ES2834626T3 - Reactor para la producción en masa de microorganismos fotosintéticos - Google Patents

Abstract

Receptor de reactor del tipo de bucle de transporte aéreo, provisto de: - una o más entradas de líquido y una o más salidas de líquido; - una o más entradas de gas en la parte inferior, conectadas con una fuente de dióxido de carbono, y una o más salidas de gas en la parte superior del recipiente; - placas de vidrio dobles rectangulares interespaciadas verticalmente que están al menos parcialmente sumergidas en el líquido del reactor, donde dichas placas de vidrio dobles tienen una capa de dispersión de luz entremedias y tienen un lado vertical plano expuesto a una fuente de luz, donde los pares de dichas placas de vidrio dobles están montados en paralelo a una distancia de entre 10 y 200 mm, donde dicha distancia se proporciona mediante bandas de vidrio que tienen esencialmente la misma longitud que las placas de vidrio dobles rectangulares y están dispuestas a lo largo de los lados largos de las placas de vidrio dobles; y donde la parte de los espacios entre las placas de vidrio dobles está colocada verticalmente por encima de dichas entradas de gas, lo que proporciona una circulación vertical de líquido del reactor entre las placas de vidrio dobles.

Description

DESCRIPCIÓN

Reactor para la producción en masa de microorganismos fotosintéticos

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere a la producción de algas y está particularmente relacionada con el crecimiento de algas en un sistema de reactor cerrado donde la luz solar puede ser alimentada en el reactor por un sistema de espejo. La invención proporciona un recipiente de reactor y medios de introducción de luz para dicho sistema de reactor de producción de algas.

Antecedentes

[0002] Las algas usan luz y dióxido de carbono para crecer y este proceso genera oxígeno. Normalmente, las algas se producen en estanques abiertos, sistemas de canalización transparentes, bolsas de plástico sumergidas, etc.

[0003] Las desventajas de estos sistemas son la cantidad de energía necesaria para mezclar, alimentar la fuente de carbono y eliminar el oxígeno generado. También es un problema la cantidad de evaporación de agua, el calentamiento de agua durante el día y el enfriamiento durante la noche. Esto se debe a que la única fuente de luz sensible para el crecimiento de algas es la luz solar, que, en principio, está disponible de forma gratuita, pero, para un crecimiento óptimo, las algas requieren una gran afluencia de luz. Sin embargo, los sitios donde está disponible una gran cantidad de luz solar se ven obstaculizados casi de manera inherente por estar situados en zonas áridas de la tierra, donde el agua, también necesaria para la producción de algas, es muy escasa.

[0004] Estas desventajas limitan la concentración de algas en los sistemas de reactores y aumentan, de esta manera, la cantidad de espacio de reactor necesario para una cantidad específica de producción de algas. Por lo tanto, existe la necesidad de recipientes de reactor más eficaces y escalables para el crecimiento de microorganismos fotosintéticos con un suministro de luz mejorado.

[0005] La JP-A 2000-300244 divulga un dispositivo de cultivo fotosintético que tiene placas transmisoras de luz hechas de acrílico, que están dispuestas verticalmente en un reactor, la luz (solar) que entra en la parte superior del reactor. La distancia de 10-70 mm entre las placas proporciona el espacio de reactor que contiene el medio de cultivo en una disposición de flujo ascendente. Los extremos superiores de los espacios entre las placas se cierran con coberturas ("primera invención") o con extensiones triangulares de las placas acrílicas para la superficie de irradiación ("segunda invención") aumentada. Las placas transmisoras de luz pueden tener superficies de dispersión de luz proporcionadas por bandas unidireccionales, y los pares de placas se pueden formar de tal manera que las superficies de dispersión de luz estén en el lado interno de los pares, como se describe en la JP-A H08-262232.

[0006] Los reactores de los tipos descubiertos en la JP-A 2000-300244 y JP-A H08-262232 no proporcionan una eficiencia de irradiación ni índices de producción de algas óptimos. Además, la naturaleza de disposición de las placas usadas según este estado de la técnica no permite la provisión de reactores de fotosíntesis robustos a gran escala para su uso en sitios remotos y que requieren operaciones de mantenimiento mínimas.

Resumen de la invención

[0007] Se descubrió, según la invención, que se puede proporcionar una fotosíntesis mejorada por medio de un reactor de tipo bucle de transporte aéreo, usando irradiación lateral y proporcionando pares unitarios de placas de vidrio rectangulares dobles que se montan en paralelo a una distancia proporcionada por bandas de vidrio dispuestas entre las placas de vidrio dobles rectangulares y a lo largo de los lados (verticales) largos de las placas de vidrio dobles. El uso de placas de vidrio en lugar de placas de tipo acrílico reduce la contaminación por microorganismos. Se logra una mejora adicional proporcionando capas de dispersión de luz en el interior de las placas de vidrio dobles, donde las capas de dispersión de luz comprenden capas no unidireccionales de no uniformidades o partículas.

[0008] Por lo tanto, la invención proporciona un reactor a gran escala para el crecimiento de algas que tiene un flujo ascendente y un canal de flujo descendente, que puede alternarse, por ejemplo, cambiando las alimentaciones del flujo de mezcla de gas. El gas puede inducir la circulación de flujo ascendente y descendente. Estos tipos de reactores de bucle de transporte aéreo se conocen como tal en el tratamiento de aguas residuales. Las placas de vidrio verticales están dispuestas en flujo ascendente y descendente. Las partes frontales de estas placas de vidrio sobresalen de la pared de reactor hacia una fuente de luz (solar), junto con las bandas de vidrio que unen placas de vidrio dobles a lo largo de sus lados (verticales). Estas placas de vidrio se utilizan para transferir la luz al reactor que es necesaria para el crecimiento de algas dentro del reactor.

Descripción de la invención

[0009] Por lo tanto, la invención se refiere a un recipiente de reactor para la producción de microorganismos fotosintéticos. Dicho reactor también se conoce por sus sinónimos "reactor de fotosíntesis" o "fotobiorreactor". El recipiente de reactor está provisto de una o más entradas de líquido y una o más salidas de líquido, una o más entradas de gas en la parte inferior y una o más salidas de gas en la parte superior del recipiente, y conjuntos de placas de vidrio dobles verticalmente interespaciadas que están al menos parcialmente sumergidas en el líquido del reactor cuando el recipiente de reactor está en funcionamiento. Las placas de vidrio dobles tienen una capa de partículas de dispersión de luz en el medio y tienen un lado plano que corresponde al grosor de las placas de vidrio dobles, cuyo lado plano está expuesto a una fuente de luz externa. Durante el funcionamiento, los lados planos están adecuadamente en posición vertical. El recipiente de reactor también está provisto de medios para hacer circular verticalmente el líquido del reactor. El reactor preparado para operar también contiene los medios y materiales adicionales para la producción de algas por fotosíntesis, incluido un inoculado adecuado de las algas que se van a producir, una fuente de dióxido de carbono, etc.

[0010] La invención se refiere además a las propias placas de vidrio, en particular a un conjunto de dos o más placas de vidrio dobles rectangulares, donde las placas de vidrio dobles tienen una capa de no uniformidades o de partículas de dispersión de luz entre las placas de vidrio individuales, donde las placas de vidrio individuales tienen un grosor de 5 a 50 mm, una longitud de entre 1 y 4 m y una anchura de entre 0,5 y 2,5 m, donde las dos o más placas de vidrio dobles están montadas en paralelo a una distancia de entre 20 y 200 mm, donde dicha distancia se proporciona mediante bandas de vidrio que tienen esencialmente la misma longitud que las placas de vidrio dobles rectangulares y están dispuestas a lo largo y fijadas solo a los lados largos de las placas de vidrio dobles.

[0011] Las placas de vidrio dobles, que están dispuestas por parejas, constituyen un elemento importante del propio recipiente de reactor de la invención y de la propia invención. El índice de refracción del vidrio es superior al índice de refracción del agua, lo que hace que las placas de vidrio funcionen como una fibra de vidrio usada para el transporte de datos. La capa de partículas de dispersión de luz asegura que la luz se filtre uniformemente sobre el área sumergida de la placa de vidrio hacia el líquido del reactor. Para este fin, las placas de vidrio consisten en dos capas (denominadas "placas de vidrio dobles") con un recubrimiento intermedio que constituye una matriz para pequeñas partículas (i) inorgánicas (por ejemplo, óxido metálico) o (ii) inorgánicas o (iii) no uniformidades para dispersar la luz, o para (iv) facetas de espejo más grandes para reflejar la luz de manera que la luz pueda entrar en la superficie del agua.

[0012] Las placas de vidrio (individuales) pueden tener un grosor que varía desde unos pocos mm, por ejemplo, 5 mm, hasta aproximadamente 50 mm o incluso más. Ventajosamente, el grosor de las placas de vidrio está entre 10 y 30 mm, más preferiblemente entre 12 y 20 mm. Por lo tanto, las placas de vidrio dobles tienen preferiblemente un grosor entre 20 y 60 mm, más preferiblemente entre 24 y 40 mm. De forma similar, los lados planos de las placas de vidrio dobles también tienen preferiblemente una anchura de 20-60, o 24-40 mm. El vidrio es preferiblemente del tipo denominado "ultraclaro", es decir, tiene una alta claridad y es bajo en hierro, en particular por debajo del 0,04 % en peso (como Fe²O³). Dichos cristales también se denominan vidrio de bajo contenido de hierro o vidrio de alta transmitancia.

[0013] La capa de partículas de dispersión de luz puede ser una capa de recubrimiento en la que las partículas de dispersión se mezclan en un material que tiene el mismo o casi el mismo índice de refracción que el vidrio, de modo que la luz puede pasar del vidrio al recubrimiento sin un efecto de espejo causado por una diferencia en el índice de refracción. Por ejemplo, puede ser un recubrimiento cerámico, como la sílice. En la capa de recubrimiento se pueden mezclar las no uniformidades que provocan la dispersión (por ejemplo, cristalitos, burbujas, etc.). Se entiende por no uniformidades los cuerpos o huecos que constituyen una discontinuidad en la matriz, es decir, que pueden distinguirse, al menos electromagnéticamente, del recubrimiento circundante, por ejemplo, por su índice de refracción. Las no uniformidades son preferiblemente, de manera sustancial, esféricas.

[0014] Se pueden usar dos tipos de dispersión: (1) dispersión de Mie, con no uniformidades o partículas con un tamaño (promedio) aproximadamente igual o ligeramente mayor que la longitud de onda de luz visible, preferiblemente en el rango de 200-1200 nm, más preferiblemente en el rango de 300 a 1000 nm, más preferiblemente al menos 400 nm, hasta, por ejemplo, 800 nm; (2) dispersión geométrica, con partículas mucho más grandes que la longitud de onda de luz, preferiblemente en el rango de 5 micrómetros hasta 500 micrómetros, por ejemplo cristales de cromo.

[0015] Los dispersores de Mie (las no uniformidades) pueden ser óxidos metálicos, por ejemplo, de titanio, zinc, silicio o aluminio, o silicatos, por ejemplo de magnesio o aluminio. Alternativamente, los dispersores de Mie pueden ser partículas orgánicas, por ejemplo, partículas de polímero (látex), o pueden ser (poros, burbujas) del mismo tamaño. Las partículas de óxidos metálicos, en particular dióxido de titanio, se prefieren particularmente, por ejemplo de 0,3 a 1 |_im.

[0016] Los dispersores geométricos son partículas facetadas (reflectantes), es decir, partículas que tienen facetas reflectantes de luz, tales como cristales de cromo o microdiamantes monocristalinos (6-20 |_im). Estos tienen preferiblemente tamaños en el rango de 5-500 |_im, más preferiblemente 10-200 |_im, en particular 20-200 |_im.

[0017] El grosor del recubrimiento interno que contiene las no uniformidades o partículas de dispersión de luz depende del tipo de dispersión. Para la dispersión de Mie está preferiblemente en el rango de 5 a 500 |_im, especialmente entre 10 y 200 |_im, y para la dispersión geométrica está preferiblemente entre 100 y 1000 |_im. Las partículas se distribuyen ventajosamente de forma homogénea en el recubrimiento interno. Su densidad puede ser, por ejemplo, de entre 1 y 500 mg por dm2 de recubrimiento (matriz).

[0018] La distancia entre pares de placas de vidrio dobles, es decir, el espacio efectivo del reactor, puede ser tan cercana como, por ejemplo, 10 mm, hasta, digamos 20 cm o más. Para una irradiación de luz óptima, se prefiere que la distancia esté entre aproximadamente el grosor de las placas dobles y aproximadamente el doble de dicho grosor, es decir, entre 20 y 120 mm, más preferiblemente entre 24 y 80 mm. El número de placas de vidrio dobles sobre la anchura del reactor puede variar. Preferiblemente, el recipiente de reactor, o la unidad de reactor, contiene entre 4 y 25, más preferiblemente entre 6 y 20 placas de vidrio dobles por m de anchura del reactor, donde las placas de vidrio están montadas esencialmente en paralelo.

[0019] Según la invención, las placas de vidrio dobles están dispuestas ventajosamente en pares, con bandas de vidrio que unen los pares a lo largo el lado largo vertical de las placas, como se describe con más detalle a continuación, y como se representa en la figura 3.

[0020] La invención también se refiere a placas de vidrio dobles (pares de placas de vidrio con recubrimiento interno), como se describió anteriormente, así como a conjuntos y disposiciones de placas de vidrio dobles que se pueden usar en reactores fotosintéticos. Las placas de vidrio dobles tienen preferentemente una superficie esencialmente rectangular. La longitud (o altura si se coloca verticalmente) de las placas de vidrio puede ser, por ejemplo, de entre 1 y 4 m, y preferiblemente de entre 1,2 m y 2,4 m. La anchura de las placas de vidrio puede ser, por ejemplo, de entre 0,5 y 2,5 m, preferiblemente de entre 0,8 m y 2 m. Las superficies menores pueden ser adecuadas para reactores de tipo piloto. También pueden ser factibles superficies más grandes, aunque el peso y la manipulación de las placas de vidrio pueden requerir medidas especiales. El grosor de las placas de vidrio dobles puede ser como se ha descrito anteriormente, es decir, de entre 20 y 60 mm, más preferiblemente de entre 24 y 40 mm. Las placas de vidrio dobles tienen una capa de partículas de dispersión de luz intermedia, como se ha descrito anteriormente.

[0021] Ventajosamente, dos o más, en particular dos, placas de vidrio dobles están montadas juntas en paralelo a una distancia que permite un espacio de reactor óptimo entre las dos placas de 10 a 200 mm, preferiblemente de 20 a 150 mm o más preferiblemente de 24 a 80 mm o incluso de 30 a 60 mm. La distancia se puede fijar colocando bandas de vidrio entremedias y a lo largo de la longitud de las placas de vidrio dobles rectangulares. Por lo tanto, las bandas tienen esencialmente la misma longitud que las placas de vidrio dobles, por ejemplo, entre 1 y 4 m. También pueden tener la misma anchura, por ejemplo entre 20 y 60 mm. Alternativamente, pueden tener una anchura de, por ejemplo, 1-10 veces, especialmente 2-4 veces el grosor de las placas de vidrio dobles, o alternativamente 0,01 y 0,2 veces, preferiblemente 0,05-0,12 veces la amplitud (anchura) de las placas de vidrio (para cada banda). Por lo tanto, una anchura de banda preferida es, por ejemplo, de entre 2 y 20 cm, preferiblemente de entre 2 y 15 cm o de entre 2 y 12 cm o, en particular, de entre 2,4 y 8 cm. Preferentemente, las bandas crean un canal para el medio del reactor de algas del mismo tamaño que el ensamblaje de placa de vidrio, por lo que la exposición de luz del medio de algas es la misma entre los ensamblajes de vidrio que en el ensamblaje de vidrio.

[0022] Las bandas de vidrio son preferiblemente del mismo tipo de vidrio que las placas de vidrio y se fijan a las placas de vidrio que usan un sellante apropiado, como un sellante de polimetacrilato. Los conjuntos de dos (o más) placas de vidrio dobles montadas proporcionan una mayor resistencia de las placas de vidrio y, por lo tanto, un manejo más conveniente. El recipiente de reactor, o la unidad de reactor, puede contener, por tanto, ventajosamente entre 2 y 12, más preferiblemente entre 4 y 10 de dichos conjuntos fijos de placas de vidrio dobles por m de anchura del reactor, donde los conjuntos están montados esencialmente en paralelo.

[0023] Para facilitar el posicionamiento y la sustitución de placas de vidrio en el recipiente de reactor, los conjuntos de placas de vidrio pueden combinarse ventajosamente para una disposición de placas de vidrio dobles o conjuntos de placas de vidrio dobles anteriormente descritas. De este modo, por ejemplo de 4 a 40, especialmente de 10 a 24 placas de vidrio dobles equidistantes, o de 2 a 20, especialmente de 5 a 12 conjuntos equidistantes de placas de vidrio dobles, se puede montar juntas en un estante de acero cubierto con un material adecuado, preferiblemente flexible y/o comprimible, por ejemplo, un polímero termoplástico, como polipropileno o polietileno, de manera que el vidrio no entre en contacto con la construcción de acero. Los ensamblajes de placa de vidrio pueden estar provistos de soportes adecuados y bandas de guía que permitan que las disposiciones se monten en el recipiente de reactor y se combinen como pilas horizontales y/o verticales. Una pila útil de disposiciones de placas de vidrio puede ser, por ejemplo, de 3-6 estantes apilados verticalmente y 2-5 horizontalmente.

[0024] Las dimensiones del reactor son preferiblemente de tal manera que se pueda lograr una eficacia de crecimiento suficiente mediante la circulación vertical, lo que evita presiones internas excesivas. Se descubrió que las alturas del líquido del reactor de entre 3 y 12 m, preferiblemente de entre 5 y 10 m, más preferiblemente de entre 7 y 9 m, proporcionan un resultado óptimo. Las anchuras (los diámetros) del reactor, es decir, en la dirección de la luz entrante, están limitadas por la transmitancia de luz a través del vidrio de flotación ultraclaro normal y típicamente no más de 2,5 m, preferiblemente no más de 2,0 metros; las anchuras del reactor adecuadas son, por ejemplo, de entre 1 y 1,5 m. Si se desea, se pueden apilar múltiples recipientes de reactor para aumentar aun más y economizar el rendimiento de la producción. Se prefiere que el reactor esté hecho de acero, en particular acero recubierto o acero inoxidable.

[0025] En una forma de realización ventajosa, el líquido del reactor puede estar provisto de objetos de espuma, que se mueven con el líquido del reactor circulante para limpiar las superficies de emisión de luz de las placas de vidrio. Los ejemplos son materiales de tipo esponja, por ejemplo esponjas hechas de resina de melamina, en el tamaño de, por ejemplo, 10 mm a 30 mm, introducidos en la parte inferior del reactor en la parte de flujo ascendente y recogidos en la parte superior del reactor. Durante el funcionamiento del reactor, la parte de flujo ascendente y la parte de flujo descendente se cambian regularmente, lo que permite limpiar ambas partes.

[0026] Los medios para hacer circular verticalmente el líquido del reactor se proporcionan convenientemente mediante los medios de entrada de gas que están dispuestos verticalmente debajo de una parte de los espacios entre los conjuntos de placas de vidrio. En particular, aproximadamente la mitad de los espacios entre las placas de vidrio está situada sobre una parte del fondo del recipiente de reactor, que está provista de entradas de gas, lo que proporciona la parte que fluye de manera ascendente del líquido de reactor, y la otra mitad está colocada sobre una parte del fondo del recipiente de reactor que no está provista de entradas de gas, lo que proporciona la parte que fluye de manera descendente del líquido del reactor. Ventajosamente, las entradas de gas están dispuestas en líneas por debajo de la mitad de los espacios entre las placas de vidrio dobles. Los compartimentos de flujo ascendente y descendente pueden estar dispuestos de forma alterna, o puede haber varios espacios de flujo ascendentes seguidos de varios espacios de flujo descendentes.

[0027] La fuente de luz comprende espejos montados sobre un sistema de seguimiento solar que refleja la luz solar en los lados planos de las placas de vidrio. De esta manera, la luz solar se refleja bajo un ángulo constante en la parte expuesta de las placas de vidrio que se adhieren a los canales de bucle de elevación por gas del reactor durante el día.

[0028] Para reducir el efecto de calentamiento de la luz solar, la fuente de luz solo transmite sustancialmente longitudes de onda de luz entre 400 y 700 nm. Esto significa que la intensidad de la luz (en candelas) de la luz que tiene longitudes de onda por debajo de 400 nm y por encima de 700 nm que llega a las placas de vidrio es inferior al 50 %, preferiblemente inferior al 20 % de la intensidad de la luz que tiene una longitud de onda entre 400 y 700 nm. Para este fin, los espejos pueden estar provistos ventajosamente de un recubrimiento de tal manera que las longitudes de onda de luz fuera del rango de 400 y 700 nm sean absorbidas por el recubrimiento y, por lo tanto, no transmitidas al reactor. La persona experta será capaz de seleccionar los absorbentes de UV y los absorbentes de IR apropiados de las alternativas disponibles comercialmente.

[0029] El gas que se suministra al recipiente de reactor debería comprender el dióxido de carbono necesario para el crecimiento y la fotosíntesis de las algas. La fuente de gas contiene al menos un 0,5 % (por vol.) de CO², preferiblemente al menos un 5 %, más preferiblemente al menos un 10 %, de la manera más preferiblemente al menos un 30 % (por vol.) de CO², donde el resto es cualquier gas, en particular nitrógeno. La fuente de dióxido de carbono puede ser un gas de combustión que se origina a partir de un horno de combustión de combustible, o una fuente de CO² líquida o sólida, o similar. Se pueden añadir al reactor nutrientes, tales como fósforo, nitrógeno, potasio y micronutrientes, como se conoce en la técnica.

[0030] La invención también se refiere a un proceso de producir productos de algas, como aceites de algas, que comprende cultivar algas en un recipiente de reactor, como se ha descrito anteriormente, y operado como un reactor de bucle de transporte aéreo, como se conoce per se en la técnica. Todos los microorganismos fotosintéticos, incluidas las algas verdes, algas rojas, cianobacterias, etc., se pueden cultivar en el recipiente de reactor de la invención, usando parámetros de proceso, como se conoce en la técnica. Las algas se pueden recolectar y aislar, o los productos de las algas, especialmente las grasas, para su uso como fuente de energía "biodiesel" o como fuente de alimento (ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga), se puede recolectar sin que las algas estén aisladas. Otros productos de algas comúnmente conocidos que se pueden producir y aislar mediante el proceso de la invención incluyen proteínas y carbohidratos de algas, carotenoides y similares.

Descripción de los dibujos

[0031]

La figura 1 muestra esquemáticamente una sección en el plano vertical del reactor que muestra las partes principales del mismo. Se utiliza un recipiente de reactor (1) para el crecimiento de algas. Tiene un canal de flujo ascendente (2) y un canal de flujo descendente (3), que se puede alternar cambiando los suministros (4) y (5) del flujo de mezcla de gas (6). El flujo ascendente y el flujo descendente están separados por una placa vertical (7), el nivel del agua en el recipiente se indica con (8). Para que este reactor sea adecuado para el crecimiento de algas, se instalan placas de vidrio verticales (9) en los canales de flujo ascendente y descendente. Los objetos en forma de espuma (10) se mueven de manera ascendente en la zona de flujo ascendente para limpiar las placas de vidrio.

La figura 2 muestra una sección en el plano horizontal del reactor con el sistema de espejo de luz. Se muestran los pares verticales de placas de vidrio (9) en la zona de flujo ascendente (2) y la zona de flujo descendente (3). Las partes anteriores (11) de estas placas sobresalen de la pared de reactor (12) en la fuente de luz (13). Estas placas de vidrio (9) se usan para transferir la luz al reactor que es necesaria para el crecimiento de las algas (14) dentro del reactor (1). La placa de vidrio consiste en 2 capas (15) y (16) con un recubrimiento (17) entremedias, en las que se mezclan pequeñas partes metálicas que funcionan como facetas de espejo para dispersar la luz de tal manera que la luz pueda entrar al agua. Un conjunto de espejos (18) está montado en un sistema de seguimiento solar (19) para reflejar la luz solar durante el día bajo un ángulo constante en la parte expuesta de las placas de vidrio que se adhieren a los canales de bucle de elevación de gas del reactor. Para reducir el efecto de calentamiento de la luz solar, los espejos (18) están provistos de un recubrimiento (20) de tal manera que solo las longitudes de onda entre 400 y 700 nm, necesarias para el crecimiento de algas, se reflejan en el reactor.

La figura 3 muestra un conjunto de placas de vidrio dobles con más detalle. El conjunto de placas de vidrio (21) está compuesto por dos placas de vidrio dobles (9). El conjunto de placas de vidrio contiene 4 placas de vidrio (15, 16 dos veces) con capas (17) de partículas de dispersión entremedias. Dos bandas de vidrio (22, 23) están colocadas y selladas entre las placas de vidrio internas.

La figura 4 muestra un estante que contiene una disposición de placas de vidrio dobles como una sección horizontal (o vista superior). Los conjuntos de placas de vidrio dobles (21) están montados en un estante que tiene paredes laterales (33) y paredes delantera y trasera que comprenden bandas espaciadoras (34) entre los conjuntos de placas de vidrio.

La figura 5 muestra el estante en perspectiva. El estante (30) comprende paredes laterales (33) y bandas (34) para espaciar las placas de vidrio paredes delantera y trasera. El estante tiene una parte superior (31) y una parte inferior (32) para sostener las placas de vidrio y para permitir el apilado de los estantes. Un dispositivo desmontable (35) para elevar el estante dentro y fuera del recipiente de reactor está instalado en la parte superior del estante.

La figura 6 muestra un reactor apilado (40) que contiene ocho estantes (30), como se representa en la figura 5. El reactor apilado tiene una parte inferior (41) que contiene distribuidores de gas que impulsan el bucle de transporte aéreo (no mostrado) alimentado por tuberías de gas (42) conectadas a un suministro de gas (43), líneas de líquido/producto y una salida de líquido/producto (no mostrada), y una parte superior (46) que contiene entradas de líquido (no mostradas) y una salida de gas (47). Una válvula de tres vías (44) entre el suministro de gas (43) y las líneas de gas (42) permiten cambiar el flujo de gas de un compartimento, por lo que se cambia, de esta manera, la parte ascendente a la parte descendente y viceversa. Las bandas de guía (45) sostenidas por bandas de soporte (48) permiten que los estantes (30) se deslicen fuera y dentro del ensamblaje de reactor apilado en caso de, por ejemplo, mantenimiento o sustitución.

[0032] Las placas de vidrio en los módulos están apiladas de manera que forman canales verticales continuos de arriba a abajo del reactor apilado. El deflector de separación (7) entre las partes ascendentes y descendentes se extiende sobre la altura de los módulos de vidrio, de modo que el espacio sobre y debajo de los módulos de vidrio está abierto. Como resultado, el contenido del reactor (mezcla de agua y algas) puede circular desde arriba hasta abajo en la parte superior, y desde abajo hasta arriba en la parte inferior para crear un bucle cerrado.

[0033] Si bien la figura 6 muestra dos pilas de estantes individuales, uno que sirve como una parte ascendente y uno como una parte descendente, más de dos estantes son igualmente factibles. Por ejemplo, el ensamblaje de reactor puede comprender tres pilas, una como ascendente, una como descendente, y la tercera que puede desconectarse para el mantenimiento o similar; en este caso la válvula (44) es una válvula de múltiples vías que se puede cambiar a cualquiera de las tres o más pilas.

[0034] El CO² se puede inyectar en el aire o en la mezcla de gases que impulsa el bucle de circulación y asegura la extracción de oxígeno producido en el reactor. Hay un control de nivel en el reactor (no mostrado) y toda el agua perdida por el cultivo de las algas y debido a la evaporación se bombea al reactor en cualquier punto (sistema de mezcla total). Los nutrientes se introducen en el reactor con el agua de reposición.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Receptor de reactor del tipo de bucle de transporte aéreo, provisto de:

- una o más entradas de líquido y una o más salidas de líquido;

- una o más entradas de gas en la parte inferior, conectadas con una fuente de dióxido de carbono, y una o más salidas de gas en la parte superior del recipiente;

- placas de vidrio dobles rectangulares interespaciadas verticalmente que están al menos parcialmente sumergidas en el líquido del reactor, donde dichas placas de vidrio dobles tienen una capa de dispersión de luz entremedias y tienen un lado vertical plano expuesto a una fuente de luz,

donde los pares de dichas placas de vidrio dobles están montados en paralelo a una distancia de entre 10 y 200 mm, donde dicha distancia se proporciona mediante bandas de vidrio que tienen esencialmente la misma longitud que las placas de vidrio dobles rectangulares y están dispuestas a lo largo de los lados largos de las placas de vidrio dobles; y

donde la parte de los espacios entre las placas de vidrio dobles está colocada verticalmente por encima de dichas entradas de gas, lo que proporciona una circulación vertical de líquido del reactor entre las placas de vidrio dobles.

2. Reactor según la reivindicación 1, donde la capa de dispersión de luz comprende no uniformidades o partículas que tienen un tamaño en el rango de 0,2-1,2 |_im, preferiblemente 0,4-0,8 |_im, que actúan como dispersores de Mie.

3. Reactor según la reivindicación 1, donde la capa de dispersión de luz comprende partículas facetadas que tienen un tamaño en el rango de 5 |_im a 500 |_im, que actúan como dispersores geométricos.

4. Reactor según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la capa de dispersión de luz comprende una matriz cerámica, preferiblemente sílice, que contiene dichas partículas de dispersión de luz.

5. Reactor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las placas de vidrio tienen un grosor de entre 10 y 30 mm y la capa de dispersión de luz tiene un grosor de entre 10 y 1000 |_im.

6. Reactor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde los pares de placas de vidrio doble están verticalmente interespaciados a una distancia de entre 20 y 120 mm, preferiblemente entre 24 y 80 mm.

7. Reactor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las placas de vidrio verticalmente interespaciadas tienen una altura de entre 1 y 4 m.

8. Reactor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicha fuente de luz comprende espejos montados sobre un sistema de seguimiento solar que refleja la luz solar a dichos lados planos de las placas de vidrio, donde dichos espejos están provistos preferiblemente de un recubrimiento para reflejar solo longitudes de onda de luz entre 400 y 700 nm.

9. Reactor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las dimensiones del reactor permiten una altura del líquido del reactor de entre 5 y 10 m.

10. Reactor según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde los objetos de espuma se mueven con el líquido del reactor circulante para limpiar el área de emisión de luz de las placas de vidrio.

11. Conjunto de dos o más placas de vidrio dobles rectangulares, donde las placas de vidrio dobles tienen una capa de no uniformidades o partículas de dispersión de luz entre las placas de vidrio individuales, donde las placas de vidrio individuales tienen un grosor de 5 a 50 mm, donde las placas de vidrio tienen una longitud de entre 1 y 4 m y una anchura de entre 0,5 y 2,5 m, donde las dos o más placas de vidrio están montadas en paralelo a una distancia de entre 20 y 200 mm, donde dicha distancia está proporcionada por bandas de vidrio que tienen esencialmente la misma longitud que las placas de vidrio dobles rectangulares y están dispuestas a lo largo y fijadas solo a los lados largos de las placas de vidrio dobles.

12. Conjunto de placas de vidrio dobles según la reivindicación 11, donde dichas no uniformidades o partículas de dispersión de luz tienen un tamaño promedio en el rango de 0,2-1,2 |_im.

13. Conjunto de placas de vidrio dobles según la reivindicación 11, donde dichas partículas de dispersión de luz son partículas facetadas que tienen un tamaño promedio en el rango de 10 |_im a 500 |_im, que actúan como dispersores geométricos.

14. Conjunto de placas de vidrio dobles según cualquiera de las reivindicaciones 11-13 montado en un estante que tiene medios que permiten apilar las múltiples disposiciones en un recipiente de reactor.

15. Proceso para producir productos de algas, como aceites de algas, que comprende cultivar algas en un recipiente de reactor según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, recolectar opcionalmente dichas algas y aislar dichos productos de algas.