WO2016180994A1 - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas - Google Patents

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WO2016180994A1
WO2016180994A1 PCT/ES2015/070381 ES2015070381W WO2016180994A1 WO 2016180994 A1 WO2016180994 A1 WO 2016180994A1 ES 2015070381 W ES2015070381 W ES 2015070381W WO 2016180994 A1 WO2016180994 A1 WO 2016180994A1
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algae
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Emilio Alexander Mahoney
Luis ÁLVAREZ GARCÍA
Tino Luigi Bacchetta
Renzo Christopher Bacchetta
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Emilio Alexander Mahoney
Álvarez García Luis
Tino Luigi Bacchetta
Renzo Christopher Bacchetta
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements

Definitions

  • the present invention relates to a tubular photobioreactor designed for the cultivation of algae.
  • the object of the invention is the design of a closed tubular photobioreactor intended for indoor operation with LED lighting, uninterrupted and fully automated, with permanent monitoring of process variables, and feedback control of C0 2 and nutrients, of the temperature of the water along the entire path of the photobioreactor, as well as with control of the size of the final product obtained at the end of said tubular photobioreactor.
  • algae production The uninterrupted production of algae oil and biomass requires three distinct phases: algae production, product collection and processing for the generation of oil and biomass for its use, in order to produce biodiesel, cosmetics, pharmaceuticals and other products.
  • a photobioreactor for the cultivation of algae for indoor use which comprises LED type luminaires, and a sealed tubular duct on which the luminaires are located, formed by several tubular sections facing and connected to each other by their ends.
  • Said photobioreactor additionally comprises supply nozzles located at the base of the tubular sections, a C0 2 supply line, a nutrient supply line and several thermally conditioned water supply lines, which are distributed nearby and along the path. of the tubular conduit, which are connected to said supply nozzles, and which are provided with bypass valves.
  • This photobioreactor further comprises a plurality of sensors distributed uniformly over the tubular conduit that detect the need to incorporate nutrients, C0 2 and increase or decrease the water temperature, and a control unit, which reach the sensor signals , and that acts automatically on the valves of the supply lines to supply an additional supply of C0 2 , nutrients or thermally conditioned water to the different tubular sections, depending on the needs of the cultivation process in view of the signals detected by the sensors, as well as a treatment plant located at the end of the photobioreactor for the final treatment of the product.
  • the present invention solves all the above drawbacks by means of a tubular photobioreactor that allows controlling the size of the final product obtained.
  • the tubular photobioreactor for the cultivation of algae of the present invention is of the closed tubular type and is designed to operate continuously inside a room, in which are located: the storage tanks located at the beginning of the photobioreactor and the processing circuits of the product located at the end of the photobioreactor to produce algae oil and biomass.
  • the tubular photobioreactor object of this invention is fully automated to control the cultivation process in each of the sections of the photobioreactor, by taking data and feedback in each of these sections, of the elements and parameters characteristic of the process of seaweed culture, preferably the amount of nutrients, the amount of carbon dioxide required, and the temperature of the water in which the crop occurs, as well as the optical density.
  • Another object of the present invention is the regulation of the useful lighting cycle of LED luminaires that illuminate the tubular duct of the photobioreactor, luminaires LEDs placed longitudinally above the tubular duct.
  • the photobioreactor therefore has LED-type luminaires that eliminate the harmful action of infrared and ultraviolet light on algae. These luminaires provide a spectrum of 400 nm to 700 nm in order to allow optimal photosynthesis continuously and produce algae every hour.
  • the useful lighting cycle of said LED luminaires is preferably below 20% at 20 kHz, thereby causing them to flash very quickly. This flash increases algae growth and oxygen production up to 40% above a LED lighting where the useful cycle is the unit.
  • the photobioreactor also incorporates, in the control unit, means that regulate the activation of the LED luminaires located in correspondence with the tubular conduit, which preferably control two types of LEDs, (red and blue), with 2 spectra different, so that it regulates which should be the active spectrum at all times and in the most appropriate sections of the duct, to favor the growth of algae according to their color.
  • the control unit means that regulate the activation of the LED luminaires located in correspondence with the tubular conduit, which preferably control two types of LEDs, (red and blue), with 2 spectra different, so that it regulates which should be the active spectrum at all times and in the most appropriate sections of the duct, to favor the growth of algae according to their color.
  • This photobioreactor is preferably located in a closed building where an ambient temperature will normally be maintained between 15 and 20 ° C permanently.
  • the photobioreactor itself incorporates, unlike other systems, a control system that guarantees at all times an optimum water temperature along all sections of the tubular duct of the photobioreactor.
  • the photobioreactor is connected to a main tank or incubator in which dechlorinated water, algae and nutrients are mixed, mixed with carbon dioxide, which is introduced into the photobioreactor so that the resulting chemical composition provides maximum algal growth.
  • a series of optical density sensors are provided, located for example at the end of each section of the photobioreactor circuit that measure the density of the algae in the photobioreactor water, which It allows monitoring the exponential growth of algae along the photobioreactor circuit.
  • the control unit determines whether the algae should repeat the photobioreactor circuit being reintroduced into the sections that define the Tubular duct of the photobioreactor to continue its growth or they can leave the photobioreactor circuit to a treatment plant for the final treatment of the product.
  • the photobioreactor also has a self-cleaning system by means of scanning injectors that allows uninterrupted operation that is not possible in other closed circuit systems.
  • the tubular duct of the photobioreactor has a section of trapezoidal configuration, with its lateral sides of convergent inclination inferiorly, in which said laterals are manufactured with thermal glass to minimize the heat losses of water in the inside of the photobioreactor.
  • This tubular conduit is divided into several sections, which can be about 12 meters, and each one of said segments at its base a delivery nozzles conveniently distributed giving way to input C0 2 or water or nutrients, according to supply line that is connected.
  • the tubular duct incorporates an outlet tubular section larger than the rest of the tubular sections, which constitutes a storage and separation tank to separate the flow of oily algae with the appropriate size that are then directed to the treatment plant, while that the rest of the flow is directed back to the main tank.
  • valves to facilitate the exit of excess oxygen and / or pressure. These valves can be located at the junction between tubular sections every 12 m.
  • each section and the rest of the photobioreactor structure are made of galvanized steel to ensure an adequate industrial life.
  • Figure 1. Shows a schematic perspective view of the tubular photobioreactor within an installation in which the storage tanks located at the beginning of the tubular photobioreactor and the product treatment systems located at the end of the tubular photobioreactor are observed.
  • Figure 2. Shows a schematic plan view of the tubular photobioreactor.
  • Figure 3. Shows a sectional view of two parallel sections of the photobioreactor tubular, in which the illumination is appreciated by action of some LEDs located superiorly and by a reflector located inferiorly.
  • Figure 4.- Shows a schematic view of the inlet section of the tubular photobioreactor and its connection to the main tank.
  • Figure 5. Shows an exploded view of the location of the sensors in a section of the tubular photobioreactor. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
  • Figure 1 shows the tubular photobioreactor within an installation where the main tank or incubator (1) containing dechlorinated water, algae and nutrients, saturated with a mixture of C0 2 , deposits of C0 2 (2) and a nutrient deposit (3), in correspondence with the input of the tubular photobioreactor, as well as a treatment plant (4) located at the end of the tubular photobioreactor for the final treatment of the product.
  • the main tank or incubator (1) containing dechlorinated water, algae and nutrients, saturated with a mixture of C0 2 , deposits of C0 2 (2) and a nutrient deposit (3), in correspondence with the input of the tubular photobioreactor, as well as a treatment plant (4) located at the end of the tubular photobioreactor for the final treatment of the product.
  • the tubular photobioreactor comprises a closed tubular conduit, formed by several tubular sections (5) facing each other and connected to each other by their ends, where the tubular sections (5) incorporate at least one supply nozzle (6) at its base, as well as comprises a C0 2 supply line (7), a nutrient supply line (8) and several thermally conditioned water supply lines (9), which are distributed nearby and along the entire tubular conduit, which are connected to said supply nozzles (6), as can be seen in greater detail in Figure 2, and which are provided with bypass valves.
  • Figure 1 shows the supply lines (7, 8, 9) only partially for clarity, showing in Figure 2 its entire path.
  • the tubular photobioreactor evenly distributes a series of nutrient sensors (15) that detect the need to incorporate nutrients, C0 2 sensors (16), temperature sensors (17) they detect the need to increase or decrease the temperature of the water and pH sensors (18), all of them shown in Figure 5, and it has a control unit, to which the sensor signals arrive, and which automatically acts on the valves of the supply lines (7, 8, 9) to supply an additional supply of C0 2 , nutrients or thermally conditioned water to the different tubular sections (5), depending on the needs of the process in view of the signals detected by the sensors.
  • the tubular photobioreactor comprises a series of optical density sensors (19) arranged along the photobioreactor circuit, which measure the density of the algae at different points of the tubular ducts.
  • the control unit determines whether the algae should repeat the photobioreactor circuit to continue its growth or they can leave the photobioreactor circuit towards the treatment plant (4).
  • the optical density sensors (19) will preferably be located in the area where the joint between tubular sections (5) is established.
  • the supply line of C0 2 (7) is connected and is fed from the tank of C0 2 (2), and the nutrient supply line (8) is connected and feeds on the nutrient deposit (3).
  • each of the thermally conditioned water supply lines (9) is extended in correspondence with different sectors of the tubular conduit, in this case they are distributed in correspondence with each parallel longitudinal sector of the tubular conduit, as observed in figure 2, to establish an independent temperature regulation of each of said sectors, each of said thermally conditioned water supply lines (9) being connected to an independent heating unit (10), which will normally be located, as shown in figures 1 or 2, at the end of each sector in a position opposite to the location of the tubular inlet section of the photobioreactor.
  • FIG. 3 shows part of the photobioreactor located in a room, where the LED luminaires (1 1) and reflector bodies (12) that reflect the light are observed of the LEDs and transmit it to the tubular sections (5) that make up the tubular duct crossing its side walls towards the crop that is inside.
  • each of the tubular sections (5) shows a section of trapezoidal configuration, with its lateral sides of convergent inclination inferiorly to receive the light of said reflector bodies (12). These lateral sides are made of thermal glass preferably for better use of light.
  • each of the tubular sections (5) has at least one top cover (13) foldable with respect to one of the lateral sides that allows access to its interior.
  • This figure 3 also shows the supply lines (7, 8, 9) and the supply nozzles (6) located at the base of the tubular section (5), to which said supply lines (7, 8 are connected) , 9).
  • the initial tubular section (5) of the photobioreactor which occupies the entry position in the tubular duct, and which reaches the product that houses the main tank (1), has of a series of openings (14) uniformly distributed on its front face, in this case in number of 6, intended to receive as many ducts that transport the product from the main tank (1) to the photobioreactor, thus facilitating the uniform input and distribution of the product flow from the main tank (1) in the photobioreactor.

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Abstract

Está formado por varios tramos tubulares enfrentados y conectados entre sí por sus extremos e iluminados por LEDs, dotados de boquillas de suministro ubicadas en su base, así como una línea de suministro de C02, una línea de suministro de nutrientes y varias líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente, que se distribuyen próximas y a lo largo del recorrido del conducto tubular, que están conectadas a las mencionadas boquillas de suministro y dotadas de válvulas de paso. Estas válvulas están controladas por una unidad de control que regula el suministro adicional de C02, nutrientes y agua acondicionada térmicamente a los diferentes tramos tubulares, en función de las necesidades del proceso de cultivo, así como unos sensores densidad óptica que miden la densidad de las algas en el agua del fotobiorreactor.

Description

FOTOBIORREACTOR TUBULAR PARA EL CULTIVO DE ALGAS
D E S C R I P C I Ó N OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un fotobiorreactor tubular diseñado para el cultivo de algas. El objeto de la invención es el diseño de un fotobiorreactor tubular cerrado destinado a su funcionamiento en interiores con iluminación por LEDs, de forma ininterrumpida y totalmente automatizada, con monitorización permanente de las variables del proceso, y control de la realimentación de C02 y de nutrientes, de la temperatura del agua a lo largo de todo el recorrido del fotobiorreactor, así como con control del tamaño de producto final obtenido al final de dicho fotobiorreactor tubular.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La producción ininterrumpida de aceite y biomasa de algas requiere tres fases diferenciadas: producción de algas, recogida de producto y procesamiento para la generación de aceite y biomasa para su uso, con el fin de producir biodiesel, cosméticos, productos farmacéuticos y otros productos.
En la actualidad el cultivo de algas se realiza fundamentalmente en estanques al aire libre, así como en fotobiorreactores fabricados con plástico o vidrio, que pueden presentar configuraciones tubulares con diámetros que varían principalmente desde los 10 cm hasta los 30 cm.
Estos sistemas se instalan generalmente en el exterior y funcionan mediante el bombeo de agua y algas, por un circuito en el que se inyecta dióxido de carbono en el tanque a través del cual se bombea. Con la acción de soleamiento se cultivan las algas a lo largo de dicho circuito. Sin embargo, estos sistemas no tienen ningún control sobre los espectros de luz a los que se ven sometidas las algas, ni sobre la cantidad de nutrientes, ni del dióxido de carbono que precisan, y tampoco controlan, ni determinan, la temperatura del agua en la que se produce el cultivo. Para un mayor control sobre los espectros de luz y para un adecuado control de la temperatura se contempla de forma alternativa la ubicación del fotobiorreactor en interiores, donde se aplica luz artificial con ausencia de los espectros infrarrojo y ultravioleta dañinos para las algas, y donde se controla cuando menos la temperatura del local en el que se encuentra ubicado el fotobiorreactor.
Asimismo y al objeto de proteger las algas se conoce el empleo de fotobiorreactores configurados por un circuito cerrado, de modo que, a diferencia de los sistemas abiertos y exteriores, se consigue proteger las algas de microorganismos y otros agentes dañinos que tienen efectos negativos sobre el crecimiento de las algas, así como evitan la infectación de las algas.
Entre los anteriores se encuentra la patente española ES2446640B1 de este mismo solicitante que divulga un fotobiorreactor para el cultivo de algas para su uso en interiores, que comprende unas luminarias tipo LED, y un conducto tubular cerrado hermético sobre el que se encuentran las luminarias, formado por varios tramos tubulares enfrentados y conectados entre sí por sus extremos. Dicho fotobiorreactor comprende adicionalmente unas boquillas de suministro ubicadas en la base de los tramos tubulares, una línea de suministro de C02, una línea de suministro de nutrientes y varias líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente, que se distribuyen próximas y a lo largo del recorrido del conducto tubular, que están conectadas a las mencionadas boquillas de suministro, y que están dotadas de válvulas de paso.
Este fotobiorreactor comprende además una serie de sensores uniformemente distribuidos por el conducto tubular que detectan la necesidad de incorporar nutrientes, de C02 y de aumentar o descender la temperatura del agua, y una unidad de control, a la que llegan las señales de los sensores, y que actúa automáticamente sobre las válvulas de paso de las líneas de suministro para suministrar un aporte adicional de C02, nutrientes o agua acondicionada térmicamente a los diferentes tramos tubulares, en función de las necesidades del proceso de cultivo a la vista de las señales detectadas por los sensores, así como una planta de tratamiento ubicada al final del fotobiorreactor para el tratamiento final del producto. Sin embargo, en el fotobiorreactor anterior no es posible determinar si el producto obtenido ha alcanzado su tamaño óptimo una vez que se alcanza el final del conducto tubular cerrado, y lo que es más importante, que partes de dicho producto pueden ser ya procesadas en la planta de tratamiento ubicada al final del fotobiorreactor para el tratamiento final del producto.
La presente invención solventa todos los inconvenientes anteriores mediante un fotobiorreactor tubular que permite controlar el tamaño de producto final obtenido.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de la presente invención es de tipo tubular cerrado y está diseñado para funcionar ininterrumpidamente en el interior de un local, en el cual se encuentran: los tanques de almacenamiento situados al principio del fotobiorreactor y los circuitos de procesamiento del producto ubicados al final del fotobiorreactor para producir aceite y biomasa del alga.
El fotobiorreactor tubular objeto de esta invención está automatizado en su totalidad para controlar el proceso de cultivo en cada uno de los tramos del fotobiorreactor, mediante la toma de datos y realimentación en cada uno de esos tramos, de los elementos y parámetros característicos del proceso de cultivo de las algas, preferentemente de la cantidad de nutrientes, cantidad de dióxido de carbono que precisa, y de la temperatura del agua en la que se produce el cultivo, así como de la densidad óptica.
Constituye por tanto un objeto de la presente invención la particular disposición del conducto tubular del fotobiorreactor e instalaciones complementarias que facilitan la medida y suministro de nutrientes, dióxido de carbono y agua acondicionada térmicamente a lo largo de los tramos que definen el conducto tubular del fotobiorreactor, la medida de la densidad óptica a lo largo de los tramos que definen el conducto tubular, así como la regulación de los anteriores parámetros mediante una unidad de control.
Constituye otro objeto de la presente invención la regulación del ciclo útil de iluminación de unas luminarias LED que iluminan el conducto tubular del fotobiorreactor, luminarias LED colocadas longitudinalmente encima del conducto tubular.
La unión entre tramos tubulares y la conformación del propio conducto tubular en general, se realiza de modo que se garantice siempre la hermeticidad del fotobiorreactor, evitando que se produzca cualquier tipo de contaminación externa.
El fotobiorreactor dispone por tanto de luminarias tipo LED que permiten eliminar la acción dañina de la luz infrarroja y ultravioleta sobre las algas. Dichas luminarias proporcionan un espectro de 400 nm a 700 nm para así permitir una fotosíntesis óptima de modo ininterrumpido y producir algas cada hora. Además, el ciclo útil de iluminación de dichas luminarias LEDs se encuentra preferentemente por debajo del 20% a 20 kHz, haciendo de esta manera que destelleen muy rápido. Este destelleo incrementa el crecimiento de las algas y la producción de oxígeno hasta un 40% por encima de una iluminación con LEDs donde el ciclo útil sea la unidad.
Se ha previsto que el fotobiorreactor incorpore asimismo, en la unidad de control, unos medios que regulen la activación de las luminarias LEDs situadas en correspondencia con el conducto tubular, que controlen preferentemente dos tipos de LED, (rojo y azul), con 2 espectros diferentes, de modo que se regule cual debe ser el espectro activo en cada momento y en los tramos del conducto más adecuados, para favorecer el crecimiento de las algas en función de su color.
Este fotobiorreactor se ubica preferentemente en un edificio cerrado en el que normalmente se mantendrá una temperatura ambiente entre 15 y 20 °C permanentemente. En cualquier caso el propio fotobiorreactor incorpora, a diferencia de otros sistemas, un sistema de control que garantiza en todo momento una temperatura óptima del agua a lo largo de todos los tramos del conducto tubular del fotobiorreactor. El fotobiorreactor está conectado a un tanque principal o incubadora en el que se almacena agua desclorada, algas y nutrientes, mezclado con dióxido de carbono, que se introduce en el fotobiorreactor de tal modo que la composición química resultante proporcione un crecimiento de algas máximo. Con este motivo y a lo largo del circuito del fotobiorreactor se ha previsto la disposición de una serie de sensores que miden los parámetros característicos del proceso, situados por ejemplo cada 6 metros lineales de fotobiorreactor, y que los transmiten a una unidad de control que de forma totalmente automatizada inyecta dióxido de carbono y/o nutrientes y/o agua caliente o fría, en función del ritmo de crecimiento de algas, en distintos tramos del fotobiorreactor, lo que determina un ritmo de crecimiento óptimo, obteniendo así una producción superior a otros sistemas.
Además, a lo largo del circuito del fotobiorreactor se ha previsto la disposición de una serie de sensores de densidad óptica, situados por ejemplo al final de cada tramo del circuito del fotobiorreactor que miden la densidad de las algas en el agua del fotobiorreactor, lo que permite llevar a cabo un seguimiento del crecimiento exponencial de las algas a lo largo del circuito del fotobiorreactor. Una vez que las algas alcanzan el final del circuito del fotobiorreactor, la unidad de control, a través de los datos obtenidos de los sensores de densidad óptica, determina si las algas deben repetir el circuito del fotobiorreactor siendo introducidas nuevamente en los tramos que definen el conducto tubular del fotobiorreactor para continuar con su crecimiento o pueden salir del circuito de fotobiorreactor hacia una planta de tratamiento para el tratamiento final del producto. El fotobiorreactor dispone además de un sistema de autolimpieza mediante inyectores de barrido que permite un funcionamiento ininterrumpido que no es posible en otros sistemas de circuitos cerrados.
Todo el proceso, desde la introducción de las algas en el fotobiorreactor hasta la producción de biodiesel se realiza por tanto de forma totalmente automatizada.
Por otra parte es de destacar que el conducto tubular del fotobiorreactor presenta una sección de configuración trapecial, con sus lados laterales de inclinación convergente inferiormente, en el que dichos laterales están fabricados con vidrio térmico para reducir al máximo las pérdidas de calor del agua en el interior del fotobiorreactor. Este conducto tubular está dividido en varios tramos, que pueden ser de unos 12 metros, y cada de uno de dichos tramos presenta en su base unas boquillas de suministro convenientemente distribuidas que dan paso a la entrada de C02 o agua o nutrientes, según la línea de suministro que esté conectada. El tamaño y configuración de la sección del conducto tubular, en combinación con la ubicación de las boquillas de suministro en la base de cada tramo, facilita un movimiento adecuado de las algas dando lugar a una producción óptima, donde la proporción de agua/aire en el interior de conducto tubular es 70/30 en volumen.
El conducto tubular incorpora un tramo tubular de salida de mayor tamaño que el resto de tramos tubulares, que constituye un depósito de almacenamiento y separación para separar el caudal de algas aceitosas con el tamaño adecuado que se dirigen a continuación a la planta de tratamiento, mientras que el resto del caudal es dirigido nuevamente al tanque principal.
Por otro lado, en la parte superior del conducto tubular, aquella ocupada por el aire, incorpora unas válvulas de escape para facilitar la salida del exceso de oxígeno y/o de presión. Estas válvulas se pueden situar en la unión entre tramos tubulares cada 12 m.
Asimismo se ha previsto de modo preferente que la base de cada tramo y el resto de la estructura del fotobiorreactor estén fabricados en acero galvanizado para garantizar una vida útil adecuada a nivel industrial. DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante d de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática en perspectiva del fotobiorreactor tubular dentro de una instalación en la que se observan los tanques de almacenamiento situados al principio del fotobiorreactor tubular y los sistemas de tratamiento del producto ubicados al final del fotobiorreactor tubular.
Figura 2.- Muestra una vista esquemática en planta del fotobiorreactor tubular. Figura 3.- Muestra una vista seccionada de dos tramos paralelos del fotobiorreactor tubular, en la que se aprecia la iluminación por acción de unos LEDs ubicados superiormente y por un reflector situado inferiormente.
Figura 4.- Muestra una vista esquemática del tramo de entrada del fotobiorreactor tubular y su conexión al tanque principal.
Figura 5.- Muestra una vista explosionada de la ubicación de los sensores en una sección del fotobiorreactor tubular. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Seguidamente se describe un modo de realización preferente de la invención, con ayuda de las figuras 1 a 4 descritas anteriormente. En la figura 1 se observa el fotobiorreactor tubular dentro de una instalación en la que se encuentran el tanque principal o incubadora (1 ) que contiene agua declorada, algas y nutrientes, saturados con mezcla de C02, unos depósitos de C02 (2) y un depósito de nutrientes (3), en correspondencia con la entrada del fotobiorreactor tubular, así como una planta de tratamiento (4) ubicada al final del fotobiorreactor tubular para el tratamiento final del producto.
El fotobiorreactor tubular comprende un conducto tubular cerrado, formado por varios tramos tubulares (5) enfrentados y conectados entre sí por sus extremos, donde los tramos tubulares (5) incorporan en su base al menos una boquilla de suministro (6), así como comprende una línea de suministro de C02 (7), una línea de suministro de nutrientes (8) y varias líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9), que se distribuyen próximas y a lo largo de todo el conducto tubular, que están conectadas a las mencionadas boquillas de suministro (6), tal y como se aprecia con mayor detalle en la figura 2, y que están dotadas de válvulas de paso. En la figura 1 se ha representado las líneas de suministro (7, 8, 9) sólo parcialmente para mayor claridad, mostrándose en la figura 2 todo su recorrido.
Asimismo el fotobiorreactor tubular dispone uniformemente distribuidos por el conducto tubular una serie de sensores de nutrientes (15) que detectan la necesidad de incorporar nutrientes, sensores de C02 (16), sensores de temperatura (17) que detectan la necesidad de aumentar o descender la temperatura del agua y sensores de pH (18), todos ellos mostrados en la Figura 5, y cuenta con una unidad de control, a la que llegan las señales de los sensores, y que actúa automáticamente sobre las válvulas de paso de las líneas de suministro (7, 8, 9) para suministrar un aporte adicional de C02, nutrientes o agua acondicionada térmicamente a los diferentes tramos tubulares (5), en función de las necesidades del proceso a la vista de las señales detectadas por los sensores.
Además, el fotobiorreactor tubular comprende una serie de sensores de densidad óptica (19) dispuestos a lo largo del circuito del fotobiorreactor, que miden la densidad de las algas en diferentes puntos de los conductos tubulares. Una vez que las algas alcanzan el final del circuito del fotobiorreactor, la unidad de control, a través de los datos obtenidos de los sensores de densidad óptica (19), determina si las algas deben repetir el circuito del fotobiorreactor para continuar con su crecimiento o pueden salir del circuito de fotobiorreactor hacia la planta de tratamiento (4). Los sensores de densidad óptica (19) se ubicarán preferentemente en la zona donde se establece la unión entre tramos tubulares (5).
Tal y como se observa en las figuras 1 o 2, la línea de suministro de C02 (7) está conectada y se alimenta del depósito de C02 (2), y la línea de suministro de nutrientes (8) está conectada y se alimenta del depósito de nutrientes (3).
Por otro lado, cada una de las líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9) se prolongan en correspondencia con diferentes sectores del conducto tubular, en este caso se distribuyen en correspondencia con cada sector longitudinal paralelo del conducto tubular, tal y como se observa en la figura 2, para establecer una regulación independiente de temperatura de cada uno de dichos sectores, estando conectadas cada una de dichas líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9) a una unidad de calentamiento (10) independiente, que normalmente se ubicará, tal y como se representa en las figuras 1 o 2, al final de cada sector en posición opuesta a la ubicación del tramo tubular de entrada del fotobiorreactor.
En la figura 3 se aprecia parte del fotobiorreactor ubicado en un local, donde se observan las luminarias LEDs (1 1 ) y unos cuerpos reflectores (12) que reflejan la luz de los LEDs y la transmiten hacia los tramos tubulares (5) que conforman el conducto tubular atravesando sus paredes laterales hacia el cultivo que se encuentra en su interior. Se ha previsto que cada uno de los tramos tubulares (5) muestre una sección de configuración trapecial, con sus lados laterales de inclinación convergente inferiormente para recibir la luz de dichos cuerpos reflectores (12). Estos lados laterales están fabricados con vidrio térmico preferiblemente para mayor aprovechamiento de la luz. Se contempla asimismo la posibilidad de que cada uno de los tramos tubulares (5) disponga de al menos una tapa superior (13) abatible respecto a una de los lados laterales que permita el acceso a su interior.
En esta figura 3 se observa asimismo las líneas de suministro (7, 8, 9) y las boquillas de suministro (6) ubicadas en la base del tramo tubular (5), a las que se conectan dichas líneas de suministro (7, 8, 9).
Por otra parte, según se representa en la figura 4, el tramo tubular (5) inicial del fotobiorreactor, que ocupa la posición de entrada en el conducto tubular, y al que le llega el producto que alberga el tanque principal (1 ), dispone de una serie de aberturas (14) uniformemente distribuidas en su cara frontal, en este caso en número de 6, destinadas a recibir a otros tantos conductos que transportan el producto desde el tanque principal (1 ) hacia el fotobiorreactor, facilitando de esta forma la entrada y distribución uniforme del caudal de producto procedente del tanque principal (1 ) en el fotobiorreactor.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas para su uso en interiores, que comprende unas luminarias tipo LED (1 1 ), y un conducto tubular cerrado hermético en cuyo interior se encuentran dispuestos agua y aire, y sobre el que se encuentran las luminarias, formado por varios tramos tubulares (5) enfrentados y conectados entre sí por sus extremos, que comprende adicionalmente:
unas boquillas de suministro (6) ubicadas en la base de los tramos tubulares
(5),
una línea de suministro de C02 (7), una línea de suministro de nutrientes (8) y varias líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9), que se distribuyen próximas y a lo largo del recorrido del conducto tubular, que están conectadas a las mencionadas boquillas de suministro (6), y que están dotadas de válvulas de paso.
una serie de sensores de nutrientes (15) que detectan la necesidad de incorporar nutrientes, sensores de C02 (16) y sensores de temperatura (17) que detectan la necesidad de aumentar o descender la temperatura del agua, y
una unidad de control, a la que llegan las señales de los sensores, y que actúa automáticamente sobre las válvulas de paso de las líneas de suministro (7, 8, 9) para suministrar un aporte adicional de C02, nutrientes o agua acondicionada térmicamente a los diferentes tramos tubulares (5), en función de las necesidades del proceso de cultivo a la vista de las señales detectadas por los sensores,
caracterizado por que comprende además una serie de sensores de densidad óptica (19) que miden la densidad de las algas en el agua del fotobiorreactor, de manera que la unidad de control determina, a través de los datos obtenidos de los sensores de densidad óptica (19), la salida de las algas a una planta de tratamiento (14) o nuevamente al conducto tubular cerrado hermético formado por los tramos tubulares (5).
2.- Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que las luminarias tipo LED (1 1 ) presentan un ciclo útil de iluminación que se encuentra por debajo del 20% a 20 kHz.
3.- Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la proporción de agua/aire en el interior de conducto tubular es 70/30 en volumen.
4. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende además una serie de sensores de pH (18).
5. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que las líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9) se prolongan independientemente en correspondencia con diferentes sectores del conducto tubular.
6. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizado por que líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9) se distribuyen en correspondencia con cada sector longitudinal paralelo del conducto tubular.
7. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6 caracterizado por que cada una de las líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9) se encuentra vinculada a una unidad de calentamiento (10).
8. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con la reivindicaciones 6 y 7 caracterizado por que la unidad de calentamiento (10) se ubica al final de cada sector en posición opuesta a la ubicación del tramo tubular de entrada del fotobiorreactor.
9. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque cada uno de los tramos tubulares (5) muestra una sección de configuración trapecial, con sus lados laterales de inclinación convergente inferiormente.
10. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con la reivindicación 9 caracterizado por que los lados laterales están fabricados con vidrio térmico.
1 1 .- Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con la reivindicaciones 9 o 10 caracterizado por que cada uno de los tramos tubulares (5) dispone de al menos una tapa superior (13) abatible respecto a una de los lados laterales que permite el acceso a su interior.
12.- Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que dispone de un tramo tubular (5) inicial dotado en su cara frontal de una serie de aberturas (14) uniformemente distribuidas, destinadas a recibir a otros tantos conductos que transportan el producto que se introduce en el fotobiorreactor.
13. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que las luminarias (1 1 ) comprenden dos tipos de LED, rojo y azul, con 2 espectros diferentes, y la unidad de control dispone de medios que regulan la activación de estas luminarias (1 1 ) de dos tipos de LED en diferentes tramos tubulares (5) del conducto.
14. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el conducto tubular incorpora un tramo tubular de salida de mayor tamaño que el resto de tramos tubulares, que constituye un depósito de almacenamiento y separación dotado de unas bocas de salida superiores para separar el caudal de algas aceitosas, y con varias bocas de salida inferiores, de mayor superficie de paso que las bocas de salida superiores.
15. - Fotobiorreactor tubular para el cultivo de algas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el conducto tubular comprende en su parte superior uniformemente distribuidas unas válvulas de escape para facilitar la salida del exceso de oxígeno y/o de presión.
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