WO2013001108A1 - Métodos y sistemas de absorción de co2 y conversión en oxígeno gaseoso por medio de microorganismos - Google Patents

Métodos y sistemas de absorción de co2 y conversión en oxígeno gaseoso por medio de microorganismos Download PDF

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Abstract

Se describen métodos y sistemas para purificar aire contaminado que contiene CO2, convirtiéndolo en O2 mediante el uso de microorganismos. Estos métodos y sistemas comprenden las etapas iniciales de captación del aire procedente de una fuente de aire contaminado que contiene CO2 tal como una industria y la subsiguiente catálisis física de este aire contaminado, haciéndolo pasar por placas que fijan parcialmente el CO2 en forma de carbonatos de calcio y/o magnesio. Tras estas etapas el aire se hace pasar por unos tanques fermentadores que contienen un cultivo que comprende una biofamilia de microorganismos y un inhibidor orgánico que permite una máxima absorción de CO2 y emisión de O2. Mediante los métodos y sistemas descritos se consigue convertir CO2 en O2 con una eficiencia muy superior a los de la técnica anterior.

Description

MÉTODOS Y SISTEMAS DE ABSORCIÓN DE CO2 Y CONVERSIÓN EN OXÍGENO GASEOSO POR
MEDIO DE MICROORGANISMOS
Campo de la Invención. La presente invención se refiere a métodos y sistemas para la absorción de CO2 y su conversión en oxígeno gaseoso por medio de microorganismos de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 18.
Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a métodos y sistemas para la absorción de CO2 y su conversión en oxígeno gaseoso (O2) utilizando para ello determinados microorganismos, tales como ciertas microalgas, esporas y manto. Preferiblemente, el CO2 procede de fuentes industriales, con lo que se consigue el objetivo de reducir la polución atmosférica, generando en contrapartida oxígeno gaseoso beneficioso para el medio ambiente. La presente invención se basa sobre la observación del autor de la presente invención en el sentido de que, según diversas publicaciones, ciertos microorganismos, biomasa microalgal, etc, pueden ser utilizados para el doble propósito de absorber CO2 y generar lípidos al mismo tiempo, con sólo el fotoperíodo natural y sustentando toda la invención en el ciclo de Calvin o la fotosíntesis. En estos casos, el cultivo de biomasa basado en el ciclo natural de la luz solar o fotosintético puede dar cierta garantía de éxito para la producción de lípidos, y un nivel aceptable de absorción real de CO2, lo que está relacionado íntimamente con la capacidad de generar triglicéridos de las propias células, la división celular, y la localización específica de la instalación, que generalmente están basadas en piscinas o piletones abiertos, o tuberías verticales donde se proyecta el CO2 desde la base, en los que después de pocos segundos de su inyección una gran parte de la masa gaseosa se escapa nuevamente a la atmósfera. Sin embargo, si se pudieran promover las condiciones adecuadas para que los microorganismos no perdieran energía generando triglicéridos, sino que la emplearan en reproducirse, dando lugar a una tasa de crecimiento y reproducción incrementadas, la absorción de CO2 y la consecuente producción de O2 por parte de las mismas se vería sustancialmente incrementada.
Así, por ejemplo, en la técnica anterior existen sistemas basados en el cultivo de microalgas para la producción de biocombustibles. Todos ellos utilizan, en su mayoría, una sola especie de microalgas (monocultivo) con un rendimiento muy bajo que no permite cerrar la ecuación económica del proceso y trabajan a temperaturas de entre 22°C y 28°C, acotando su operación a zonas de climas cálidos. Por el contrario, los sistemas y métodos de la presente invención pueden hacerse funcionar a temperaturas inferiores a 18°C, en particular entre 14 y 16 °C, lo que se ha conseguido aclimatando las especies de microalgas utilizadas a estas condiciones climatológicas. Además, en los sistemas y métodos de la invención pueden escogerse las condiciones apropiadas para que la producción de triglicéridos sea minoritaria o inclusive marginal, orientando substancialmente la producción de los microorganismos hacia el O2 gaseoso. Además, en los sistemas de la técnica anterior, el CO2, y sobre todo el CO2 industrial, que tiene un efecto sobre el cambio climático que es cada día más evidente, viene habitualmente acompañado de otros gases de efecto invernadero que tampoco son tenidos en cuenta en dichos sistemas, y los mismos dañarían severamente cualquier cultivo de biomasa terrestre o acuática irremediablemente, por lo que en la presente invención se ha tenido muy en cuenta su aplicación a escala industrial, eficiente y conscientemente desde las múltiples disciplinas involucradas, y la combinación de sistemas y subsistemas que la hagan técnicamente viable y escalable.
La utilización de microalgas para la absorción de CO2 y su conversión sustancial en O2 es conocida desde hace tiempo. Así, por ejemplo, los documentos de patente US 3,224,143 y US 3,303,608 ya describían la conversión del dióxido de carbono en oxígeno mediante el uso de algas.
Más recientemente, los documentos WO 92/00380 y US 5,614,378 describen la conversión de CO2 en O2 por parte de cianobacterias cuando son irradiadas con radiaciones de longitud de onda entre 400 y 700 nm. Sin embargo, los sistemas descritos en estos documentos están diseñados para su uso en corazones artificiales, por lo que no están optimizados para una producción de O2 a escala industrial como los de la presente invención, y carecen de muchas de las características técnicas descritas en la presente invención.
También se han descrito métodos y sistemas dirigidos a la conversión de CO2 en O2 en otras publicaciones de patente tales como EP 0 874 043 Al , EP 0 935 991 Al y WO 2005/001 104 Al , en los que se utilizaban como microalgas especies de Spirulina platensis y de Chlorella vulgaris, y JP 2009007178 A, en el que se utilizaban cianobacterias marinas del género Acaryochloris.
Sin embargo, ninguno de estos documentos describe o sugiere métodos y sistemas optimizados para la conversión de CO2 en O2 que presenten las características y ventajas de los métodos y sistemas de la presente invención, y en particular que exhiban una eficiencia notablemente incrementada sobre los descritos en la técnica anterior, como se describirá a continuación.
Resumen de la invención
El objetivo principal perseguido en la presente invención es el de convertir el CO2 en O2 como medio de aportar soluciones prácticas a las últimas regulaciones, leyes y medidas que tiendan a reducir la huella de carbono para paliar los efectos del calentamiento global. Para ello, se han puesto en práctica soluciones tecnológicas utilizando especies de microalgas que son diferentes de las habitualmente utilizadas en los sistemas de cultivo de microalgas con destino a la obtención de biocarburantes, al igual que lo son sus condiciones de trabajo. Los microorganismos utilizados en la presente invención son distintas especies de microalgas, bacterias y esporas que, en perfecta simbiosis, actúan de manera eficiente en la captación del dióxido de carbono (CO2) proveniente de fuentes industriales y que, con la posible asistencia de trazadores a base de silicatos cálcicos, lo transforman en oxígeno (O2) . Al proporcionar las condiciones adecuadas para que los microorganismos no consuman prácticamente energía generando triglicéridos, dicha energía es empleada por los microorganismos en reproducirse, manteniendo una tasa de crecimiento máxima, lo que finalmente redunda en una tasa de producción de O2 notablemente incrementada.
Otro aspecto que se ha considerado en la presente invención es el espacio físico necesario para su implementación a escala industrial. La mayoría de los sistemas requieren de luz natural como ya se ha explicado; por tanto, a partir de la simple ecuación de irradiación solar por cm2 de superficie, se llega a la conclusión de que, para tener la misma eficiencia que la presente invención, los sistemas y métodos de la técnica anterior necesitan superficies de terreno muy extensas, lo que en la mayoría de los polígonos industriales se hace impracticable, o al menos económicamente no viable.
En consecuencia, un primer aspecto de la invención va dirigido a un método para purificar aire contaminado que contiene CO2 mediante el uso de microalgas, que comprende las etapas de: a) recepción del aire que contiene CO2 procedente de una fuente de aire contaminado; b) catálisis física, en la cual el aire que contiene CO2 se hace pasar por placas que comprenden sales de calcio y/o magnesio, en las cuales una parte del CO2 del aire queda fijado en forma de carbonatos de calcio y/o magnesio; caracterizado porque el método comprende además las etapas de: c) fermentación, en la cual el aire procedente de la etapa b) se hace pasar a través de un cultivo que comprende una biofamilia de microorganismos así como al menos un inhibidor orgánico seleccionado del grupo que consiste en un alcohol, una cetona o un ácido carboxílico en cualquier combinación entre ellos, etapa en la que al menos parte del CO2 remanente en el aire queda disuelto en el cultivo, e d) irradiación del cultivo con una radiación lumínica del espectro luminoso visible que tiene una frecuencia, intensidad y duración determinadas, de tal manera que se promueve la fotosíntesis en dichos microorganismos, provocándose una disminución del contenido de CO2 en el cultivo por absorción y/o digestión de dicho CO2 en los microorganismos y produciendo O2. Un segundo aspecto de la invención se dirige a un sistema para la puesta en práctica del método para purificar aire contaminado que contiene CO2 mediante el uso de microalgas, que comprende los siguientes elementos: a) un sistema de recepción (1 ) que recibe aire que contiene CO2 procedente de una fuente de aire contaminado; b) unas placas (2) que contienen sales de calcio y/o magnesio, destinadas a fijar una parte del CO2 del aire en forma de carbonatas de calcio y/o magnesio; caracterizado porque el sistema comprende además:
c) unos tanques (3) de fermentación del aire procedente de la etapa anterior, los cuales contienen un cultivo que comprende una familia de microorganismos así como al menos un inhibidor orgánico seleccionado del grupo que consiste en un alcohol, una cetona o un ácido carboxílico en cualquier combinación entre ellos, donde los tanques comprenden además una fuente de radiación lumínica destinada a irradiar el cultivo con una radiación lumínica de una frecuencia, intensidad y duración determinadas.
El sistema será preferentemente lineal, para el caso de que el propietario desee ir generando oxigeno gradualmente. De este modo, si no se desea desde un inicio convertir el 100% en oxígeno de los gases que se emitan, puede llegarse a ese valor gradualmente.
Breve descripción de las figuras.
La Figura 1 anexa muestra un diagrama general ilustrativo de una realización preferida de los sistemas y métodos de la presente invención.
La Figura 2 muestra los resultados obtenidos por el sistema descrito en el Ejemplo Experimental n° 3. Descripción detallada de la invención.
La presente invención provee sistemas y métodos para absorber CO2 produciendo oxígeno gaseoso que puede ser emitido a la atmósfera, de forma que se reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero, principalmente CO2 así como gas metano, habiéndose encontrado además la forma de hacerlo en el mínimo espacio posible, basándose en fotosíntesis artificial y otros recursos que en el orden del diagrama de flujos a continuación se detallan.
De manera general, el cultivo se desarrolla proporcionando a los microorganismos dióxido de carbono (CO2), que es mezclado y particionado, agregándole macro y micro elementos, agua y elementos trazadores, que se inyectan junto al CO2 perfectamente proporcionado en fotobiorreactores ciegos que son irradiados con ciertas longitudes de onda del espectro visible, que son entregadas a los microorganismos en forma de fotones con la intensidad necesaria para obtener una gran absorción de CO2, inhibiendo en gran medida la formación de triglicéridos, que en otros sistemas van destinados a la producción de biocombustibles, para así ser convertido mayoritariamente en O2.
Los sistemas y métodos de la invención prevén la posibilidad de utilización de agua dulce, salobre o salada que, al ser utilizada en circuito cerrado, evita que se produzcan grandes pérdidas de este recurso. Después de intervenir en el proceso, el agua puede ser esterilizada para ser reutilizada para evitar cualquier tipo de contaminación, aunque el biosistema conformado por múltiples especies de microorganismos impide de por sí sustancialmente el desarrollo de otras especies contaminantes, competitivas o depredadoras.
En realizaciones preferidas, el agua de mar, agua dulce o salobre y el CO2 son tratados previamente a su ingreso al sistema de fotobiorreactores, en los cuales se integran con los microorganismos y los nutrientes necesarios para que, con la incidencia de luz, se verifique el crecimiento de la biomasa del sistema.
El sistema de cultivo utilizado es hexotrófico, puesto que es independiente de la luz natural. Las especies han sido aclimatadas para recibir luz artificial de una determinada longitud de onda y con una intensidad definida para que se produzca la máxima captación del CO2. Los sistemas fotoautotróficos, en cambio, necesitan luz natural para que se verifique el crecimiento del cultivo.
Una vez conseguido el crecimiento máximo previsto de la biomasa, la biomasa resultante del proceso es desactivada, extrayéndole biogás por un proceso de oxidación fermentativa, utilizando para ello disparadores o inductores biológicos naturales que aceleran el proceso (bacterias metanogénicas). La composición del biogás resultante de la digestión de la biomasa es de aproximadamente 30-40% de CO2 y 60-70% de metano. Este gas metano (ChU) obtenido puede ser utilizado, por ejemplo, para la generación de energía eléctrica por medio de una turbina. En una realización particularmente preferida, esta turbina es una turbina de diseño propio, calculada para la utilización con metano (CH4) y que posee una eficiencia de conversión cercana al 87%, a diferencia de los grupos de gasoil o fueloil modificados que utilizan este gas con una eficiencia de conversión aproximada del 50%. Finalmente, en realizaciones preferidas, tanto la energía calorífica, como los bajos niveles de emisiones de este proceso, son reutilizados y reinyectados en el sistema.
Los sistemas y métodos de la invención comprenden típicamente las siguientes etapas:
1.- Etapa de recepción de gases: Generalmente, la mayoría de los grandes emisores de CO2 realizan algún tipo de mitigación en las emisiones de NOx, SOx y partículas utilizando diversos filtros, catalizadores y/o medios mecánicos, consiguiendo distintos grados de mitigación de las emisiones, siendo las de CO2 las más abundantes, caras y complejas de mitigar por su volumen frente a otros contaminantes.
De manera general, la presente invención puede incluir un sistema de recepción o extracción que se encargue de extraer o recibir los gases desde su fuente de origen y entregarlos en las condiciones de disolución, presión, temperatura y pre-catalización física adecuadas para el resto del sistema. En una realización, en esta etapa de recepción la invención posee una pre-cámara de enfriamiento de los gases, en la que son recibidos desde sus instalaciones industriales de origen con un simple extractor convencional industrial preparado para altas temperaturas. En caso de que esté presente, este extractor será dimensionado de acuerdo con el volumen de gas que quiera ser absorbido por el propietario de cada industria, y el pre-enfriamiento podrá realizarse por cualquier método conocido por el experto en la técnica.
En otra realización particularmente preferida, el sistema de recepción de gases comprende un circuito que contiene un determinado disolvente en circulación, en el que tanto el CO2 como también los otros gases acompañantes, tales como NOx, SOx etc., por mencionar algunos, pueden ser disueltos, amortiguados, pre-catalizados y/o enfriados a la temperatura adecuada, según se considere necesario o conveniente, antes de ingresar al resto del sistema.
2.- Etapa de catálisis física: Una vez enfriados adecuadamente, los gases procedentes de la etapa anterior se hacen pasar a una etapa de catálisis física. En una realización preferida, esta etapa se realiza dentro de una cámara con una humedad del 40% al 90%, y preferiblemente del 80% de humedad relativa o una serie de cámaras similares, donde básicamente los gases enfriados se hacen circular a través de placas catalíticas que se colocan en orientación horizontal o vertical de acuerdo con el espacio disponible. Como se verá mas adelante, todo el sistema puede ser ubicado bajo tierra principalmente por basarse en fotosíntesis originada por luz artificial, con lo que incluso se evita la contaminación visual que causan los sistemas que se hallan en el mercado habitualmente.
Estas placas han sido diseñadas y desarrolladas para la presente invención partiendo de materiales generalmente muy abundantes y provenientes preferiblemente de residuos urbanos, principalmente silicatos de calcio o magnesio, ligándolos de forma tal que tengan una porosidad suficiente para permitir el paso de los gases, especialmente el CO2 gaseoso y el CO2 disuelto en agua. Para ello, en una realización preferida, en el momento de su fabricación y previamente a su fraguado, las placas son rápidamente atravesadas por agujas de distintos diámetros, lo que las deja con una multiplicidad de agujeros que la atraviesan diametralmente, por ejemplo cientos de ellos, permitiendo aumentar su permeabilidad o lo que es lo mismo la velocidad de carbonatación mineral de la misma forma en que en la naturaleza reacciona el CO2 con minerales no carbonatados para formar carbonatos, reacciones que normalmente en la naturaleza son lentas; esto constituye una primera barrera de fijación segura de CO2 o generación de oxigeno. En una realización particularmente preferida, dichas placas contienen los siguientes materiales en las siguientes proporciones: 10% α 30% de CaO;
- 5% a 25 % de Carburo Cálcico (CaC2);
- 15 a 25% de Hidróxido Cálcico Ca (OH)2;
- 10 a 50% de Carbonato Cálcico (CaCOs); - 5% a 50% de Magnesio (Mg)
5% a 15% de limadura de aluminio (Al).
En una realización particularmente preferida, el 50% del carbonato cálcico citado es obtenido de molienda fina de conchas de ostras, almejas y vieras obtenidas de restaurantes y plantas de procesamiento pesquero, y en menor medida de las de mejillones, que de otra forma terminarían en vertederos, lo que supone una manera de valorizar residuos que de otro modo podrían llegar a ser contaminantes. La reacción general que se produce, al igual que en la naturaleza, está ejemplificada de la siguiente manera:
ÍMg,Ca)xSivOx+Zv+z -t xC02→ x(M§,Ca)C03 + ySW2 + zHz0 Normalmente, el porcentaje de silicatos de calcio y magnesio de molienda fina incorporados al circuito cerrado de extracción de gases varía entre 20g/L a 250 g/L.
En determinadas localizaciones tales como en Chubut, Argentina, de donde el inventor es originario, se han encontrado porcentajes altos de olivino en tierras arcillosas locales, que también pueden ser utilizadas en distintas proporciones en la formulación arriba indicada, habiéndose observado que una tonelada de olivino puro puede llegar a almacenar (pulverizado) hasta 2,3 Tm de C02 en un tiempo relativamente corto.
Olivino de Chubut: Mg2S¡04 + 2C02 - 2MgC03S¡02
En el sistema descrito, y debido a que normalmente el secuestro de C02 desde las chimeneas se hace por arrastre de una corriente de agua en circuito cerrado (bucle módulo de catálisis física-chimenea-módulo de catálisis física) también rica en silicatos, entonces parte de la fijación del CQ2 ya se produce por la dilución misma del CQ2 en agua y en contacto permanente dentro de este bucle.
Este sistema, que además puede servir para enfriar los gases de entrada, que en la mayoría de la industrias oscila desde los 130°C a los 600°C en muchos casos, generará presión de vapor en el circuito y elevará la temperatura en el primer modulo de absorción, que funcionará, dependiendo de la industria de que se trate la instalación de este sistema, a una temperatura entre 100 y 200° C y a un régimen que aumentará la permeabilidad de las planchas y por tanto la rapidez de fijación del CO2. Este módulo se hace trabajar como un condensador de cascada, equilibrando las presiones y extrayendo el CO2 a menor temperatura por medio de vacío hacia un segundo módulo de catálisis física opcional, que preferiblemente trabajará a temperatura más bajas, del orden de 21 °C, y a 1 atm de presión.
Los reactantes principales de origen (CO2 y silicatos), al combinarse entre sí reducen su volumen, siendo los carbonatos unas 900 veces más densos (media ponderada entre los mencionados) que el CO2 en estado gaseoso a aprox 20°C y 1 atm. Al fijarse el CO2 en los minerales (fases sólidas) de las placas catalíticas, es decir ya incorporado el CO2 a la fase sólida, el conjunto -dependiendo de las mezclas y sus porcentajes- genera incrementos de peso y volumen desde un 10% hasta un 150%. Los paneles, una vez lleguen a su saturación, pueden ser intercambiados y fácilmente aprovechados por distintos tipos de industrias, especialmente las cementeras. Asimismo, como ya dijimos, las materias primas son abundantes y pueden obtenerse de distintos lugares a un costo muy competitivo, y una vez saturados son reciclables en un 100% sin ningún tipo de tratamiento especial, mas que su nueva molienda.
Preferiblemente, estas placas son analizadas de manera periódica para evaluar su constitución y eficiencia catalítica. Las dimensiones estándar más convenientes del módulo son 2,25 m de ancho x 2,50 m alto x 12,5 m de largo, para que puedan ser cambiadas de forma rápida sobre camión y transportadas a instalaciones especiales de rearmado. Asimismo, las nuevas unidades pueden ser interconectadas de modo que no sea preciso detener el ciclo para el cambio de placas del circuito integral de producción de oxígeno. Al efectuarse diversas reacciones químicas en la catálisis, estos contenedores son preferiblemente plastificados internamente y sus pisos se instalan en forma de bateas para contener y recircular los distintos elementos de las placas que se descomponen y gotean, por la alta humedad del ambiente y acidificación del medio por causa del CO2.
Estos módulos estarán preferiblemente dimensionados para absorber sustancialmente los restos de NOx y SOx del gas de entrada, así como desde un 20% a 25% del CO2 contenido en él, que los materiales descritos en la composición de dichas placas catalizarán y/o convertirán en O2. El 75/80% restante del gas CO2, y aunque aún con mínimas trazas de NOx y SOx, será enviado a la siguiente etapa de fermentación:
3.- Etapa de fermentación: Los gases procedentes de la etapa anterior son transferidos a tanques Termentadores, en los que se hacen pasar a través de un cultivo que contiene una biofamilia de microorganismos del tipo de microalgas y esporas especialmente aclimatadas, de gran capacidad de absorción o biofijación del CO2 y liberación de oxígeno. En una realización preferida, esta biofamilia de microorganismos comprende cualquier subconjunto de las siguientes especies:
Clorofíceas: Chlorella Vulgaris, Chlorella saccharophyla, Lobomonas sp, Scenedesmus acuminatus, Scenedesmus quadricauda, Scenedesmus sp, Scenedesmus desmodesmus, Ankistrodesmus angustus, Monoraphidium griffithii, Elakatothrix gelatinosa, Golenkinia radíate, Dictyosphaerium pullchellum, Sphaerocystis schroetenii, Oocystis sp, Selenodyctium brasiliens,
Cianofíceas: Chroccoccus sp, Cianoficea filamentosa, Arthrospira platensis, Arthrospira máxima, Nostoc sp, Nostoc ellipsosporum, Nostoc spongiaeforme, Anabaena macrospora, Anabaena monticulosa, Anabaena azollae, Spirulina Platensis, Spirulina Máxima, Spirulina Orovilca, Spirulina Jeejibai, Spirulina Lonar; Prorocentrum Dentatus, Noctiluca Scientillans, Trichodesmium sp., Aurantiochytrium,
Criptofíceas: Cryptomonas sp, Cryptomonas brasiliensi;
Diatomeas: Céntrica s/i, Nitzchia sp, Skeletonema Costatu,
Esporas y manto: Pardas Laminariales (Macrocystis Pyrifera, Undaria Pinnitafida); Rojas Orden Gigartinales (Gigartina Skoltosbergii) ( appaphycus Alvarezii) , Verdes Orden Ulvales (Enteromorpha Prolifera).
Todas estas especies, en su conjunto (biofamilia) o por separado o en cualquiera de sus combinaciones y proporciones de predominancia natural o inducida, podrán ser desarrolladas en agua dulce, salobre o marina, en las proporciones de dilución y temperatura adecuadas de acuerdo a la región donde se establezca su cultivo, o bien podrán ser cultivadas en agua o medio de cultivo artificial que tendrá las siguientes características según una realización preferida:
Por cada 1 .000 mi de agua destilada o bidestilada se adicionarán artificialmente los siguientes elementos que garantizan un muy aceptable comportamiento de las especies citadas para el fin perseguido, pudiendo desarrollarse las mismas por separado o en conjunto (biofamilia), pudiéndose regular las proporciones hacia los mínimos porcentajes expuestos (agua menos salobre a dulce), o los máximos porcentajes citados (agua menos salobre a marina e incluso con características de salitral):
NaCI De 3 a 33 g/l, preferentemente alrededor de 1 1 g/l;
KCI De 0, 1 a 0,9 g/l, preferentemente alrededor de 0,4 g/l;
MgSCu De 1 a 3 g/l, preferentemente alrededor de 1 ,50 g/l;
Na2Si03 ·9 H2O De 0, 1 a 0,9 g/l, preferentemente alrededor de 0,5 g/l;
S04Fe 7 H2O De 1 a 8 mg/l, preferentemente alrededor de 3 mg/l;
Na2EDTA De 1 a 9,6 mg/l, preferentemente alrededor de 2,7 mg/l;
Cl2Ca De 0, 1 a 0,25 g/l, preferentemente alrededor de 0, 10 g/l;
MnCl2-4H20 De 1 a 5 g/l, preferentemente alrededor de 2 g/l;
CO2CI De 1 a 9 g/l, preferentemente alrededor de 2,3 g/l;
CUCI2-2H2O De 1 a 20 g/l, preferentemente alrededor de 1 5 g/l;
Cl2Zn De 0, 1 a 0,7 mg/l, preferentemente alrededor de 0,3 mg/l;
B03H3 De 20 a 40 mg/l, preferentemente alrededor de 31 ,5 mg/l.
La presente invención se basa en observaciones realizadas por el presente autor con ocasión de la construcción de una nueva piscina para la realización de experimentos encuadrados dentro del proyecto que dio lugar a la presente invención. La nueva piscina fue fabricada en hormigón, pero para su uso en los ensayos experimentales debía ser plastificada exteriormente, para lo cual se aplicó sobre el hormigón una capa de una pintura denominada "Gel Coat", que debía ser diluida con acetona y cortada con parafina. En climas cálidos, el curado completo de esta pintura puede ocurrir en 7 días, pero en el clima de Chubut, Argentina, este curado se prolongó durante mucho más tiempo. Ello motivó que, según se comprobó con posterioridad, los primeros ensayos experimentales llevados a cabo con biomasa activa en condiciones reales comenzaron a realizarse sin que el material hubiera curado del todo, y en consecuencia con la presencia inadvertida de acetona en la piscina, y en consecuencia en la composición del cultivo. En estas condiciones se observó que, mientras que en ensayos experimentales previos la biomasa activa había demostrado unas tasas de fijación de triglicéridos en las células por encima del 14%, sin embargo en la piscina que contenía la acetona, a lo largo de 10 días no sólo no aumentó el nivel de triglicéridos, sino que, al contrario, disminuyó.
A partir de estas observaciones, se experimentaron diversas combinaciones con acetona así como otras cetonas, alcoholes y ácidos orgánicos, dando algunos de ellos resultados excelentes como inhibidores de la producción de triglicéridos por parte de las células. Ello redundó en beneficio de la eficiencia demostrada por la biofamilia ya que, según se cree, el estrés leve pero continuo a que las células fueron sometidas a continuación en el circuito de máxima producción de oxigeno, provocó en ellas un incremento de la necesidad de consumo de CO2, lo que permitió establecer fotoperíodos muy amplios, de hasta 19 horas, sin que las células entraran en fase de fotoinhibición y sin afectar a su reproducción. En consecuencia, a partir de los ensayos realizados fue posible concluir que, cuando en el cultivo se encuentra presente al menos un inhibidor orgánico seleccionado del grupo que consiste en un alcohol, una cetona o un ácido carboxílico, y de manera más preferida etanol, acetona o ácido propanoico y/o ácido pentanoico, y al irradiar entonces los microorganismos citados con una radiación lumínica de una frecuencia, intensidad y duración determinadas, mediante un mecanismo que ha sido verificado aún cuando todavía no ha sido completamente comprendido, los microorganismos citados desarrollan una inhibición de fijación de triglicéridos intra y extra-celularmente, conduciendo a una gran actividad metabólica y necesidad de carbono, lo que a su vez se traduce en un gran consumo de CO2 y emisión de O2. En una realización preferida, la radiación lumínica aplicada a los microorganismos es multifrecuencia pero contiene entre un 40 a 60%, y preferiblemente alrededor del 50%, de luz azul con una longitud de onda entre 400 y 475 nm, participando preferiblemente en el resto de la radiación lumínica las restantes longitudes de onda del espectro visible tales como roja, amarilla, etc., opcionalmente excluyendo la verde, y teniendo todas ellas una intensidad de al menos 20 W/cm2 a 38 W/cm2. Además, el presente autor observó que, en la etapa de irradiación, si se irradiaban adicionalmente los microorganismos durante 3 segundos por cada minuto a una intensidad de entre 5 y 15 W/cm2 de luz ultravioleta con una longitud de onda entre los 400-200 nm sin superar 3,106 eV de energía por fotón, en combinación con el inhibidor orgánico ya mencionado, ni se llega a destruir el ADN de las cianobacterias ni se alcanza el régimen de fotoinhibición de las mismas, pero sin embargo se les induce a producir hasta 2,5 kg de oxigeno por cada 2,8 kg de CO2 proporcionados a cada kilo de biomasa.
Otra característica de los sistemas y métodos descritos, a diferencia de otros sistemas de la técnica anterior, es que la biofamilia de microorganismos se multiplica muy aceptablemente en los porcentajes descritos, a temperaturas del agua de entre 14°C y 18°C, frente a otros sistemas que solo funcionan por encima de los 22 grados centígrados hasta los 28°C. El presente inventor ha calculado que el grueso de la industria pesada mundial (mas del 60%), se localiza por encima del Trópico de Cáncer, es decir en climas fríos. Por ello, un sistema tal como el de la presente invención, que es energéticamente balanceado y que logra el fin para el cual está diseñado, comprenderá preferiblemente especies de microalgas que funcionen óptimamente en climas fríos.
El sistema de la invención es también más eficiente en el uso de la energía, ya que es posible aprovechar el calor residual de los intercambiadores al inicio del sistema
Para que la biofamilia de microorganismos haga su función adecuadamente es ventajoso que dispongan de unos nutrientes adecuados en el cultivo. En una realización, la formulación de los nutrientes, que viene dada por el estudio del impacto del ciclo del nitrógeno en la naturaleza y las distintas alteraciones del mismo por medio de las actividades humanas, es la que se indica a continuación, en la que los porcentajes citados son aportados semanalmente (entre 7 y 9 días) y se refieren a porcentajes en peso sobre de la cantidad de biomasa residente en el sistema (viva): Nitrógeno gaseoso (N2) : Entre 1% y 30%, preferiblemente alrededor del 15%; Ácido Nítrico: Entre 1 % y 30%, preferiblemente alrededor del 7%;
Cloruro de Amonio (NhU CI): Entre l % y 30%, preferiblemente alrededor del 7,5% ; Óxido de fósforo (P2O5) , de 1 % a 30% Nitrato de Amonio (N H4NO3) : Entre 1 % y 30%, preferiblemente alrededor del 13%; Oxido de Potasio (K2O) : Entre 1 % y 40%, preferiblemente alrededor del 23% Oxido de Magnesio (MgO) : Entre 1 % y 30%, preferiblemente alrededor del 5%; Trióxido de Azufre (SO3) : Entre 1 % y 40%, preferiblemente alrededor del 23%; Oxido de Calcio (CaO) : Entre 1 % y 50%, preferiblemente alrededor del 13% ; Boro (B) Total 0,05% entre 0,01 % y 5%
Hierro (Fe) Total 0,07% entre 0,01 % y 7 % Zinc (Zn) Total 0,05% entre 0,01 % y 30% siendo el resto del cultivo agua, que puede ser dulce, salobre o salada.
En este cultivo se encuentra la biomasa en una concentración de 1 a 100 g/L, preferiblemente alrededor de 27 g/L. Además, en la base del tanque fermentador se localiza preferiblemente un distribuidor que promueve la disolución de los nutrientes, así como la disolución y disgregación de las burbujas del CO2 microscópicas, lo que facilita ampliamente la absorción del biosistema y biofamilia que lo compone y durante el fotoperíodo de luz artificial de entre 14 a 18 hs. El resto del tiempo, en la fase oscura, se le aporta aire atmosférico que como es conocido posee gran contenido de N2, que también estará presente y disuelto en el agua y disponible para la fase de iluminación.
4.-Circuito de Máxima Producción de O2:
En una realización opcional, el cultivo es sometido a continuación a una etapa de máxima producción de O2. La ¡dea subyacente de esta etapa del proceso partió de que el inventor, de origen patagónico, identificó que la familia de microorganismos utilizados, que proviene de especies típicamente patagónicas, en su hábitat natural en la Patagonia, a 21 metros de profundidad y a 8°C de temperatura, la mayor parte de la luz que recibían era básicamente luz azul (fotosíntesis en el abismo). Sin embargo, debido a la amplitud de las pleamares y bajamares, a medida que comenzaba a bajar la marea dichas microolgas eran irradiadas paulatinamente con distintas frecuencias lumínicas que venía determinada por la profundidad del agua en cada momento. Esto, según se cree, ha ocasionado que la biofamilia de microolgas utilizadas se haya acostumbrado a ser selectiva de determinadas frecuencias lumínicas, absorbiendo de manera más eficiente la luz de frecuencias alrededor de las azuladas. Esto que dio lugar a la idea de proporcionar a estas microolgas radiación lumínica de unas longitudes de onda específicas alrededor de aquellas a las que naturalmente se han aclimatado, aunque con el doble o más de intensidad lumínica, sin que llegara a observarse en ellas una fotoinhibición sustancial. Con este razonamiento, el autor de la presente invención desarrolló un fotoperíodo de 14 a 18 horas de luz artificial con una intensidad y disgregación lumínica ponderada más de dos veces superior a la que recibirían en condiciones naturales, lo que generó un crecimiento exponencial de los microorganismos, que a su vez trajo aparejada una altísima absorción de CO2 y producción de O2. Las observaciones anteriores se han plasmado en un circuito experimental que es de convenientemente un fotobioreactor ciego, ya que sus paredes no precisan ser translúcidas. Por ello, puede ser construido en metal, plástico PVC o nylon, de acuerdo a las condiciones de localización y climatología. De acuerdo a la cantidad de oxigeno a producir se calculará el diámetro de dichos tubos para una cantidad de biomasa dada y una radiación de luz irradiada por sectores y circuito dada. No todos los tubos precisan tener el mismo diámetro, ya que se utiliza el principio de Bemoulli para lograr el máximo ahorro de energía en impulsión y recirculación, así como para someter al cultivo presente en el circuito a la presión deseada en cada momento a raíz de seleccionar adecuadamente el diámetro de la tubería en cada punto. Asimismo, en una realización particularmente preferida, en el interior del tubo estarán dispuestas unas tiras de diodos LED, fibra óptica o LEDs orgánicos, que aseguran el ciclo de Calvin durante un fotoperíodo irregular en frecuencia e intensidad lumínica. Es decir, el circuito está dividido en secciones en las que la biomasa pasa durante un tiempo dado, y en cada una de las cuales la biomasa será sometida a una presión determinada e irradiada con una irradiación determinada. De acuerdo con un esquema general e ilustrativo de las condiciones de presión, irradiación y permanencia de los microorganismos en cada sección del módulo de máxima producción de O2 según una realización preferida, el circuito estaría dividido en las siguientes secciones:
Sección 1 : Tubería de 25 a 100 mm de diámetro. En esta sección, el cultivo sería irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 400 y 520 nm a una intensidad de irradiación entre 30 y 50 W/cm2 y estaría sometido a una presión de 1 ,8 a 5,5 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo entre 10 minutos y 24 horas;
Sección 2: Tubería de 63 mm a 120 mm de diámetro. En esta sección, el cultivo sería irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 521 y 580 nm a una intensidad de irradiación entre 10 y 20 W/cm2, y estaría sometido a una presión entre 1 ,0 y 1 ,79 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo entre 3 minutos y 24 horas;
Sección 3: Tubería de 83 mm a 180 mm de diámetro. En esta sección, el cultivo sería irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 581 y 620 nm a una intensidad de irradiación entre 21 y 31 W/cm2, y estaría sometido a una presión entre 0,5 y 1 ,25 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo de 3 minutos a 24 horas;
Sección 4: Tubería de 181 mm a 750 mm de diámetro. En esta sección, el cultivo sería irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 621 y 750 nm a una intensidad de irradiación entre 30 y 5 W/cm2, y estaría sometido a una presión entre 0,01 y 1 ,249 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo de 1 minuto a 24 horas;
Así, por ejemplo, en una realización práctica experimental, se comenzó irradiando la biomasa con una irradiación de entre 5 W y 50 W de luz violeta, teniendo la biomasa una concentración de 36 g de biomasa por litro de agua y desplazándose por dentro del tubo α una velocidad de 1 km/h a 10 km/h, de manera que el primer litro de agua que ingresó al tubo retornó por el otro extremo 24 horas más tarde. En este trayecto de 24 horas se sucedieron las distintas frecuencias lumínicas, recorriendo de esta manera el espectro luminoso, comenzando por luz violeta y siguiendo por luz azul, verde, amarilla, naranja y roja, para terminar de nuevo en violeta. Entre el cambio de un color a otro se introdujeron secciones de oscuridad en las que los microorganismos se mantenían en oscuridad por un determinado espacio de tiempo, por ejemplo media hora. De esta manera, la biomasa pasará del estado foto-autotrófico, a estado heterótrofo y a estado mexotrófico.
En una realización particularmente preferida, por el interior de los tubos del circuito recorren mangueras de LEDs, LEDs orgánicos o fibra óptica, que se mantienen centradas dentro de los mismos por un sistema de aros dobles similar al emblema de Mercedes Benz, por cuyo centro pasa un aro con cerdas de cepillos que sostiene las luminarias, y en su aro exterior hace contacto con las paredes interiores del tubo. Todas están unidas entre sí por un delgado cable de acero, conectado por los extremos de cada tubo, hacia un rodillo giratorio exterior que los recibe a todos, pasando por sendas prensas que no dejan escapar el agua. Una vez al mes el rodillo, que tiene adosado un piñón y un motor eléctrico de bajas revoluciones, enrolla los cables según el rodillo del extremo que se desee, haciendo desplazar hacia él todos los aros, que con sus cepillos limpian de biomasa adherida tanto la línea de las luminarias como el exterior del tubo. En otros tipos de fotobiorreactores de la técnica anterior, al cabo de un tiempo las superficies quedan saturadas de biomasa y manto, y se reduce la eficiencia de los mismos hasta en un 90 %. Al final del circuito se ventea el oxígeno producido.
De acuerdo con una realización preferida, cada 7 días un cierto porcentaje de la biomasa extraída se retira por cavitación para pasar a los tanques de metanización. En tal caso, se agrega biomasa nueva a los Termentadores en el mismo porcentaje. Todo el circuito de luminarias es preferiblemente de 12V o 24V de tensión, consumiendo menos de 2W por tonelada de oxigeno producido, lo que puede ser fácilmente abastecido por energías alternativas, ya sea eólica, fotovoltaica, metano, mini hidráulica, etc. si las condiciones del lugar lo permiten. Así se mantiene un balance de energía mínimo para un sistema altamente eficiente.
La composición de la biomasa seca resultante dependerá de las características del sistema, de los factores geográficos del lugar de instalación del sistema y de las múltiples especies utilizadas. Una composición tipo por gramo de biomasa con hasta un 4 % máximo de humedad sería la siguiente:
Proteína: 56-71 % Carbohidratos: 10-17%
Lípidos: 6-14%
Ácidos Nucleicos: 1 -4%
Betacarotenos y Omegas 3, 6 y 9
5. -Tanque de metanización o desactivación de la biomasa: La biomasa retirada de la etapa anterior es entonces opcionalmente transferida a un tanque o tanques a tal efecto, que pueden ¡mplementarse en la forma de las plantas denominadas de biogás con objeto de proceder a la metanización o desactivación de la biomasa. En los sistemas de la técnica anterior equivalentes, para desactivar una biomasa dada se requiere un período de 10 a 12 días. Por el contrario, en la presente invención, al utilizar el sistema un disparador del crecimiento de los microorganismos y por ende una más eficiente y rápida desactivación/ producción de metano, se consigue la desactivación en un promedio de 7 días en cualquier condición de temperatura y con cualquier biomasa. El disparador es básicamente glicerina orgánica, subproducto muy abundante y de bajo coste, que es originado, por ejemplo, por la producción de biodiesel. Al ser biodegradable, es perfectamente asimilable para la alimentación animal. De este modo la biomasa se desactiva, impidiendo que el metano sea emitido a la atmósfera lentamente, ya que de otra forma el sistema sería negativo en la producción de oxigeno dado que 1 Tm de metano equivale a 21 Tm de CO2. Si una tonelada de biomasa vegetal o de microalgas produce una media ponderada de 5500 litros de metano por día, al adicionar el disparador de glicerina grado C, la producción diaria se incrementa en un 32%, pero se desactiva antes. Es decir, la presencia del disparador lo que consigue no es que los microorganismos extraigan más metano de una biomasa dada, lo que hace es extraerlo en menor tiempo. De este tanque de metanización sale un biogás que es incluso de alta pureza, con un 30% de CO2, que se envía a un separador, obteniéndose un 30% de CO2 orgánico que se envía a los termentadores, y un 70% de metano (ChU), que se envía a una turbina de generación eléctrica especialmente diseñada sólo para uso de ChU, con una eficiencia de conversión superior al 81 % y con muy bajos índices de emisiones, que son reinyectadas al módulo inicial de toma de gases.
De esta forma se logra convertir, de un 100 % de emisiones de CO2, de un 40% a 60% en oxigeno O2, además de abundante energía eléctrica de una fuente sostenible. Esta fuente sostenible se obtiene de producir y quemar el metano (ChU), subproducto de la fermentación o desactivación de la biomasa, antes de convertirla en Algae Meal o harina de algas.
6.- Planta de tratamiento de agua: Finalmente, una vez que el agua es separada de la biomasa en el tanque de cavitación, esta es opcionalmente tratada en una planta de tratamiento y esterilización basada en un tratamiento físico de la misma, sin intervención de productos químicos. Una vez adecuadamente tratada, es posible reinyectarla al circuito de los fermentadores.
En general, en los métodos y sistemas de la invención puede combinarse la luz natural con la luz artificial en cualquier proporción. También puede utilizarse un fotoperíodo fijo o variable, la segunda opción siendo de particular interés en sitios con estaciones muy marcadas de diferentes climas y amplitudes lumínicas. También pueden instalarse opcionalmente los tanques de fermentación en un determinado ángulo con respecto a la rasante, por ejemplo de 45°, y una determinada orientación, para conseguir un mejor seguimiento solar y por ende un incremento adicional en la eficiencia fotosintética.
Ejemplos Experimentales EJEMPLO 1
En una realización experimental ilustrativa, los fermentadores fueron tanques cilindricos con una luminaria central y en ellos el agua de cultivo y crecimiento de esta biofamilia se hizo girar lentamente a razón de 6 rpm. El cultivo que contenía la citada biofamilia de microorganismos tenía una concentración de 42 g/L de biomasa viva y fue irradiado durante un fotoperíodo de 14 horas diarias en promedio con luz azul de entre 400 a 475 nm de longitud de onda, y con una intensidad de al menos 20 W/cm2 a 38 W/cm2. Por cada tonelada de biomasa activa en el circuito se inyectaron al mismo, una vez cada 30 a 45 días, los siguientes inhibidores orgánicos en las concentraciones indicadas: 1 . Desde 500 mi a 7.500 mi, preferiblemente 5.000 mi, de acetona;
2. Desde 100 mi a 5.000 mi, preferiblemente 3.500 mi, de ácido propanoico;
3. Desde 300 mi a 10.000 mi, preferiblemente 7.500 mi, de ácido pentanoico;
4. Desde 1.000 mi a 5.000 mi, preferiblemente 3.000 mi, de etanol.
Como resultado, la tasa de crecimiento de la biomasa fue en todos los casos mayor o igual a un 8% diario de la concentración inicial al instalar el circuito, mientras que la producción total de triglicéridos, computada al final del experimento, fue de solamente de un 3 a 5% en peso con respecto al peso de la biomasa. En experimentos similares llevados a cabo en ausencia de inhibidor, la producción total de triglicéridos fue de aproximadamente el 14%, lo que evidencia el beneficio obtenido a través del uso del inhibidor orgánico en el cultivo.
En una realización adicional de esta experiencia práctica, el período máximo de residencia de la biomasa en el fermentador fue de 4 a 6 días, retirándose un porcentaje variable desde el 10 al 40% de esta biomasa cada 5 días en promedio para inyectarla al circuito principal de absorción. Es decir, los fermentadores se utilizan de este modo para la cría súper-intensiva de biomasa, que puede ser opcionalmente trasladada al circuito principal de absorción para reponer la que se vaya perdiendo por la sobre-excitación mitocondrial y fotoinhibición profunda. Es decir, que hace las veces de semillero en lo que sería la agricultura tradicional.
EJEMPLO 2 En otro ejemplo experimental llevado a cabo en las mismas condiciones del Ejemplo 1 y con acetona como inhibidor orgánico, durante 10 días se obtuvo un total de 600 kg de biomasa, recogiéndose una media ponderada de 1 .8 kg de triglicéridos por kg de biomasa, o 1 .8%. A continuación dejó de utilizarse inhibidor, agregándose agua a la piscina a razón de un 10% diario. A los 7 días se tomaron muestras de la biomasa en distintos puntos de la piscina hasta componer un total de 1 kg de muestra extraída. Esta muestra fue sometida a extracción por arrastre de vapor (destilación selectiva), obteniéndose un 8.3% de triglicéridos sobre el total de la misma, frente al 1 .8% anterior, lo que demuestra la eficiencia del inhibidor empleado.
EJEMPLO 3: Glicerol como disparador del proceso de metanización de la biomasa.
Adicionalmente, se ensayó el efecto, en la etapa de metanización de la biomasa, de la adición de hasta un 7% de glicerol como disparador del proceso. Este glicerol se añadió disuelto en la propia agua del proceso y a la entrada del tanque de metano. Los resultados se muestran en la Figura 4 adjunta, de la cual se deduce claramente el efecto multiplicador que la aportación del glicerol produce en la producción media de biogás en mL/hora.
Esta tecnología es aplicable a cualquier fuente de emisión de CO2, aunque es particularmente apta para fuentes altamente contaminantes tales como industrias cementeras, petroquímicas, acerías, petróleo, de generación de energía eléctrica, e incluso su versatilidad permite su utilización en ciudades, autopistas o túneles, donde pueden captar una amplia variedad de gases.

Claims

REIVINDICACIONES
1 ) Un método para purificar aire contaminado que contiene CO2 por medio de microorganismos, que comprende las etapas de: a) recepción de aire que contiene CO2 procedente de una fuente de aire contaminado; b) catálisis física, en la cual el aire que contiene CO2 se hace pasar por placas que comprenden sales de calcio y/o magnesio, en las cuales una parte del CO2 del aire queda fijado en forma de carbonatos de calcio y/o magnesio; caracterizado porque el método comprende además las etapas de: c) fermentación, en la cual el aire procedente de la etapa b) se hace pasar a través de un cultivo que comprende una biofamilia de microorganismos así como al menos un inhibidor orgánico seleccionado del grupo que consiste en un alcohol, una cetona o un ácido carboxílico en cualquier combinación entre ellos, etapa en la que al menos parte del CO2 remanente en el aire queda disuelto en el cultivo, e d) irradiación de dicho cultivo con una radiación lumínica del espectro luminoso visible de una frecuencia, intensidad y duración determinadas, de tal manera que se promueve la fotosíntesis en dichos microorganismos, provocándose una disminución del contenido de CO2 en el cultivo por absorción y/o digestión de dicho CO2 en los microorganismos y produciendo O2.
2) Método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el inhibidor orgánico de la etapa c) es etanol, acetona, ácido propanoico o ácido pentanoico, en cualquier combinación entre ellos.
3) Método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el inhibidor orgánico de la etapa c) es acetona. 4) Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que, en la etapa c), la biofamilia de microorganismos presente en el cultivo comprende microalgas de las clases clorofíceas, cianofíceas, criptofíceas, diatomeas, y/o esporas de algas pardas laminares, rojas de orden gigartinales o verdes de orden ulvales, en cualquier combinación entre las mismas.
5) Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 anteriores en el que la radiación lumínica irradiada a los microorganismos en la etapa c) es una radiación multifrecuencia y contiene entre 40% y 60% de radiaciones con longitud de onda de 400 a 475 nm e intensidad entre 20 W/cm2 y 38 W/cm2.
6) Método de acuerdo con la reivindicación 5 en el que la radiación lumínica aplicada a los microorganismos contiene aproximadamente un 50% de radiaciones con longitud de onda de 400 a 475 nm e intensidad entre 20 W/cm2 y 38 W/cm2.
7) Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 anteriores en el que la radiación lumínica irradiada a los microorganismos en la etapa c) consiste sustancialmente en radiaciones con longitud de onda de 400 a 475 nm e intensidad entre 20 W/cm2 y 38 W/cm2.
8) Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 en el que, en la etapa c), durante 3 segundos por cada minuto los microorganismos son además irradiados con una radiación lumínica adicional que tiene una longitud de onda de aproximadamente 200 nm y una intensidad entre 5 y 15 W/cm2 sin superar 3 -106 eV de energía por fotón.
9) Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tiempo de residencia de los microorganismos en la etapa c) es de 4 a 6 días, y cada 5 días se retira de los mismos un porcentaje variable del 10% al 40% de los microorganismos.
10) Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, tras la etapa d), se aplica la siguiente etapa adicional: e) etapa de máxima producción de O2, en la que el cultivo de la etapa d) se hace pasar por un circuito en el que es sometido a una secuencia de presiones y a irradiación con una secuencia de frecuencias del espectro luminoso, ambas en sucesión, provocando así una disminución adicional del contenido de CO2 en el cultivo por absorción y/o digestión en los microorganismos, y produciendo O2.
1 1 ) Método según la reivindicación 10 en el que, en la etapa e), la secuencia de presiones a la que es sometido el cultivo está entre 0,01 atm y 5,5 atm, y la secuencia de frecuencias del espectro luminoso a la que es sometido el cultivo pasa por violeta, azul, verde, amarilla, naranja y roja, para retornar de nuevo a violeta, y las radiaciones tienen una intensidad entre 5 y 50 W/cm2.
12) Método según la reivindicación 1 1 , en el que el cultivo es sometido a la siguiente secuencia de radiaciones lumínicas: una primera sección en la que el cultivo es irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 400 y 520 nm a una intensidad de irradiación entre 30 y 50
W/cm2, y está sometido a una presión de 1 ,8 a 5,5 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo entre 10 minutos y 24 horas; una segunda sección en la que el cultivo es irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 521 y 580 nm a una intensidad de irradiación entre 10 y 20 W/cm2, y está sometido a una presión entre 1 ,0 y 1 ,79 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo entre 3 minutos y 24 horas; una tercera sección en la que el cultivo es irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 581 y 620 nm a una intensidad de irradiación entre 21 y 31 W/cm2, y está sometido a una presión entre 0,5 y 1 ,25 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo de 3 minutos a 24 horas; una cuarta sección en la que el cultivo es irradiado con radiaciones lumínicas de frecuencias entre 621 y 750 nm a una intensidad de irradiación entre 30 y 5 W/cm2, y está sometido a una presión entre 0,01 y 1 ,249 atm, permaneciendo en el mismo durante un tiempo de 1 minuto a 24 horas. 13) Método según la reivindicación 12, en el que entre cada sección y la siguiente el cultivo es sometido a una etapa de oscuridad en la que no es irradiado.
14) Método según las reivindicaciones 12 ó 13 anteriores, en que la secuencia de irradiaciones se aplica al cultivo en fotoperíodos de 14 a 18 horas diarias. 15) Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que, cada determinado número de días, al menos una parte de los microorganismos es retirada del circuito de máxima producción de 02 y transferida a una etapa adicional de: f) metanización, en la que los microorganismos son desactivados mediante un procedimiento de oxidación fermentativa, obteniéndose una biomasa desactivada mezclada con agua y un biogás que comprende CO2 y metano.
16) Método según la reivindicación 15, en el que la oxidación fermentativa se lleva cabo utilizando un inductor que acelera el proceso que es el glicerol.
17) Método según las reivindicaciones 15 ó 16 anteriores, en el que el agua obtenida en el procedimiento de oxidación fermentativa es esterilizada y devuelta al circuito, a la etapa de fermentación.
18) Sistema para purificar aire contaminado que contiene CO2 mediante microorganismos que comprende los siguientes elementos: a) unos sistemas de recepción (1 ) que reciben el aire que contiene CO2 procedente de una fuente de aire contaminado; b) un sistema de placas (2) que contienen sales de calcio y/o magnesio, destinadas a fijar una parte del CO2 del aire en forma de carbonatos de calcio y/o magnesio; caracterizado porque el sistema comprende además: c) unos tanques (3) de fermentación del aire procedente de la etapa anterior, los cuales incluyen un cultivo que comprende una familia de microorganismos así como al menos un inhibidor orgánico seleccionado del grupo que consiste en un alcohol, una cetona o un ácido carboxílico en cualquier combinación entre ellos, donde los tanques comprenden además una fuente de radiación lumínica destinada a irradiar al cultivo con una radiación lumínica del espectro luminoso visible de una frecuencia, intensidad y duración determinadas.
19) Un sistema de acuerdo con la reivindicación 18, en el que la biofamilia de microorganismos presentes en el cultivo contenido en los tanques (3) de fermentación comprende microalgas de las clases clorofíceas, cianofíceas, criptofíceas, diatomeas, y/o esporas de algas pardas laminares, rojas de orden gigartinales o verdes de orden ulvales, en cualquier combinación entre las mismas 20) Un sistema de acuerdo con las reivindicaciones 18 ó 19 en el que el inhibidor orgánico contenido en el cultivo presente en los tanques (3) de fermentación es el etanol, acetona, ácido propanoico o ácido pentanoico, en cualquier combinación entre ellos.
21 ) Un sistema de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el inhibidor orgánico es la acetona.
22) Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21 que comprende además un circuito (4) de máxima producción de O2, que incluye un conjunto de tuberías destinado a hacer pasar por ellas el cultivo resultante de los tanques (3) de fermentación, tuberías que comprenden unos medios capaces de someter el cultivo a una secuencia de presiones determinada y una fuente de radiación lumínica que es capaz de irradiar al cultivo con una secuencia de frecuencias del espectro luminoso determinada, simultáneamente.
23) El sistema de acuerdo con la reivindicación 22, en el que los medios capaces de someter al cultivo a una secuencia de presiones determinada comprenden secciones de tuberías de distintos diámetros.
24) El sistema de acuerdo con la reivindicación 23, en el que las tuberías tienen un diámetro entre 25 y 750 mm.
25) El sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 24 anteriores, en el que los medios de presión son capaces de someter al cultivo a una secuencia de presiones entre 0,01 y 5,5 atm y la fuente de radiación lumínica es capaz de irradiar el cultivo con una secuencia de frecuencias del espectro luminoso que pasan por violeta, azul, verde, amarilla, naranja y roja, retornando de nuevo a violeta, y con una intensidad de irradiación entre 5 y 50 W/cm2. 26) Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25 anteriores que comprende además unos tanques (5) de metanización destinados a desactivar los microorganismos mediante un procedimiento de oxidación fermentativa, del cual se obtiene una biomasa desactivada mezclada con agua y un biogás que contiene CO2 y metano.
27) Sistema de acuerdo con la reivindicación 26, que comprende además una turbina (6) destinada a obtener energía eléctrica a partir del metano obtenido en los tanques (5) de metanización.
28) Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 27 ó 28 anteriores que comprende además un sistema de esterilización (7) del agua obtenida en los tanques de metanización (5).
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