweisen, welche durch die Algen produziert werden. Zu die- sen hochwertigen Substanzen zählen insbesondere Polysaccharide, Die Nährstoffe und die wässrigen Bestandteile können eine Nährflüssigkeit bilden.
[10] Als„Konzentrat" ist die aufkonzentrierte Algensuspension bis hin zum reinen Trockensubstanzanteil der Algensuspension zu verstehen. Das Konzentrat kann auch noch Nährflüssigkeit aufweisen.
[11] Als„Membranfilter" kommen insbesondere Filter zum Einsatz, bei denen der Stofftransport entweder über ein Lösungsdiffusionsmodell oder über ein hydrodynamisches Modell erfolgt, wobei beide Modelle auch parallel auftreten können. Beim Lösungsdiffusionsmodell erfolgt der Transport im Wesentlichen durch die Diffusion, wobei die zu transportierenden Komponente in der Membran gelöst sind. Beim bevorzugt verwendeten hydrodynamischen Modell erfolgt der Stofftransport rein konvektiv.In einer weiteren Ausführungsform erfolgt ein Steuern oder ein Regeln des Erntens, wobei als ein Stellvorgang die Algensuspension dem Membranfilter zuführbar ist. Dadurch kann das Ernten abhängig von bestimmten Parametern erfolgen. [12] So kann bei einem Steuern anhand einer Zeit die Ernte dadurch automatisch erfolgen, dass die Steuerung ein oberhalb des Membranfilters liegendes Ventil öffnet, sodass die Algensuspension mittels Gravitation durch das Membranfilter gepresst wird. Mittels Druck- oder Saugpumpen kann über Schläuche die Algensuspension dem Membranfilter zugeführt werden, sodass ein Druckgradient entsteht, welcher den Filterprozess unterstützt. Insbesondere können somit Schadalgen aus einem See oder Algen aus einem Photobioreaktor geerntet werden.
[13] Ein Regeln kann alternativ oder ergänzend zum Steuern dadurch erfolgen, dass Sensordaten ausgewertet werden und anhand bestimmter Stellparameter die Algensuspension über Pumpen und/oder Ventile dem Membranfilter zugeführt wird. Als Sensordaten können Algenqualität, insbesondere Größe oder optische Absorption der Algen, oder Nährflüssig- keitsqualität, insbesondere der pH- Wert, mittels eines Sensors bestimmt werden.
[14] Um nur eine Steuerung oder nur einen Regler und die zugehörigen Vorrichtungen zu verwenden, kann das Membranfilter modular aufgebaut sein. So können mehrere Photobioreaktoren mit jeweils einem Membranfilter über eine Steuerung oder eine Regelung zum Ernten betrieben werden. Auch können mehrere Membranfilter zu„einem" Membranfilter zusammengeschaltet werden, wodurch sich die Erntezeit deutlich verringern kann. [15] In einer Ausprägungsform der Erfindung kann das Membranfilter eine permeable Membran aufweisen. Dabei kann das Filtrat durch die permeable Membran hindurch gelangen und sich so separieren, wobei das Konzentrat die Membran nicht überwindet.
[16] Da insbesondere Mikroalgen bis zu einem und sogar mehreren Mik- rometer Größe verwendet werden, kann das Membranfilter eine Hohlfasermembran aufweisen, um Kapillarkräfte auszunutzen.
[17] In einer weiteren Ausprägungsform des Verfahrens kann die Hohlfasermembran perforierte Glasfaserhohlstäbe aufweisen. Dadurch kann vorteilhafter Weise ein Anhaften der Algen an das Filter reduziert werden. [18] Damit die Algen nicht in die Glasfaserhohlstäbe eindringen, können die perforierten Glasfaserhohlstäbe eine Poren weite von ca. 0,05 μπι aufweisen. [19] In einer weiteren Ausprägungsform des Verfahrens kann die Aufkonzentration der Algensuspension bis zu einer Dichte zwischen 50 g Trockensubstanz pro Liter (g TS/1) und 400 g Trockensubstanz pro Liter, insbesondere zwischen 100 g Trockensubstanz pro Liter und 250 g Trocken- Substanz pro Liter erfolgen. Dadurch kann bereits ein großer Teil des Filt- rats aus der Nährflüssigkeit der Algensuspension entnommen werden. Insbesondere kann das Aufkonzentrieren der Algensuspension bis zu einer Dichte zwischen 4 g Trockensubstanz pro Liter und 400 g Trockensubstanz pro Liter erfolgen, wobei die Dichte insbesondere einen Wert zwi- sehen 10 g Trockensubstanz pro Liter und 250 g Trockensubstanz pro Liter oder einen Wert zwischen 20 g Trockensubstanz pro Liter und 80 g Trockensubstanz pro Liter aufweist.
[20] Um den Ernteprozess für die hochkonzentrierten Algensuspensionen zu beschleunigen kann diese aufkonzentrierte Algensuspension zentrifu- giert werden, sodass ein zweites Filtrat aus einer Nährflüssigkeit und ein zweites Nährflüssigkeitskonzentrat aus einer Algensuspension vorliegt. Somit liegt dann eine Biomasse aus den Algen zur weiteren Verarbeitung vor.
[21] In einer weiteren Ausführung des Verfahrens kann die Aufkon- zentration bis zu einer Dichte zwischen 5 g Trockensubstanz pro Liter und 50 g Trockensubstanz pro Liter erfolgen. Dadurch kann die Größe und/oder die Anzahl der Membranfilter für die Erntemenge an Algen pro Zeit reduziert werden. [22] Wie sich durch die Versuche des Erfinders herausgestellt hat, ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn die Aufkonzentration bis zu einer Dichte zwischen 10 g Trockensubstanz pro Liter und 20 g Trockensubstanz pro Liter erfolgt. [23] Um den Einsatz der Nährflüssigkeit zu reduzieren oder um die Umweltverträglichkeit zu erhöhen, kann das erste oder das zweite Filtrat aus der Nährflüssigkeit wiederverwendet werden.
[24] Um eine Eindickung der Algensuspension zu erreichen, kann dem ersten Konzentrat aus Algensuspension ein Flockungsmittel zum Eindi- cken des Konzentrats der Algensuspension zugeführt werden.
[25] Zunächst sei der Begriff„Flockung" erläutert. Durch die Flockung können feinste suspendierte und kollodial gelößte, störende Wasserinhaltsstoffe wie Plankton, Eisenschlamm oder vorliegend Algen aus dem Wasser entfernt werden. Die Grenze zwischen suspendierten und kollodial ge- lößten Teilchen liegt bei ca. 0,45 Mikrometer. Wenn die Dichte der feinen Teilchen dem des Wassers entspricht, dann können sich diese in einer Schwebe halten und nicht sedimentieren.
[26] Ein weitere Störung der Sedimentation ist durch die gegenseitige Abstoßung der einzelenen Teilchen untereinander gegeben. Diese Teilchen sind häufig negativ geladen und stoßen sich dabei gegenseitig ab und verhindern eine gegenseitige Zusammenballung. Dies kann ebenfalls die Sedimentation verhindern. [27] Bei der Flockung werden diese kleinen Teilchen zu größeren Flocken sogenannte Makroflocken zusammengeballt, sodass diese dann eine größere Dichte erhalten, wodurch dann ein Sedimentieren erfolgen kann.
[28] Über ein Flockungsmittel können die feinen Teile entstabilisiert werden, damit sie sich nicht mehr gegenseitig abstoßen. Solche Flockungsmittel können Aluminium- oder Eisen-III-salze sein. Nach der Ent- stabilisierung können sich die feinen Teilchen zusammenballen, dieser Teil wird auch Koagulation gennant. Gleichzeitig werden aber auch Flocken gebildet, in denen die bereits koagulierten Flocken eingebunden werden, und dadurch abscheidefähig gemacht werden. Diesen Teil nennt man Floc- culation. Eine Flockung kann demnach Koagulation und Flocculation umfassen.
[29] Auch kann der pH Wert für Flockung angepasst werden. Wenn Eisensalze verwendet werden, kann der pH Wert beispielsweise zwischen 5,5-7,5 liegen. Bei Aluminiumsalzen ist insbesondere ein pH Wert zwischen 5,5-7,2 bevorzugt. Vorliegend können insbesondere auch organische Flockungsmittel wie Chitosan oder Polyacrylate eingesetzt werden.
[30] Weitere Vorgehens weisen und Anwendungen der Flockung können den Schriften Mutschmann, Stimmelmayr /Taschenbuch der Wasserver- sorgung/ Frackh-Verlag und Damrath- Cord- Landwehr/ Wasserversorgung/ B.G. Teubner Verlag entnommen werden, deren Inhalt in Bezug auf die Flockung Bestandteil dieser Schrift sind. [31] Um die Biomasse aus Algen weiter verarbeiten zu können, kann nach dem zuvor beschriebenen Schritte ein Sieben mittels eines Siebes oder eines feinporigen Gewebes, insbesondere eines Gazes erfolgen, sodass ein drittes Filtrat aus einer Nährflüssigkeit und ein drittes Konzentrat aus einer Algensuspension vorliegt.
[32] In einem weiteren Aspekt der Erfindung des Verfahrens kann das zuvor beschriebene dritte Filtrat wiederverwendet und der Algensuspension zugeführt werden.
[33] In einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch das erste Algensuspensionskonzentrat, welches nach einer Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vorliegt.
[34] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch das erste Nährflüssigkeitsfiltrat, welches nach einer Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vorliegt. [35] In einem fünften Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch das zweite Algensuspensionskonzentrat, welches nach einer Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vorliegt.
[36] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch das zweite Nährflüssigkeitsfiltrat, welches nach einer Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vorliegt. [37] In einem sechsten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch das dritte Algensuspensionskonzentrat, welches nach einer Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vorliegt.
[38] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch das dritte Nährflüssigkeitsfiltrat, welches nach einer Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahren vorliegt.
[39] Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Dabei stellt
Figur 1 den Ablauf des erfinderischen Verfahrens mit zugehörigen
Schritten dar.
[40] An einem Anfang 1 liegt eine Mikroalgensuspension in einem Photobioreaktor in einer Konzentration von 1 bis 2 g Trockensubstanz pro Liter oder in einem Algenpond mit einer Mikroalgensuspension in einer Konzentration zwischen ca. 0,2 bis 0,5 g Trockensubstanz pro Liter vor. [41] Diese Mikroalgensuspension wird mittels eines Membranfilters auf eine Konzentration zwischen 10 g Trockensubstanz pro Liter bis 20 g Trockensubstanz pro Liter aufkonzentriert 2. Dabei kommt das Membranfilter des Typs PURON™ der Firma Kochmembran Systems (KMS) aus Aachen zum Einsatz. Dieses PURON™ Membranfilter besteht aus perforierten Fieberglashohlstäben mit einer Porenweite von 0,05 μπι. Dabei werden die Mikroalgen zurückgehalten und das Wasser mit Salzen und Nährstoffen wird durch das Membranfilter durchlässig geführt. Nach dem Aufkonzen t- deren 2 liegt ein erstes Filtrat Fl aus Wasser, Salzen und Nährstoffen und ein erstes Konzentrat Kl aus einer aufkonzentrierten Mikroalgensuspensi- on vor.
[42] Das erste Filtrat Fl wird dem Photobioreaktor oder dem Algenpond als wiederverwendetes Filtrat Rl zurückgeführt. Dies ist in Figur 1 als Schritt 6 gekennzeichnet.
[43] Das erste Konzentrat Kl kann entweder zentrifugiert werden (nicht dargestellt).
[44] Nach dem Zentrifugieren liegt ein zweites Filtrat aus Wasser, Salzen und Nährstoffen und ein zweites Konzentrat aus einer aufkonzentrierten Mikroalgensuspension vor. Je nach Intensität des Zetrifugierens ist das zweite Konzentrat frei von Wasser, Salzen oder Nährstoffen.
[45] Das erste Konzentrat Kl kann mit einem Flockungsmittel eingedickt 3 werden. [46] Beim Eindicken kommt als Flockungsmittel vorzugsweise das Flockungsmittel der Marke NICASAL der Firma Sachtleben Wasserchemie GmbH zum Einsatz.
[47] Die eingedickten Algen werden mittels eines Gazes gesiebt, was mit Schritt 4 gekennzeichnet ist. Ein solches Gaze ist insbesondere ein feinpo- riges Gewebe. Nach dem Sieben 4 liegt ein drittes Filtrat F3 vor. Dieses dritte Filtrat umfasst Wasser, mit gelösten Salzen oder Nährstoffen und wird als Nährflüssigkeit R3 an den Photobioreaktor 1 oder dem Algenpond 1 zurückgeführt 7.
[48] Die abschließend vorliegende Algenbiomasse 5 hat einen Trockensubstanzanteil zwischen 10 % und 30 . Diese Algenbiomasse kann dann für die Herstellung von Dieselkraftstoff, Kosmetika, Tiernahrungsmittel, Nahrungsergänzungsmittel etc. eingesetzt werden.

Claims

Patentan sprüche :
1. Verfahren zum Ernten von Algen aus einer Algensuspension, insbesondere aus einer Mikroalgensuspension, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufkonzentration der Algensuspension mittels eines Membranfilters erfolgt, sodass ein erstes Filtrat aus einer Nährflüssigkeit und ein erstes Konzentrat aus einer Algensuspension vorliegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuern oder ein Regeln des Erntens erfolgt, wobei als ein Stellvor- gang die Algensuspension dem Membranfilter zuführbar ist.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranfilter modular aufgebaut ist.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranfilter eine permeable Membran aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Membranfilter eine Hohlfasermembran aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembran perforierte Glasfaserhohlstäbe aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierten Glasfaserhohlstäbe eine Porenweite von circa 0,05 μηι aufweisen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Aufkonzentration der Algensuspension bis zu einer Dichte zwischen 4 g Trockensubstanz pro Liter und 400 g Trockensubstanz pro Liter erfolgt, wobei die Dichte insbesondere einen Wert zwischen 100 g Trockensubstanz pro Liter und 250 g Trockensubstanz pro Liter aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aufkonzentrierte Algensuspension zentrifugiert wird, sodass ein zweites Filtrat aus einer Nährflüssigkeit und ein zweites Konzentrat aus einer Algensuspension vorliegen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Aufkonzentration bis zu einer Dichte zwischen 5 g Trockensubstanz pro Liter und 50 g Trockensubstanz pro Liter erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufkonzentration bis zu einer Dichte zwischen 10 g Trockensubstanz pro Liter und 20 g Trockensubstanz pro Liter erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder das zweite Filtrat aus der Nähr- flüssigkeit wiederverwendet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 10 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass dem ersten Konzentrat aus der Algensuspension ein
Flockungsmittel zum Eindecken des Konzentrats der Algensuspension zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zuvor beschriebenen Schritten ein Sie- ben mittels eines Siebes oder eines feinporigen Gewebes, insbesondere eines Gazes, erfolgt, sodass ein drittes Filtrat aus einer Nähr- flüssigkeit und ein drittes Konzentrat aus einer Algensuspension vorliegt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Filtrat aus der Nährflüssigkeit wiederverwendet und der Algensuspension zugeführt wird.
16. Erstes Algensuspensionskonzentrat, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Algensuspensionskonzentrat nach einer Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorliegt.
17. Erstes Nährflüssigkeitsfiltrat, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Nährflüssigkeitsfiltrat nach einem Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorliegt.
18. Zweites Algensuspensionskonzentrat, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Algensuspensionskonzentrat nach einem Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 9 vorliegt.
19. Zweites Nährflüssigkeitsfiltrat, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Nährflüssigkeitsfiltrat nach einem Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 9 vorliegt.
20. Drittes Algensuspensionskonzentrat, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Algensuspensionskonzentrat nach einem Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 14 vorliegt.
21. Drittes Nährflüssigkeitsfiltrat, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Nährflüssigkeitsfiltrat nach einem Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 14 vorliegt.
PCT/DE2010/001048 2009-09-07 2010-09-07 Verfahren zum ernten von algen aus einer algensuspension WO2011026482A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112010003565T DE112010003565A5 (de) 2009-09-07 2010-09-07 Verfahren zum ernten von algen aus einer algensuspension

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009039554A DE102009039554A1 (de) 2009-09-07 2009-09-07 Verfahren zum Ernten von Algen aus einer Algensuspension, erstes, zweites und drittes Algensuspensionskonzentrat sowie erstes, zweites und drittes Nährflüssigkeitsfiltrat
DE102009039554.7 2009-09-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011026482A1 true WO2011026482A1 (de) 2011-03-10

Family

ID=43416313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2010/001048 WO2011026482A1 (de) 2009-09-07 2010-09-07 Verfahren zum ernten von algen aus einer algensuspension

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102009039554A1 (de)
WO (1) WO2011026482A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102204455A (zh) * 2011-06-10 2011-10-05 薛命雄 螺旋藻絮凝采收装置及采收方法
EP3090626A1 (de) * 2015-05-08 2016-11-09 Ökotec-Anlagenbau GmbH Verfahren zur herstellung einer algenfrischmasse
ES2621054A1 (es) * 2015-12-30 2017-06-30 Universitat De València Métodos y sistemas para el cultivo y pre-cosechado de biomasa algal

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012216339B4 (de) 2012-09-13 2017-09-07 GICON-Großmann Ingenieur Consult GmbH Verfahren zur Fest-Flüssigtrennung einer Suspension sowie die Verwendung eines selbstverbrauchenden Filters aus biologisch abbaubarem Material zur Fest-Flüssigtrennung von Suspensionen in diesem Verfahren
CN107593419B (zh) * 2017-10-31 2020-07-24 广西中医药大学 一种低盐度海葡萄的循环养殖法
CN113105991B (zh) * 2021-03-15 2022-08-09 同济大学 一种微纳米气泡培养采收一体化微藻生物膜反应器及其微藻培养采收方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983001257A1 (en) * 1981-10-07 1983-04-14 Curtain, Cyril, Curtis Method for harvesting algae
DE202004010958U1 (de) * 2004-07-13 2004-11-18 A3 Abfall-Abwasser-Anlagentechnik Gmbh Wasserfilter zur mechanischen Reinigung von Wasser
GB2451235A (en) * 2007-07-23 2009-01-28 John Roy Munford Harvesting of Biofuel algae feedstcock using tractive devices and fine net

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6022742A (en) * 1986-11-26 2000-02-08 Kopf; Henry B. Culture device and method
US4897185A (en) * 1988-10-06 1990-01-30 Cobe Laboratories, Inc. Cell processing apparatus and method
DE29611336U1 (de) * 1996-06-28 1996-09-19 Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH (GBF), 38124 Braunschweig Filtrationsvorrichtung
ES2226850T3 (es) * 1999-06-03 2005-04-01 The University Of North Carolina At Chapel Hill Diseño de biorreactor y procedimiento para preparar tejido a partir de celulas.
US6416668B1 (en) * 1999-09-01 2002-07-09 Riad A. Al-Samadi Water treatment process for membranes
DE10242078A1 (de) * 2002-09-09 2004-03-18 Saxonia Bio Tec Gmbh Faserkassette und modular aufgebautes Kassettensystem

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1983001257A1 (en) * 1981-10-07 1983-04-14 Curtain, Cyril, Curtis Method for harvesting algae
DE202004010958U1 (de) * 2004-07-13 2004-11-18 A3 Abfall-Abwasser-Anlagentechnik Gmbh Wasserfilter zur mechanischen Reinigung von Wasser
GB2451235A (en) * 2007-07-23 2009-01-28 John Roy Munford Harvesting of Biofuel algae feedstcock using tractive devices and fine net

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102204455A (zh) * 2011-06-10 2011-10-05 薛命雄 螺旋藻絮凝采收装置及采收方法
EP3090626A1 (de) * 2015-05-08 2016-11-09 Ökotec-Anlagenbau GmbH Verfahren zur herstellung einer algenfrischmasse
ES2621054A1 (es) * 2015-12-30 2017-06-30 Universitat De València Métodos y sistemas para el cultivo y pre-cosechado de biomasa algal
WO2017114989A1 (es) * 2015-12-30 2017-07-06 Universitat De València Métodos y sistemas para el cultivo y pre-cosechado de biomasa algal en dos etapas

Also Published As

Publication number Publication date
DE112010003565A5 (de) 2012-08-16
DE102009039554A1 (de) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liao et al. A review of membrane fouling and its control in algal-related membrane processes
WO2011026482A1 (de) Verfahren zum ernten von algen aus einer algensuspension
Zou et al. Direct microscopic observation of forward osmosis membrane fouling by microalgae: Critical flux and the role of operational conditions
Elcik et al. The fouling effects of microalgal cells on crossflow membrane filtration
Babel et al. Chemical pretreatment for reduction of membrane fouling caused by algae
Kanchanatip et al. Fouling characterization and control for harvesting microalgae Arthrospira (Spirulina) maxima using a submerged, disc-type ultrafiltration membrane
DE102006014648B3 (de) Reaktoranlage und Verfahren zur Kultivierung phototropher Mikroorganismen
DE68914412T2 (de) Methode, System und Apparat zur Züchtung von Zellen.
US10006001B2 (en) Methods and compositions to aggregate algae
WO2010120992A1 (en) Method of separation of algal biomass from aqueous or marine culture
Singh et al. Harvesting of microalgal biomass
Baharuddin et al. Marine microalgae flocculation using plant: the case of Nannochloropsis oculata and Moringa oleifera
Rossi et al. Arthrospira platensis harvesting with membranes: fouling phenomenon with limiting and critical flux
EP2796051B1 (de) Quarkgrundmasse mit verbesserten Geschmackseigenschaften
Zhang et al. Harvesting of Isochrysis zhanjiangensis using ultrafiltration: Changes in the contribution ratios of cells and algogenic organic matter to membrane fouling under different cross-flow velocities
DE3241315T1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum hochwirksamen Ultrafiltrieren komplexer fließfähiger Medien
Sun et al. New insight in algal cell adhesion and cake layer evolution in algal-related membrane processes: Size-fractioned particles, initial foulant seeds and EDEM simulation
JP5879799B2 (ja) 微細藻類の分離方法及び分離システム
DE2300127B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum gewinnen von unverduenntem oder wenig verduenntem fruchtwasser und von staerke aus hackfruechten
CN104313105B (zh) 一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法
CN102838624A (zh) 一种从发酵液中纯化克拉维酸的方法
Khademi Application of Tubular Crossflow Microfiltration in Harvesting Microalgae
JP2018093766A (ja) 塩分を含有する培養液で培養されたオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の脱塩乾燥製品の製造方法
WO2012067674A1 (en) Methods and compositions to aggregate algae
US9266973B2 (en) Systems and methods for utilizing and recovering chitosan to process biological material

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10781584

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112010003565

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120100035652

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112010003565

Country of ref document: DE

Effective date: 20120816

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10781584

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1