WO2016180995A1 - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas - Google Patents

Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas Download PDF

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WO2016180995A1
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photobioreactors
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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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Definitions

  • the present invention relates to a modular system of photobioreactors designed for the cultivation of algae.
  • the object of the invention is a modular system of closed photobioreactors, intended for indoor operation with LED lighting, in an uninterrupted and fully automated manner, 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, allowing maximum utilization of the interior space where said system is arranged.
  • 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. Due to the large dimensions of the previous photobioreactor it is necessary to have large interior spaces to carry out its installation, in addition to hanging elements that support LED lighting, which makes the use of such interior space very low, with the increase in costs and associated energy consumption.
  • the present invention solves all the above drawbacks by means of a modular system of photobioreactors that allows a maximum use of the interior space where it is arranged, as well as a very low energy consumption.
  • the modular system of photobioreactors for the cultivation of algae of the present invention comprises at least two closed tubular photobioreactors, designed to operate continuously inside a room, in which the storage tanks located at Modular system principle and product processing circuits located at the end of the modular system to produce algae oil and biomass, where the at least two photobioreactors are attachable side by side and / or at height.
  • the modular system of photobioreactors object of this invention is fully automated to control the cultivation process in each of the sections of each of the photobioreactors, by taking data and feedback in each of those sections, of the elements and characteristic parameters of the algae culture process, preferably of the amount of nutrients, the amount of carbon dioxide required, and the temperature of the water in which the crop is produced. It is therefore an object of the present invention the particular arrangement of the modular system of photobioreactors and complementary installations that facilitate the measurement and supply of nutrients, carbon dioxide and thermally conditioned water along the sections defining each of the photobioreactors, as well as the regulation of the previous parameters by means of a control unit.
  • Each of the photobioreactors of the modular system of photobioreactors of the present invention comprises a metal structure which in turn comprises at least two tubular sections connected by one of its ends, where inside the said tubular sections is seaweed culture arranged and where between said tubular sections another tubular section is arranged that comprises LED type luminaires and reflective bodies that reflect the light of the LED type luminaires and transmit it to the tubular sections where the algal culture is arranged crossing its side walls .
  • the tubular sections of each bioreactor where the seaweed culture is arranged have a section of trapecial configuration, with its lateral sides of convergent inclination inferiorly, in which said laterals are made of thermal glass to reduce maximum heat losses of water inside each photobioreactor.
  • Each bioreactor is divided into several tubular 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. Therefore, the tubular sections of each bioreactor where the LED-type luminaires are arranged and the reflector bodies have a trapecial configuration section, with their lateral sides of convergent inclination superiorly.
  • Each 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 modular photobioreactor system also incorporates, in the control unit, means that regulate the activation of the luminaires, which preferably control two types of LEDs, (red and blue), with 2 different spectra, so that regulate what the active spectrum should be at all times and in the most suitable sections of the photobioreactor, to favor the growth of algae according to their color.
  • This modular system of photobioreactors is preferably located in a building closed in which an ambient temperature will normally be maintained between 15 and 20 ° C permanently.
  • the modular photobioreactor system itself incorporates a control system that guarantees at all times an optimum water temperature along all the sections of each photobioreactor.
  • the modular photobioreactor system is connected to a main tank or incubator in which dechlorinated water, algae and nutrients are stored, mixed with carbon dioxide, which is introduced into each of the photobioreactors such that the resulting chemical composition provides a maximum algal growth.
  • the modular photobioreactor system 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 size and configuration of the section of the tubular sections in combination with the location of the supply nozzles at the base of each section, facilitates an adequate movement of the algae giving rise to optimal production, where the water / air ratio inside the tubular sections is 70/30 in volume.
  • Each of the photobioreactors 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 size suitable that they are then directed to the treatment plant, while the rest of the flow is directed back to the main tank.
  • exhaust valves are arranged to facilitate the exit of excess oxygen and / or pressure. These valves can be located at the junction between tubular sections every 12 m.
  • Figure 1. Shows an elevational view of the modular system of photobioreactors of the present invention in which the arrangement of the tubular sections of the photobioreactors is observed, as well as the structure that surrounds them and that supports both the LED type luminaires and the reflectors
  • Figure 2. It shows a sectional view AA of Figure 1, which also includes the storage tanks located at the beginning of the photobioreactors and the product treatment systems located at the end of the photobioreactors.
  • Figure 3. Shows a side view of Figure 2.
  • Figure 4.- Shows a view of the detail B of Figure 3, where the part of the structure separating a first photobioreactor and a second photobioreactor arranged above the first photobioreactor is shown.
  • Figure 5 Shows an exploded view of the location of the sensors in a section of each of the photobioreactors. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION A preferred embodiment of the invention is described below, with the aid of Figures 1 to 5 described above.
  • Figure 1 shows an elevational view of a first embodiment of the modular photobioreactor system of the present invention formed by a first photobioreactor and a second photobioreactor arranged above the first photobioreactor, where each of the photobioreactors comprises a metal structure.
  • tubular sections (5) which in turn comprises at least two tubular sections (5) connected by one of its ends, where inside said tubular sections (5) the seaweed culture is arranged and where between said tubular sections (5) is arranged another tubular section (25) comprising LED type luminaires (1 1) and reflector bodies (12) that reflect the light of the LED type luminaires (1 1) and transmit it to the tubular sections (5) where it is arranged the cultivation of algae through its side walls.
  • the tubular sections (5) of each bioreactor where the seaweed culture is arranged have a trapezoidal configuration section, 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. Therefore, the tubular sections (25) of each bioreactor where the LED-type luminaires (1 1) and the reflector bodies (12) are arranged have a trapecial configuration section, with its lateral sides of convergent inclination superiorly.
  • the modular photobioreactor system further comprises a drainage structure disposed between the metal structure of the first photobioreactor and the metal structure of the second photobioreactor, wherein said drainage structure comprises a perforated upper wall (20) and a wall bottom (21) with a drain hole (22), so that water is allowed to pass through the perforated upper wall (20) to the drain hole (22) in case of water spillage from the second photobioreactor arranged above Of the first photobioreactor.
  • the photobioreactors are arranged side by side.
  • the system comprises at least three photobioreactors among which are a first photobioreactor, a second photobioreactor and a third photobioreactor, where the third photobioreactor is arranged next to the first photobioreactor and where the second bioreactor is arranged above or below the first or third photobioreactor.
  • the modular system photobioreactor is arranged within a facility in which are the main tank or incubator (1) containing dechlorinated water, algae and nutrients, saturated mixture of C0 2 reservoirs of C0 2 (2) a nutrient deposit (3), in correspondence with the entry of each photobioreactor, as well as a treatment plant (4) located at the end of the photobioreactors for the final treatment of the product.
  • the tubular sections (5) where the seaweed culture is arranged incorporate at least one supply nozzle (6) in its base, as well as 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 the Figure 2, and which are equipped with stop valves.
  • each photobioreactor comprises uniformly distributed by the tubular sections (5) where the algal culture is arranged a series of nutrient sensors (15) that detect the need to incorporate nutrients, C0 2 sensors (16), temperature sensors (17) that detect the need to increase or decrease the temperature of the water and pH sensors (18), all of them shown in Figure 5, and have a control unit, to which the sensor signals arrive, and which acts automatically on the flow valves of the supply lines (7, 8, 9) to provide an additional supply of C0 2 , nutrients or water thermally conditioned to the different tubular sections (5), depending on the needs of the process in view of the signals detected by the sensors.
  • the C0 2 supply line (7) is connected and is fed from the C0 2 tank (2), and the nutrient supply line (8) is connected and is fed from the nutrient deposit (3).
  • each of the thermally conditioned water supply lines (9) is extended in correspondence with different sectors each bioreactor. In this case they are distributed in correspondence with each parallel longitudinal sector of the bioreactor, as shown in Figure 2, to establish an independent temperature regulation of each of said sectors, each of said water supply lines being connected thermally conditioned (9) to an independent heating unit (10), which will normally be located, as shown in Figure 2, at the end of each sector in a position opposite to the location of the tubular inlet section of the photobioreactor.
  • each photobioreactor which occupies the entry position and which reaches the product that houses the main tank (1), has 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 each photobioreactor, thus facilitating the uniform entry and distribution of the product flow from the main tank (1) in Each photobioreactor.

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Abstract

La presente invención se refiere a un sistema modular de fotobiorreactores cerrados, 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, permitiendo un aprovechamiento máximo del espacio interior donde se encuentra dispuesto dicho sistema.

Description

SISTEMA MODULAR DE FOTOBIORREACTORES 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 sistema modular de fotobiorreactores diseñado para el cultivo de algas. El objeto de la invención es un sistema modular de fotobiorreactores cerrados, 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, permitiendo un aprovechamiento máximo del espacio interior donde se encuentra dispuesto dicho sistema.
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. Debido a las grandes dimensiones del anterior fotobiorreactor es necesario disponer de grandes espacios interiores para llevar a cabo su instalación, además de elementos de cuelgue que soporten la iluminación por LEDs, lo que hace que el aprovechamiento de dicho espacio interior sea muy bajo, con el incremento de costes y de consumo de energía asociados.
La presente invención solventa todos los inconvenientes anteriores mediante un sistema modular de fotobiorreactores que permite un aprovechamiento máximo del espacio interior donde se encuentra dispuesto, así como un consumo de energía muy bajo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas de la presente invención comprende al menos dos fotobiorreactores de tipo tubular cerrado, diseñados para funcionar ininterrumpidamente en el interior de un local, en el cual se encuentran los tanques de almacenamiento situados al principio del sistema modular y los circuitos de procesamiento del producto ubicados al final del sistema modular para producir aceite y biomasa del alga, donde los al menos dos fotobiorreactores son acoplables uno al lado del otro y/o en altura.
El sistema modular de fotobiorreactores objeto de esta invención está automatizado en su totalidad para controlar el proceso de cultivo en cada uno de los tramos de cada uno de los fotobiorreactores, 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. Constituye por tanto un objeto de la presente invención la particular disposición del sistema modular de fotobiorreactores 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 cada uno de los fotobiorreactores, así como la regulación de los anteriores parámetros mediante una unidad de control. Cada uno de los fotobiorreactores del sistema modular de fotobiorreactores de la presente invención comprende una estructura metálica que comprende a su vez al menos dos tramos tubulares conectados por uno de sus extremos, donde en el interior de dichos tramos tubulares se encuentra dispuesto el cultivo de algas y donde entre dichos tramos tubulares se encuentra dispuesto otro tramo tubular que comprende unas luminarias tipo LED y unos cuerpos reflectores que reflejan la luz de las luminarias tipo LED y la transmiten hacia los tramos tubulares donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas atravesando sus paredes laterales. Por otra parte es de destacar que los tramos tubulares de cada biorreactor donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas presentan 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 de cada fotobiorreactor. Cada biorreactor está dividido en varios tramos tubulares, 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. Por lo tanto, los tramos tubulares de cada biorreactor donde se encuentran dispuestas las luminarias tipo LED y los cuerpos reflectores presentan una sección de configuración trapecial, con sus lados laterales de inclinación convergente superiormente.
Cada 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.
Se ha previsto que el sistema modular de fotobiorreactores incorpore asimismo, en la unidad de control, unos medios que regulen la activación de las luminarias, 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 fotobiorreactor más adecuados, para favorecer el crecimiento de las algas en función de su color. Este sistema modular de fotobiorreactores 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 sistema modular de fotobiorreactores incorpora un sistema de control que garantiza en todo momento una temperatura óptima del agua a lo largo de todos los tramos de cada fotobiorreactor.
El sistema modular de fotobiorreactores 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 cada uno de los fotobiorreactores de tal modo que la composición química resultante proporcione un crecimiento de algas máximo.
Con este motivo y a lo largo del circuito de cada uno de los fotobiorreactores 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 la 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 de cada fotobiorreactor, lo que determina un ritmo de crecimiento óptimo, obteniendo así una producción superior a otros sistemas. El sistema modular de fotobiorreactores 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 sistema modular de fotobiorreactores hasta la producción de biodiesel se realiza por tanto de forma totalmente automatizada.
El tamaño y configuración de la sección de los tramos tubulares, 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 los tramos tubulares es 70/30 en volumen.
Cada uno de los fotobiorreactores 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 de los tramos tubulares de cada fotobiorreactor, aquella ocupada por el aire, se disponen 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.
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 en alzado del sistema modular de fotobiorreactores de la presente invención en la que se observa la disposición de los tramos tubulares de los fotobiorreactores, así como la estructura que los rodea y que soporta tanto las luminarias tipo LED como los reflectores.
Figura 2.- Muestra una vista en sección AA de la Figura 1 , donde además se han incluido los tanques de almacenamiento situados al principio de los fotobiorreactores y los sistemas de tratamiento del producto ubicados al final de los fotobiorreactores.
Figura 3.- Muestra una vista lateral de la Figura 2.
Figura 4.- Muestra una vista del detalle B de la Figura 3, donde se muestra la parte de la estructura que separa un primer fotobiorreactor y un segundo fotobiorreactor dispuesto encima del primer fotobiorreactor.
Figura 5.- Muestra una vista explosionada de la ubicación de los sensores en una sección de cada uno de los fotobiorreactores. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Seguidamente se describe un modo de realización preferente de la invención, con ayuda de las figuras 1 a 5 descritas anteriormente. En la figura 1 se observa una vista en alzado de un primer ejemplo de realización del sistema modular de fotobiorreactores de la presente invención formado por un primer fotobiorreactor y un segundo fotobiorreactor dispuesto encima del primer fotobiorreactor, donde cada uno de los fotobiorreactores comprende una estructura metálica que comprende a su vez al menos dos tramos tubulares (5) conectados por uno de sus extremos, donde en el interior de dichos tramos tubulares (5) se encuentra dispuesto el cultivo de algas y donde entre dichos tramos tubulares (5) se encuentra dispuesto otro tramo tubular (25) que comprende unas luminarias tipo LED (1 1 ) y unos cuerpos reflectores (12) que reflejan la luz de las luminarias tipo LED (1 1 ) y la transmiten hacia los tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas atravesando sus paredes laterales.
Los tramos tubulares (5) de cada biorreactor donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas presentan 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. Por tanto, los tramos tubulares (25) de cada biorreactor donde se encuentran dispuestas las luminarias tipo LED (1 1 ) y los cuerpos reflectores (12) presentan una sección de configuración trapecial, con sus lados laterales de inclinación convergente superiormente.
En este primer ejemplo de realización, el sistema modular de fotobiorreactores comprende además una estructura de drenaje dispuesta entre la estructura metálica del primer fotobiorreactor y la estructura metálica del segundo fotobiorreactor, donde dicha estructura de drenaje comprende una pared superior perforada (20) y una pared inferior (21 ) con un orificio de drenaje (22), de manera que se permite el paso de agua a través de la pared superior perforada (20) al orificio (22) de drenaje en caso de derramamiento de agua del segundo fotobiorreactor dispuesto encima del primer fotobiorreactor.
En un segundo ejemplo de realización, los fotobiorreactores se encuentran dispuestos uno al lado de otro.
En un tercer ejemplo de realización, combinación del primer y segundo ejemplo de realización, el sistema comprende al menos tres fotobiorreactores entre los que se encuentran un primer fotobiorreactor, un segundo fotobiorreactor y un tercer fotobiorreactor, donde el tercer fotobiorreactor se encuentra dispuesto al lado del primer fotobiorreactor y donde el segundo biorreactor se encuentra dispuesto encima o debajo del primer o tercer fotobiorreactor.
El sistema modular de fotobiorreactores se encuentra dispuesto 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 de cada fotobiorreactor, así como una planta de tratamiento (4) ubicada al final de los fotobiorreactores para el tratamiento final del producto. Los tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas 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.
Asimismo, cada fotobiorreactor comprende uniformemente distribuidos por los tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas 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.
Tal y como se observa en la figuras 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 cada biorreactor. En este caso se distribuyen en correspondencia con cada sector longitudinal paralelo del biorreactor, 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 figura 2, al final de cada sector en posición opuesta a la ubicación del tramo tubular de entrada del fotobiorreactor.
El tramo tubular (5) inicial de cada fotobiorreactor, que ocupa la posición de entrada 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 cada fotobiorreactor, facilitando de esta forma la entrada y distribución uniforme del caudal de producto procedente del tanque principal (1 ) en cada fotobiorreactor.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas caracterizado por que comprende al menos dos fotobiorreactores cada uno de los cuales comprende una estructura metálica que comprende a su vez al menos dos tramos tubulares (5) conectados por uno de sus extremos, donde en el interior de dichos tramos tubulares (5) se encuentra dispuesto el cultivo de algas y donde entre dichos tramos tubulares (5) se encuentra dispuesto otro tramo tubular (25) que comprende unas luminarias tipo LED
(1 1 ) y unos cuerpos reflectores (12) que reflejan la luz de las luminarias tipo LED (1 1 ) y la transmiten hacia los tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas atravesando sus paredes laterales.
2. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según reivindicación 1 caracterizado por que los tramos tubulares (5) de cada biorreactor donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas presentan una sección de configuración trapecial, con sus lados laterales de inclinación convergente inferiormente para recibir la luz de los cuerpos reflectores (12) y los tramos tubulares (25) de cada biorreactor donde se encuentran dispuestas las luminarias tipo LED (1 1 ) y los cuerpos reflectores
(12) presentan una sección de configuración trapecial, con sus lados laterales de inclinación convergente superiormente.
3. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado por que comprende al menos dos fotobiorreactores entre los que se encuentran un primer fotobiorreactor y un segundo fotobiorreactor dispuesto encima del primer fotobiorreactor.
4. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado por que comprende al menos dos fotobiorreactores entre los que se encuentran un primer fotobiorreactor y un segundo fotobiorreactor dispuesto al lado del primer fotobiorreactor.
5. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado por que comprende al menos tres fotobiorreactores entre los que se encuentran un primer fotobiorreactor, un segundo fotobiorreactor y un tercer fotobiorreactor, donde el tercer fotobiorreactor se encuentra dispuesto al lado del primer fotobiorreactor y donde el segundo biorreactor se encuentra dispuesto encima o debajo del primer o tercer fotobiorreactor.
6. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 5 caracterizado por que comprende además una estructura de drenaje dispuesta entre la estructura metálica del primer fotobiorreactor y la estructura metálica del segundo fotobiorreactor, donde dicha estructura de drenaje comprende una pared superior perforada (20) y una pared inferior (21 ) con un orificio de drenaje (22), de manera que se permite el paso de agua a través de la pared superior perforada (20) al orificio (22) de drenaje en caso de derramamiento de agua del segundo biorreactor dispuesto encima del primer fotobiorreactor.
7. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende adicionalmente:
unas boquillas de suministro (6) ubicadas en la base de los tramos tubulares
(5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas,
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 de los tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas, 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) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas en función de las necesidades del proceso de cultivo a la vista de las señales detectadas por los sensores.
8. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según reivindicación 7 caracterizado por que comprende además una serie de sensores de pH (18).
9.- Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según reivindicación 7 caracterizado por que las líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9) se prolongan independientemente en correspondencia con tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas de cada fotobiorreactor.
10.- Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según reivindicación 9 caracterizado por que cada una de las líneas de suministro de agua acondicionada térmicamente (9) se encuentra vinculada a una unidad de calentamiento (10).
1 1 .- Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que cada uno de los tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas de cada fotobiorreactor dispone de al menos una tapa superior (13) abatible respecto a una de los lados laterales que permite el acceso a su interior.
12.- Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que cada fotobiorreactor dispone de un tramo tubular (5) inicial donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas 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. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que cada luminarias tipo LED (1 1 ) comprende 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) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas.
14. - Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que caracterizado por que cada fotobiorreactor incorpora un tramo tubular (5) de salida donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas, de mayor tamaño que el resto de tramos tubulares (5) donde se encuentra dispuesto el cultivo de algas, 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.- Sistema modular de fotobiorreactores para el cultivo de algas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que cada fotobiorreactor 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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