ES3041017T3 - A microalgae-based system for producing products and use thereof - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema para la producción de productos a partir de microalgas. La presente invención también se refiere a un proceso para la producción de productos a partir de microalgas que comprende el uso de un sistema como el descrito en la presente invención. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema basado en microalgas para producir productos y uso del mismo

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se refiere al campo de la tecnología aplicada a las algas. En particular, se refiere a un sistema y al uso de dicho sistema para la producción de productos que emplean microalgas.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Las microalgas son los componentes básicos de la vida y los productores primarios más abundantes de moléculas de alto valor añadido de la naturaleza. De hecho, los científicos las denominan la farmacia del mundo.

[0003] Actualmente se utilizan varias tecnologías para producir microalgas, pero la mayoría requieren una inversión excesiva para su implementación; los costes operativos son demasiado altos para producirlas a precios competitivos y solo se pueden aplicar en algunas zonas del planeta donde existen condiciones específicas para su implementación. Además, las tecnologías existentes para la producción de microalgas no pueden producir productos competitivos en comparación con otras fuentes naturales, y esto es debido a que las premisas de diseño eran erróneas y se basaban en una aplicación diferente (la búsqueda de alternativas a los biocombustibles). Esto dificulta el acceso al mercado para la mayoría de las empresas que intentan cambiar su negocio y entrar en el mercado cosmético y de alimentos y piensos. La chlorella y la espirulina son dos tipos de microalgas que son competitivas en el mercado actual, con un volumen de mercado muy grande y rentable, con bajos gastos de capital y operativos, que se producen con una tecnología sencilla y económica (estanques abiertos). Además de los estanques abiertos, otras tecnologías (principalmente sistemas cerrados) requieren una inversión intensiva de capital y, actualmente, es difícil construir plantas rentables.

[0004] Además, no todos las microalgas pueden cultivarse en estanques abiertos, ya que este sistema no es adecuado para especies que son sensibles al control de la temperatura, el pH, la concentración de CO<2>, la irradiación o la contaminación. En estos casos, se requieren sistemas cerrados, donde se puedan gestionar todas estas variables para garantizar la productividad y la calidad. Además, el mercado demanda productos más puros con cierta bioactividad y esto implica el desarrollo de sistemas más sofisticados para producir dichos productos, y los estanques abiertos no son la mejor opción.

[0005] Los reactores que se utilizan actualmente, ya sea a escala industrial o experimental, se pueden clasificar en dos grandes grupos:

A) Estanques abiertos

B) Reactores cerrados. Entre los reactores cerrados tenemos

° Horizontal

° Vertical

■ Tubular

■ Paneles

Estanques abiertos (ver http://www.oilgae.com/algae/cult/op/op.html)

[0006] Los estanques abiertos se pueden clasificar en aguas naturales (lagos, lagunas, estanques) y estanques o contenedores artificiales. Una de las principales ventajas de los estanques abiertos es su facilidad de construcción (bajos gastos de capital) y operación que la mayoría de los sistemas cerrados. Sin embargo, las principales limitaciones en los estanques abiertos incluyen el bajo aprovechamiento de la luz por las celdas, las pérdidas por evaporación, el mal tiempo que puede frenar el crecimiento de las algas, la difusión de CO<2>a la atmósfera, la falta de control (temperatura y pH) y la necesidad de grandes extensiones de terreno. Además, la contaminación por depredadores y otros heterótrofos de rápido crecimiento ha restringido la producción comercial de algas en sistemas de cultivo abiertos a solo aquellos organismos que pueden crecer en condiciones extremas. Asimismo, debido a la ineficiencia de los mecanismos de agitación en los sistemas de cultivo abiertos, sus tasas de transferencia de masa son muy bajas, lo que resulta en una baja productividad de biomasa.

[0007] Los estanques donde se cultivan algas se denominan habitualmente "estanques de canalización (“raceway”)". En estos estanques, las algas, el agua y los nutrientes circulan por una pista. Mediante ruedas de paletas que proporcionan el flujo, las algas se mantienen suspendidas en el agua y son devueltas a la superficie con regularidad. Los estanques suelen ser poco profundos, ya que las algas necesitan estar expuestas a la luz solar, que la cual solo puede penetrar en el agua del estanque hasta una profundidad limitada. Los estanques funcionan de forma continua, alimentándolos constantemente con CO2 y nutrientes, mientras que el agua que contiene algas se extrae por el otro extremo. Uno de los principales problemas de esta tecnología son los altos niveles de contaminación por cepas de bacterias u otros organismos fotótrofos, lo que a menudo provoca que especies indeseables se apoderen de las algas deseadas que crecen en el estanque. Este hecho reduce drásticamente la homogeneidad y la reproducibilidad del producto final. El otro gran problema de los estanques abiertos es el control de la temperatura. Los grandes volúmenes de agua donde crecen las algas también deben mantenerse a cierta temperatura en espacios exteriores. Esto suele convertirse en un proceso difícil y costoso. Otro inconveniente es la intensidad y distribución desigual de la luz dentro del estanque.

[0008] En resumen, estos estanques abiertos son realmente simples, con bajos costes de producción y costes operativos relativamente bajos, pero al mismo tiempo no es el sistema más adecuado para el cultivo masivo de la mayoría de especies de microalgas, siendo pocas cepas capaces de crecer en dichos sistemas con un rendimiento óptimo.

Reactores cerrados

Reactores horizontales

[0009] Fotobiorreactores horizontales cerrados, tal como se describe en el documento WO2007025145A2 funcionan con una disposición horizontal y no requieren tanta inversión de capital como los reactores verticales. Sin embargo, estos reactores horizontales presentan otras limitaciones que los hacen inadecuados para todas las especies:

- Dificultades para eliminar el O<2>generado por la fotosíntesis resultando en problemas de fotoinhibición

- Altos gastos operativos

- Baja productividad por m2 y m3

- Sólo es viable en condiciones interiores (las condiciones exteriores generan fotoinhibición)

Reactores verticales

[0010] Estos reactores permiten superar algunos de los principales obstáculos que se encuentran en los sistemas abiertos, tales como el control de variables del sistema (CO2, luminosidad, temperatura ...), se produce menos contaminación y se requieren menos extensiones de terreno para conseguir la misma producción que en los reactores abiertos, especialmente en el caso de que la disposición sea vertical (mayor volumen por unidad de área). (Ver las solicitudes PCT WO2007025145A2, WO2006/020177, WO 03/094598 y WO2007144441). Sin embargo, todos estos procedimientos del sistema presentan el problema de que su diseño se debe a un enfoque masivo para la producción de biocombustibles, y por lo tanto son intensivos en capital y sus procedimientos están asociados a altos costes (limpieza, desinfección, evaporación del agua de cultivo, deficiencias energéticas (bombeo, extracción, etc.)) y generan contaminación indirecta. Por lo tanto, la mayor eficiencia que se atribuye a este tipo de sistemas no es suficiente para ser rentable en un mercado competitivo.

Bolsas sencillas

[0011] Este sistema tiene como principales (y únicas) ventajas su bajo coste y facilidad de implementación. Por el contrario, su funcionamiento no es sencillo y no permite su escalado a volúmenes comerciales. Es muy difícil de controlar y, por lo tanto, no es viable obtener productos de calidad.

Panel vertical plano

[0012] Los paneles planos son una de las mejores opciones para lograr una buena eficiencia. Son cerrados y más sencillos que los fotobiorreactores cerrados mencionados anteriormente. Además, el recorrido óptico suele ser menor que en otros sistemas (el rendimiento fotosintético es potencialmente mayor que en otros). Sin embargo, existen algunos puntos que deben resolverse para convertirse en una alternativa industrial real:

- normalmente están fabricados de materiales, tales como PMMA y PC y dar forma a estos materiales es muy difícil; - se requiere mantenimiento de vez en cuando y este trabajo de mantenimiento es difícil debido a los pequeños espacios entre los paneles;

- no está claro cómo se controlan las variables del proceso;

- el efecto de sombra está presente.

[0013] El documento WO2007/098150 se refiere a fotobiorreactores que comprenden los siguientes elementos: (a) un contenedor adaptado para contener fluido, que comprende paredes laterales primarias y secundarias opuestas; (b) puntales de soporte para conectar la pluralidad de secciones separadas de las paredes laterales primarias y secundarias; (c) al menos un puerto de entrada en comunicación de fluidos con el contenedor; (d) al menos un puerto de salida en comunicación de fluidos con el contenedor; (e) un sistema de aireación en comunicación de fluidos con el contenedor; y (f) un sistema de control de temperatura conectado al contenedor para controlar la temperatura del fluido dentro del contenedor. No se hace referencia al uso de fotodiodos como sistema de detección óptica ni a la posición y construcción de la unidad de control.

[0014] En vista de lo anterior, los presentes inventores han desarrollado un sistema que supera todos estos inconvenientes y es más sencillo, barato y fácil de gestionar, pudiendo además incrementar la productividad, la calidad y el número de productos a producir.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0015] En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema para producir productos que emplean microalgas según el conjunto de reivindicaciones.

[0016] En un segundo aspecto, la presente invención también se refiere al uso de un sistema, según el primer aspecto de la invención, para producir un producto a partir de microalgas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0017]

Figura 1: Ejemplo de unidad productiva cerrada, con excepción de las salidas de gases, que comprende el cultivo de microalgas, teniendo cada una de dichas unidades productivas una altura máxima de 2 m

Figura 2: Ejemplo de una cuadrícula para la unidad productiva. Esta es una estructura para dar forma y proporcionar rigidez a la unidad productiva.

Estructura para dar forma y proporcionar rigidez a la unidad productiva

Figura 3A-B: Diferentes vistas de una pluralidad de unidades productivas (Módulo)

Figura 4: Ejemplo de reactor. Combinación de unidades productivas en módulos.

Figura 5: Ejemplo de una unidad de control del sistema (también denominada en el presente documento como PLUG & CONTROL (PCU)).

Figura 6: Ejemplo de una celda (también denominada en el presente documento como FOTOESTADO)

Figura 7A-B. Planta exterior (A) donde se cambia la configuración de las unidades productivas para evitar el efecto sombra (B).

Figura 8. Ejemplo de otras disposiciones de las unidades productivas. Esto demuestra que la tecnología flexible que puede configurarse como un mecano puede aplicarse a la presente invención.

Figura 9: Reactor del ejemplo 1.

Figura 10: Reactor formado por unidades de producción de 10 m de largo dispuestas de forma lineal del ejemplo 2. Figura 11A-B: Diferentes vistas de la planta para el ejemplo 2.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0018] En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema para producir productos que emplean microalgas , que comprende las etapas de:

a) medios para producir un cultivo de microalgas, comprendiendo dichos medios:

a1) una pluralidad de unidades productivas cerradas, con excepción de las salidas de gases, que comprenden el cultivo de microalgas, teniendo cada una de dichas unidades productivas una altura máxima de 2 m, en donde dicha pluralidad de unidades productivas son unidades paralelas de placa plana verticales fabricadas de material transparente;

a2) medios para generar turbulencia de un fluido gaseoso y para alimentarlo al cultivo;

a3) una estructura para dar forma y proporcionar rigidez a la unidad productiva;

a4) elementos de conexión entre las unidades productivas;

b) una unidad de control del sistema (también denominada PLUG & CONTROL por el solicitante) conectada a través de capilares de sección estrecha a la parte superior de la pluralidad de unidades productivas y con una pendiente de 1 a 10° sobre las mismas, que comprende una pluralidad de sondas y elementos de conexión para el vaciado y llenado por desbordamiento de dichas unidades productivas; comprendiendo opcionalmente además uno o más tubos conectados a la pluralidad de unidades productivas para vaciar dichas unidades productivas por la parte inferior de las mismas;

c) un sistema de celdas (también denominado FOTOESTADO (“Photostate”) por el solicitante o simplemente "celda") ubicado fuera de la unidad productiva y provisto de dos fotodiodos que son una celda emisora y una celda medidora/receptora, donde la unidad productiva se posiciona entre los dos fotodiodos y donde la celda emisora y la celda receptora deben estar enfrentadas, y donde dichos fotodiodos toman el control de las oscilaciones de luz dentro de la unidad productiva de manera que dependiendo de la luz que pase a través de la unidad productiva, el cultivo estará más o menos concentrado,

comprendiendo además una o más celdas medidoras/receptoras para medir la luz ambiental;

d) medios de iluminación artificial y/o natural;

e) medios para transformar y/o extraer dicho producto que comprenden al menos uno de los siguientes:

- medios para la separación mecánica;

- medios para lavar con agua;

- medios para secar;

- medios para romper las microalgas ;

- medios para purificar;

- medios para extraer con o sin disolventes.

[0019] En el contexto de la presente invención, el término "producto" o "productos" obtenidos al utilizar el sistema/proceso divulgado en la presente invención se refiere a cualquier producto comercial resultante de microalgas, es decir, el origen de este producto comercial es microalgas. Preferiblemente, dicho producto es un producto farmacéutico, un producto nutricional para consumo animal o humano, una bebida para consumo animal o humano, un producto nutracéutico, un producto cosmético, un producto acuícola, un producto agrícola o un colorante.

[0020] Este sistema de la presente invención puede implementarse en condiciones interiores o exteriores.

[0021] Cada uno de los elementos que componen el sistema se describirá con más detalle a continuación:

a) medios para producir un cultivo de microalgas

[0022] Una disposición vertical u horizontal de una pluralidad de unidades productivas se denomina "módulo productivo". Preferiblemente, el número de unidades productivas es de 1 a 6. Un grupo de módulos productivos constituiría un "reactor". En una realización preferida, dicha pluralidad de unidades productivas en a1) están verticalmente paralelas entre sí. Esta disposición en módulos productivos es ventajosa debido a la posibilidad de diversificar la producción por módulos y, en caso de incidencia, por ejemplo, debido a la contaminación de los cultivos, los módulos pueden aislarse entre sí, minimizando así el impacto en toda la producción.

[0023] En otra realización preferida, la altura de cada una de dichas unidades productivas sin apilar está entre 0,5 y 2 m, preferiblemente entre 0,5 y 1,5 m. Cuando las unidades productivas se apilan una sobre otra, la altura puede ser obviamente superior a 2 m.

[0024] En otra realización preferida, la distancia entre cada unidad productiva es de 2 a 150 cm, preferiblemente de 2 a 50 cm, y más preferiblemente de 2 a 20 cm. Cuando el sistema se encuentra en condiciones exteriores, la distancia entre cada unidad productiva no suele ser inferior a 0,5 m, preferiblemente la distancia entre cada unidad productiva es de 0,6 a 1,2 m.

[0025] En otra realización preferida e independientemente de la distancia entre ellas, el grosor de cada unidad productiva es de 2 cm a 12 cm, preferiblemente de 4 a 8 cm, aún más preferiblemente de 6 a 7 cm.

[0026] Dicha pluralidad de unidades productivas cerradas en a1) comprende además opcionalmente al menos uno de: - pellets de plástico en el interior de las unidades productivas útiles para reducir el incrustamiento, los cuales pueden ser desplazados por el efecto de turbulencia provocado por el aire introducido en la unidad productiva; y

- recinto para albergar varias unidades productivas. Esto podría ser útil especialmente en condiciones de exterior, ya que la luz solar infrarroja podría utilizarse para elevar la temperatura del cultivo en zonas o estaciones frías del año (como invernadero) o filtrarla en lugares con altas temperaturas o en estaciones cálidas del año. Esto permitiría reducir la temperatura del cultivo, también pudiendo refrigerar el interior del recinto mediante refrigeración evaporativa del aire mediante nebulizadores de agua y ventilaciones selectivas, o con tuberías de agua caliente como radiador. Este recinto también proporcionaría un medio para difundir la luz dispersa (minimizando el efecto de sombra, permitiendo que la luz llegue a cada rincón de la unidad productiva). Además, el recinto se integraría en el diseño de la unidad productiva, utilizándose como partición con un mecanismo tipo "dosel" para desplegar las cubiertas del recinto. En el caso de condiciones de interior, este recinto se diseñaría para tener la posibilidad de recibir luz artificial y natural. Este recinto puede estar fabricado de material opaco o transparente (para aprovechar la luz externa). También puede ser flexible (de invernadero) o rígido. Al mismo tiempo, puede ser un material sólido sin agujeros, bandas ni ranuras, o puede ser un material con agujeros, bandas o ranuras por donde pasa parte de la luz.

[0027] Para cultivos de interior el control de temperatura puede ser perfecto añadiendo al recinto unidades de aire acondicionado o intercambiadores de calor convencionales debido a su baja demanda energética para su atemperado.

[0028] En cuanto a los materiales, dicha pluralidad de unidades productivas cerradas están fabricadas preferiblemente de un material plástico transparente flexible seleccionado entre PE, PP, PVC transparente, PC, PMMA o una combinación de los mismos.

[0029] En otra realización, dicho material es compatible con la industria alimentaria/cosmética/farmacéutica cuando ésta sea el destino del producto que se produce según el sistema de la presente invención.

[0030] Estas unidades productivas no contienen la cámara de aire utilizada en el estado de la técnica, que se encuentra entre el nivel del cultivo y el límite superior de la unidad productiva. La unidad de producción cuenta con salidas para evacuar el gas. Esto minimiza la superficie de contacto de la unidad productiva, susceptible a manchas debido al efecto burbujeo causado por el burbujeo de CO<2>+ aire que se introduce a través de la base.

[0031] En otra realización preferida, el fluido gaseoso en a2) se selecciona entre aire, N<2>, CO<2>artificial, CO<2>atmosférico, gases procedentes de emisiones industriales o procesos de fermentación, o una combinación de los mismos. Este fluido gaseoso puede introducirse mediante pulsos o de forma continua. Cuando se utiliza CO<2>, la concentración se situaría preferiblemente entre el 0,3 y el 13%v/v, más preferiblemente entre el 1 y el 5%v/v.

[0032] La estructura en a3) está opcionalmente fabricada de metal, hormigón o ladrillo, más preferiblemente dicha estructura está fabricada de metal, y comprende además una capa intermedia fabricada de un material semirrígido que protege el material plástico. Opcionalmente, esta estructura contiene un perfil de refuerzo para no perder la forma plana.

[0033] Los elementos de conexión entre las unidades productivas (a4) comprenden preferiblemente un elemento o elementos de conexión de fluido entre dos o más columnas y una pluralidad de elementos auxiliares para conectar fluidos.

b) una unidad de control del sistema

[0034] En una realización preferida, la pluralidad de sondas de la unidad de control del sistema son al menos una sonda para medir temperaturas, una sonda para medir la concentración del cultivo, una sonda para medir la concentración de nutrientes, una sonda para medir el pH; y, opcionalmente, una sonda para medir CO<2>, una sonda para medir sólidos en suspensión, un turbidímetro, una sonda para medir la concentración celular y una sonda para medir el O<2>disuelto. Obviamente, cualquier otra sonda capaz de medir otro parámetro podría añadirse a la unidad de control del sistema. Si es necesario, se puede añadir un sistema de control de temperatura a dicha unidad de control del sistema.

[0035] Las unidades productivas conectadas a esta unidad de control del sistema presentan una ligera pendiente (1 10 °), de modo que la unidad de control del sistema se encuentra en el punto más alto de la unidad productiva. De esta manera, se garantiza que todos los gases sean extraídos (O<2>, aire y CO<2>no absorbido), además de las espumas y los residuos celulares, asciendan debido a la diferencia de densidad que favorece el arrastre de gases hacia la unidad de control del sistema. Al llegar a esta unidad, se eliminan, lo que ayuda a evitar la incrustación en la unidad productiva y prolonga su vida útil y su productividad con el tiempo. Es probable que al evacuar el aire se arrastre algún líquido en forma de espumas, por lo que puede existir un tanque que recoja estos arrastres; de esta manera, cualquier derrame se conduce siempre a un punto de recolección, evitando así cualquier tipo de derrame.

[0036] Opcionalmente, dicha unidad de control del sistema comprende además elementos de conexión para vaciar las unidades productivas por el fondo de las mismas en caso de que las microalgas tienden a depositarse en el fondo de dichas unidades productivas.

c) una celda o sistema de celdas

[0037] Dicha celda o sistema de celdas está provisto de dos fotodiodos que representan una celda emisora y una celda de medición/recepción. La unidad productiva se ubica entre ellas. De esta manera, dependiendo de la luz que las atraviesa, el cultivo estará más o menos concentrado. Cuanto más concentrado esté, más luz llegará a la celda de medición o receptora, y viceversa. Por esta razón, la celda emisora y la celda receptora deben estar enfrentadas y orientadas en la misma dirección. Una o más celdas receptoras están presentes para facilitar la cosecha o para medir la luz ambiental o para medir la luz entre reactores, de modo que sea posible conocer la luz que llega a la unidad productiva, lo que, junto con la información relacionada con el crecimiento (proporcionada por la celda emisora y la celda de medición/receptora mencionadas anteriormente), permite llegar a conclusiones sobre la mejor estrategia de cosecha según el programa.

[0038] En resumen, dicha celda, ubicada fuera de la pluralidad de unidades productivas, provista de dos fotodiodos conectados a la pluralidad de unidades productivas, controla las oscilaciones de luz dentro de las unidades de la pluralidad; es decir, a mayor luz recibida, mayor voltaje y viceversa. También puede contar con una fuente de luz artificial para actuar en modo de sonda de turbidez.

[0039] Estas variaciones de voltaje llegan directa o indirectamente al sistema de control y generan una respuesta. De esta manera, esta celda monitoriza y evalúa constantemente todas las señales recibidas de los sensores y las integra en su algoritmo de control. De esta manera, se logra el cultivo óptimo de la unidad de producción en base a la cantidad de luz externa, los fotoperiodos o la información meteorológica (en el caso de condiciones exteriores, este sistema de celdas resulta más ventajoso, ya que se adapta constantemente a las condiciones externas, permitiendo que el cultivo se mantenga siempre en condiciones óptimas de rendimiento fotosintético). En el caso de condiciones interiores, la celda se adapta a las condiciones de iluminación proporcionadas, pudiendo ajustarse a estas últimas con reducciones considerables en el consumo energético, especialmente durante el proceso de arranque. Además, en ambos casos, ofrece la ventaja de monitorizar en línea todas las unidades productivas, lo que permite obtener resultados de rendimiento, tendencias, evaluaciones económicas y otra información útil para la organización de la producción.

[0040] De esta manera, la estrategia de cosecha puede adaptarse desde soluciones más o menos intermitentes e intensivas hasta una producción casi continua de cultivo listo para su procesamiento. Esto también da lugar a una reducción sustancial de las dimensiones de los equipos de cosecha, tanto aguas abajo como aguas arriba.

[0041] Uno de los puntos clave es mantener la densidad de la celda en un valor que permita el pleno uso de la luz percibida de forma que todas las celdas tengan su maquinaria fotosintética al 100% de su capacidad, minimizando las pérdidas de productividad por respiración celular por falta de luz o exceso de fotooxidación.

[0042] Para condiciones interiores, la respuesta del sistema celular puede modular el sistema de iluminación, es decir, si se detecta una intensidad lumínica excesiva dentro del fotobiorreactor, controla el sistema para reducir la intensidad de la fuente de luz, en este caso generalmente LED, lo que ayuda a evitar el estrés por fotoinhibición y el consumo eléctrico innecesario. Otra opción sería cosechar al valor del valor de consigna, diluir el cultivo y dejar que el cultivo recupere la concentración antes de iniciar otro ciclo de cosecha, es decir, este régimen de trabajo puede ser un régimen de trabajo continuo si se desea. Trabajamos con un valor de consigna y se cosecha muy poco, de modo que en pocas horas se alcanza de nuevo el valor de consigna y se descarga de nuevo. De esta manera, podemos realizar varios ciclos al día (5-10 ciclos al día) y nos acercamos al régimen de trabajo continuo deseado, que nadie ha logrado desarrollar hasta ahora.

[0043] Tanto en condiciones interiores como exteriores, la medición de este fotosensor indica cuándo es el momento de iniciar la cosecha activando la bomba de adición de medio. El medio entra por un lado de cada bolsa y el medio concentrado sale por rebose hacia el tanque de espera (hacia el filtro). El cultivo se diluye progresivamente, lo que permite la entrada de luz en el reactor y un aumento del voltaje emitido por el fotosensor. Cuando alcanza un umbral, la bomba se detiene y el ciclo se reinicia. Según el origen de la luz detectada por el fotosensor, existen tres modelos de funcionamiento:

1) La fuente de luz que recibe el sensor (a través del cultivo) es el entorno del sistema (ya sea solar o LED).

2) El principio es el mismo que en el punto 1), pero también calcula los valores de la radiación solar total (piranómetro). De esta manera, interfiere (aceptando, posponiendo o modulando) la decisión tomada por el sistema, centrándose exclusivamente en el fotosensor.

3) La fuente de luz es totalmente artificial, ignorando las variaciones ambientales.

d) medios de iluminación artificial y/o natural

[0044] En una realización preferida, dichos medios de iluminación artificial y/o natural se seleccionan entre:

- luz del sol

- Concentrador/distribuidor de luz solar, opcionalmente mediante fibra óptica,

- LED

- tubos fluorescentes,

- difusores de luz,

- distribuidores de luz artificial, y

- una combinación de los mismos.

[0045] Estos medios de iluminación artificial y/o natural pueden disponerse entre unidades productivas dentro de un módulo, pueden ser externos a los módulos de producción o incluso estar sumergidos dentro de la unidad productiva. Los LED (luz artificial o concentración de luz natural) pueden regularse según la absorbancia del cultivo en cada etapa de crecimiento. Es decir, se utiliza una celda formada por fotodiodos (véase elemento c)) que calcula la absorbancia en cada momento y regula la intensidad de la iluminación LED, aumentando gradualmente a medida que el cultivo gana biomasa para mantener una relación de iluminación lineal con la concentración celular, los períodos de fotoestrés, la cosecha o lo que se requiera. Este sistema aumentaría gradualmente la intensidad de los LED para que el fotodiodo siempre ofreciera la misma resistencia al flujo de corriente. De esta manera, el perfil de iluminación se mantiene constante o se ajusta según sea necesario.

e) medios para transformar y/o extraer dicho producto

[0046] En una realización preferida, los medios de separación mecánica comprenden, independientemente, al menos uno de:

- un sistema de filtración de membrana sumergida (MBR);

- un sistema de filtración tangencial;

- medios de floculación y/o coagulación;

- medios de centrifugación;

- medios de filtración;

- medios de electrocoagulación;

- un sistema de ultrasonido;

- medios de recompresión mecánica de vapor (MVR);

- medio de decantación.

[0047] En la presente invención, "independientemente" significa que cada uno de los medios anteriores puede utilizarse solo o combinado con cualquiera de los medios mencionados en la lista y, en consecuencia, cada uno de los medios anteriores y cada combinación de los mismos deben considerarse como realizaciones de la presente invención.

[0048] En otra realización preferida, los medios para romper las microalgas comprenden, independientemente, al menos uno de:

- medios para sonicación;

- medios para congelar;

- medios para cavitación;

- medios para la interrupción mecánica.

- medios para la disrupción enzimática;

- medios para la ósmosis.

[0049] En la presente invención, "independientemente" significa que cada uno de los medios anteriores puede utilizarse solo o combinado con cualquiera de los medios mencionados en la lista y, en consecuencia, cada uno de los medios anteriores y cada combinación de los mismos deben considerarse como realizaciones de la presente invención.

[0050] En otra realización preferida, el medio de secado comprende, independientemente, al menos uno de:

- medios para el secado térmico por aire caliente (secador por pulverización);

- medios de liofilización (secado por congelación);

- evaporador de efecto múltiple;

- secador de lecho fluidizado;

- un sistema de deshidratación solar.

[0051] En la presente invención, "independientemente" significa que cada uno de los medios o dispositivos anteriores puede utilizarse solo o combinado con cualquiera de los medios o dispositivos mencionados en la lista y, en consecuencia, cada uno de los medios o dispositivos anteriores y cada combinación de los mismos deben considerarse como realizaciones de la presente invención.

[0052] En otra realización preferida, el medio para purificar/extraer el producto tal como se describe en este documento comprende al menos uno de:

- Medios para la extracción con disolventes

- Medios para la extracción con agua

- Medios para la extracción con aceite

- Uso de CO2 supercrítico

- Uso de codisolvente supercrítico de CO2

- Uso de extracción enzimática

- Rectificación/destilación

[0053] En la presente invención, "independientemente" significa que cada uno de los medios o procesos anteriores puede utilizarse solo o combinado con cualquiera de los medios o procesos mencionados en la lista y, en consecuencia, cada uno de los medios o procesos anteriores y cada combinación de los mismos deben considerarse como realizaciones de la presente invención.

[0054] Obviamente, los diferentes medios para transformar y/o extraer el producto dependerían de la naturaleza de dicho producto. Una vez que el cultivo de microalgas ha alcanzado la concentración adecuada puede cosecharse. En este punto, y solo a modo de ejemplo:

- Si el producto de interés es biomasa (por ejemplo Espirulina), las etapas del proceso de transformación y extracción son 1) filtración 2) centrifugación 3) secado (liofilización)

- Si el producto de interés es un ácido omega 3, 1) filtración 2) centrifugación 3) extracción (por ejemplo con disolventes)

- Si el producto de interés es un polisacárido que excreta por ejemplo una especie llamadaPorphyridium Cruentumal medio ambiente, 1) centrifugación para eliminar la biomasa y utilizar la fase acuosa que tiene el polisacárido, 2) filtración para concentrar ese polisacárido, 3) lavado y enjuague para eliminar la sal y 4) si se desea secarlo o suministrarlo en forma líquida.

- Si el producto de interés es el b-caroteno de laDunaliella,1) filtración, 2) centrifugación 3) rotura (congelación, cavitación, sonicación) 4) extracción con aceite 5) centrifugación de nuevo para eliminar la biomasa restante.

[0055] La presente invención también se refiere al uso de un sistema, según el primer aspecto de la invención, para producir un producto a partir de microalgas, siendo dicho producto preferentemente un producto farmacéutico, un producto nutricional para consumo animal o humano, un producto de bebida para consumo animal o humano, un producto nutracéutico, un producto cosmético, un producto de acuicultura, un producto agrícola o un colorante.

[0056] La presente invención se describirá ahora con más detalle mediante los siguientes ejemplos no limitativos.

EJEMPLOS

Ejemplo 1

[0057] Instalación: Una planta cubierta de 5000 m2 de área útil, donde 4000 m2 estarán ocupados por reactores de producción (formados por un conjunto de unidades productivas, agrupadas por módulos en 3 niveles); los otros 1000 m2 son para procesamiento y almacenaje de los productos, que en este ejemplo tendrán como destino final el mercado cosmético y alimentario.

[0058] La unidad de producción está fabricada de plástico flexible (PE adecuado para la industria alimentaria/cosmética) y transparente, que está soportada por una estructura metálica compuesta por rejillas cuyas dimensiones (rejilla) son 100 x 50 mm (similar a la figura 2). Esta rejilla proporciona rigidez al plástico que contiene el cultivo y además proporciona las dimensiones que definirán la eficiencia de captación de luz a la unidad productiva.

2,65 m de largo x 1 m de alto x 6 cm de grosor

[0059] Estas unidades de producción se agrupan en conjuntos de 6 (en paralelo) formando un módulo productivo (ver figura 3B), y como mecanismo se ensamblan para formar un reactor (ver figura 9). En este ejemplo, el reactor tiene 3 alturas de módulos y cada altura tiene 5 módulos de producción.

[0060] Por lo tanto, 1 reactor está constituido por 15 módulos, y teniendo en cuenta que un módulo en este ejemplo tiene 6 unidades productivas (ver figura 9), cada reactor tendrá 90 unidades de producción, haciendo un total de 960 módulos (para 4000 m2), lo que representa un total de 5760 unidades productivas para un volumen total de 915 m3.

[0061] Este volumen extrapolado a 1 ha da como resultado una proporción de 2289 m3/ha, un valor muy superior al de otros sistemas mencionados en el estado de la técnica. Este valor, si bien resulta muy interesante para un sistema de interior donde el coste por m2 puede ser importante, no representaría un valor importante si no fuera porque la relación de superficie activa expuesta a la luz por unidad de volumen es de 33 m2/m3. Esta relación es realmente alta y está muy por encima de las tecnologías mencionadas en el estado de la técnica, garantizando así un rendimiento fotosintético superior a la media. En otros sistemas tradicionales, tales como los estanques abiertos, donde la profundidad del estanque puede alcanzar los 30 cm, este valor de superficie activa es de aproximadamente 3-5 m2/m3 de cultivo. De esta manera, el sistema propuesto mejora la productividad en un orden de magnitud, ya que está claramente demostrado que dicha relación y la productividad tienen una relación directamente proporcional. Además, de esta manera, se mejora la cantidad de biomasa obtenida por unidad de energía y se reducen los costes asociados al procesamiento del cultivo, ya que el volumen a tratar por kg de biomasa obtenida también se reduce en un orden de magnitud. El gasto de capital por unidad de volumen también se reduce considerablemente, y todo en conjunto reduce considerablemente el coste de producción por kg de biomasa.

[0062] Los parámetros de trabajo utilizados en esta planta son los siguientes (para los tres productos a producir en la planta):

- Aireación las 24 horas del día. 15 L/min por unidad productiva proporcionado por un compresor a una presión media de trabajo de 2,5 bar.

- Además del aire, se introduce CO<2>sintético de grado alimenticio (Praxair) para alimentar el cultivo. Se forma una mezcla (aire CO<2>) en un tanque de mezcla y la concentración a la que se alimenta el cultivo es del 1,5 % de CO<2>. - La unidad productiva está completamente llena gracias a la PCU.

- Cada módulo, compuesto por 6 unidades productivas, tiene una Unidad de Plug & Control (PCU), que tiene forma de base de expansión cerrada y está conectada a cada una de las unidades productivas (PBC) por la parte superior mediante capilares de sección estrecha, lo que permite trabajar con unidades productivas completamente llenas. La PCU tiene orificios de salida para evacuar los gases (aire restante CO<2>) y tiene dos sondas: una sonda de pH y temperatura, y otra de O<2>disuelto. Todos los módulos del reactor tiene una PCU.

[0063] Otra parte esencial del sistema es la celda o celdas (también denominadas en este documento "Fotoestado". Véase la figura 6). En este caso, habrá 4 fotoestados por reactor; se ubicarán en 4 unidades productivas distribuidas en cada reactor, y el sistema de control procesará los datos tomando como valor que determina el rendimiento un promedio de las mediciones realizadas, tanto en tiempo como para los fotoestados que forman parte del reactor. El fotoestado es un sistema de medición que permite mantener las condiciones óptimas de iluminación y concentración celular para una máxima eficiencia en la fijación de la luz suministrada al reactor. También permite una estrategia de cosecha muy similar a la de un reactor continuo, lo que facilita enormemente el diseño, la construcción y la operación de los equipos posteriores al reactor.

[0064] Cuando la medición del fotosensor identifica que la concentración del cultivo es adecuada para proceder con su cosecha, en ese momento se activa la bomba de adición de agua por una cara de la unidad productiva (del permeado de ciclos anteriores), lo que produce en consecuencia un desbordamiento simultáneo a través de la PCU. El cultivo se diluye progresivamente, de modo que la luz entra en el reactor y el fotosensor emite un aumento de voltaje. Cuando se alcanza un umbral, la bomba se detiene y el ciclo se reinicia.

[0065] Para llevar a cabo esta evaluación, el fotosensor realiza 3 tipos de mediciones utilizando tres elementos: un emisor de luz y fotosensor en forma de celda turbidométrica y un tercer fotosensor orientado externamente que evalúa la luz ambiental dispersa disponible para el reactor.

[0066] El primer tipo de medición es utilizando únicamente el fotosensor orientado dentro del cultivo, de esta manera el fotosensor evalúa la cantidad de luz real dispersa disponible para el cultivo.

[0067] El segundo tipo de medición utiliza el emisor de luz y el fotosensor opuesto midiendo la concentración celular en función de la turbidez de una manera "tradicional".

[0068] El tercer tipo de medición es utilizando el fotosensor orientado al exterior que determina la cantidad de luz dispersa disponible para que el reactor funcione.

[0069] Evaluando estas tres señales y en función del modo de operación, exterior o interior, generación de estrés o simplemente eficiencia fotosintética, el algoritmo de control determina si cosechar o no y en qué medida hacerlo mediante el mecanismo comentado anteriormente.

[0070] Esta operación permite que la unidad productiva funcione durante 5 meses de forma continua. Una vez finalizada su vida útil, se cosecha el 100% del módulo de cultivo y se reemplaza la unidad productiva. La unidad productiva se retira para su reciclaje. Inmediatamente se coloca una nueva unidad productiva y se llena con el inóculo preparado para dicho uso. La actividad de vaciado, la sustitución de la bolsa y el llenado duran menos de 3 horas por unidad (todo el módulo se cambia simultáneamente), por lo que la reducción del tiempo de inactividad por unidad productiva es mínima con respecto a su ciclo de vida.

[0071] Se cosecha según la concentración prevista, que dependerá de la especie. En la siguiente tabla se muestra la concentración prevista para cada una de las tres especies:

TABLA

[0072] Según la tasa de reproducción de cada una de las tres especies, se estima que habrá 5 ciclos de extracción por día; cada vez que se alcanza la concentración deseada (más o menos cada 4,8 h), se cosecha por desbordamiento una pequeña porción del volumen total de la unidad productiva (% de extracción por ciclo). Esta estrategia de cosecha responde a la importancia de no alterar las condiciones del cultivo en ningún momento y de mantenerlo siempre en la fase exponencial de crecimiento (minimizando la fase de adaptación). Esto se debe a que. los cultivos de microalgas no generan biomasa con la misma eficiencia independientemente de su concentración. Existen concentraciones donde la cantidad de células en división y la cantidad de luz disponible son óptimas, lo que maximiza la eficiencia de captura y, por lo tanto, la síntesis de biomasa es máxima. El objetivo es mantener el cultivo en este punto de forma constante para maximizar la producción, lo que se logra mediante pequeñas extracciones de cultivo que permiten que el número de células por ml se mantenga dentro de esta eficiencia óptima cuando la concentración del cultivo aumenta demasiado.

[0073] A medida que se reduce el volumen cosechado por ciclo, este se transfiere a un tanque intermedio de pequeño volumen (10 veces menor que el tamaño estándar en este tipo de procesos) antes de pasar al filtro. De esta manera, se minimiza el equipo necesario para el procesamiento (tanques, bombas, válvulas, tuberías, etc.). El permeado resultante de la filtración se transfiere a otro tanque que recolecta esta agua, donde se reacondiciona para su reutilización en el siguiente ciclo de crecimiento en la unidad de producción, minimizando así el consumo diario de agua de la planta. Mediante un tratamiento con luz ultravioleta, un proceso con cloro a baja concentración y una neutralización final de este cloro, se recuperan las condiciones iniciales del medio de cultivo, lo que permite su uso en el siguiente ciclo. Es importante mencionar que al trabajar con ciclos de trabajo tan reducidos, no solo se minimiza el equipo necesario, como se mencionó anteriormente, sino también el tiempo de residencia de estas aguas en el circuito. Cuanto menor sea el volumen, más rápido será el tiempo de reingreso de ese volumen en el circuito, minimizando los problemas por contaminación y por tanto el mantenimiento del agua reacondicionada.

[0074] Una vez realizada la cosecha, se inicia el procesamiento con el filtro tangencial, concentrando el cultivo aproximadamente 50 veces, hasta alcanzar una concentración de aproximadamente 75 g/l. El producto resultante es un concentrado de microalgas, pero todavía es líquido.

[0075] Este concentrado se lleva a una centrifugadora, alcanzando aproximadamente un 20 % de sólidos. Este producto ya es una pasta que debe secarse para obtener su formato final de comercialización.

[0076] La pulpa es secada en un liofilizador para minimizar la degradación durante el proceso de secado, quedando el producto seco con una humedad residual de 7% en promedio; de esta manera no se degradan los bioactivos que contienen las biomasas.

[0077] Con base en este procedimiento, la mezcla de productos mixtos en la planta consiste en 3 productos:

- Tetraselmis. Es una fuente de vitaminas, antioxidantes, omega 3, minerales y una amplia variedad de componentes funcionales muy interesantes tanto en alimentación como en cosmética.

- Espirulina, posee en su biomasa metabolitos cuya actividad biológica aporta beneficios a la salud. También para alimentación y cosmética.

- Chlorella, al igual que la espirulina, posee metabolitos de elevada actividad biológica.

[0078] La planta está ubicada en el sur de España, por lo que es necesario tener en cuenta los intervalos de trabajo de cada una de las especies; tetraselmis es una especie sensible a las altas temperaturas por lo que la zona de esta especie deberá someterse a un riguroso control de temperatura que permita trabajar siempre por debajo de 27°C en verano.

[0079] Las otras dos zonas (Espirulina y Chlorella) tendrán un sistema de control, pero mucho menos riguroso.

[0080] En todos los casos la temperatura siempre estará por encima de los 20°C para que metabólicamente haya actividad.

[0081] Todos los reactores de cada una de las 3 áreas estarán dentro de un receptáculo (a modo de invernadero) con material plástico para el control personal de cada área. Cada reactor tendrá un valor de consigna diferente.

[0082] Para este ejemplo, la iluminación será luz artificial utilizando Leds como fuente de emisión de luz, de hecho consistirá en una combinación de luces blancas (luz día, 6500K) y luces rojas (3000 K), en una proporción de 2,5:1.

[0083] Esta proporción de luces es importante porque los organismos fotosintéticos no absorben luz en todo el espectro visible, sino que su sistema de pigmentos está adaptado para captar luz en la parte azul y roja de este espectro.

[0084] Para optimizar la conversión de luz en biomasa, es necesario evitar la pérdida de energía suministrando luz en longitudes de onda que estos microorganismos no pueden utilizar (500-600 nm) y es conveniente crear un espectro mixto centrado en las zonas azul (450) y roja (660). Por ello, una combinación de LED blancos (luz diurna) y LED rojos puros es ideal para maximizar la absorción de energía por el fitoplancton.

Ejemplo 2

[0085] Instalación: Planta de producción exterior de 1 ha en Alicante. En esta ocasión, cada reactor está compuesto por unidades de producción de 10 m de longitud dispuestas linealmente (figura 10), alcanzando una longitud total de 100 m. Las líneas entre ellas están separadas 0,75 m (figura 11A-B).

[0086] La planta, además de las ha. destinadas a reactores de producción, cuenta con una nave industrial de aproximadamente 1000 m2 anexa al terreno de 1000 m2 para procesamiento y almacenaje de los productos producidos; en este ejemplo la producción será para el mercado de acuicultura.

[0087] El material que contiene el cultivo es plástico flexible (PE adecuado para la industria alimentaria y cosmética) y transparente, y está soportado por una estructura metálica (muy similar a la mostrada en el ejemplo 1). Esta, para no deformarse a lo largo de los 100 m, está formada por piezas de aproximadamente 10 m soldadas entre sí y, por supuesto, contará con refuerzos para dar rigidez a la estructura final.

[0088] Una rejilla le da rigidez al plástico que contiene el cultivo y le otorga dimensiones que definirán la eficiencia de captación de luz a la unidad productiva

Reactor:

100 m de largo x 1,2 m de altura x 7 cm de grosor

[0089] Estas unidades de producción están separadas entre sí por 0,75 m de distancia, dispuestas en paralelo entre sí. Es importante mencionar que la orientación de las unidades productivas será norte-sur para aprovechar al máximo la luz solar, al igual que en los cultivos agrícolas.

[0090] Esta planta también tiene la particularidad de estar dentro de un invernadero de polietileno de 5 metros de altura, cuya función principal es transformar la luz directa en luz difusa, aumentando así la eficiencia fotosintética del cultivo (se evitan las sombras de algunos reactores en comparación con otras y la luz se distribuye de forma homogénea). Además, este sistema de invernadero mantendrá la temperatura estable entre 22 y 27 °C durante todo el año, ya sea facilitando las corrientes de aire en el interior del invernadero y/o implementando un sistema de atemperación automatizado (bomba de calor, intercambiadores de agua caliente, humidificación, etc.). Además, el invernadero cuenta con un sistema de sombreado que minimiza el efecto de la radiación infrarroja cuando es necesario (evitando así el sobrecalentamiento del cultivo en verano).

[0091] Según esta configuración se disponen 123 líneas de reactores de 100 m de longitud cada una, lo que supone un volumen total de 885 m3.

[0092] La relación de superficie activa expuesta a la luz por unidad de volumen es de 33,33 m2/m3. Esta relación es muy alta y aún está muy por encima de las tecnologías introducidas en el estado de la técnica, lo que garantiza un rendimiento fotosintético superior a la media.

[0093] Los parámetros de trabajo utilizados en esta planta son los siguientes (para los tres productos que producirá la planta):

- Aireación 12 horas al día. 12 L/min por unidad productiva, con un compresor a una presión promedio de trabajo de 2,5 bar. Durante la noche, la aireación se detiene porque no es necesario alimentar con CO2 (no hay luz ni fotosíntesis).

- Mezclado con el aire, se introduce CO<2>desde una fuente de emisión de gases industriales de una planta cementera ubicada a 400 metros de la planta; los gases de emisión se conducen a una unidad de tratamiento que permite extraer el CO<2>(con disolvente MEA) y licuar el CO<2>. Este CO<2>se utiliza para crear una mezcla (aire CO<2>) en un tanque de mezcla, y la concentración a la que se alimenta el cultivo es del 2 % en CO<2>.

- La unidad productiva está completamente llena gracias a la PCU (ver siguiente punto)

- Cada reactor lineal tiene una longitud de 100 m (figura 1); ésta a su vez consiste en 10 unidades de 10 m de longitud cada una, y cada una de ellas dispone de una Unidad Plug & Control (PCU), que tiene la forma de una base de expansión cerrada, y que se conecta a cada una de las unidades productivas (PBC) a través de la parte superior.

[0094] mediante capilares de sección estrecha, permitiendo trabajar con las unidades productivas completamente llenas; la PCU dispone de orificios de salida para evacuar los gases (aire restante CO2) y dispone de sonda de pH yT.

[0095] Otra parte esencial del sistema es el fotoestado. El reactor (cada línea) tiene 4 fotoestados distribuidos en los 100 m; el sistema de control procesará los datos tomando como valor determinante de la acción el promedio de las 4 medidas tomadas en el mismo. Cada reactor funciona de forma independiente del resto de reactores, por lo que cada reactor tendrá su propio promedio que define la acción de ese reactor particular.

[0096] El Fotoestado no sólo es un sistema que captura información, sino que la procesa y actúa según la programación e instrucciones indicadas por el responsable de producción.

[0097] El Fotoestado funciona de la siguiente manera:

° Un fotosensor mide la radiación solar que proviene del sol.

° Un segundo fotosensor es responsable de medir la concentración celular del cultivo en cada momento. Para realizar esta medición, suele haber un emisor de luz que envía la señal y, dependiendo de la concentración de la unidad productiva (que se interpone entre el emisor y el receptor), la señal que llega al receptor es mayor o menor; cuanto menor, mayor concentración.

° Con el valor de cada uno de los fotosensores anteriores, el Fotoestado evalúa la energía disponible y la concentración del cultivo. Al integrar estas dos variables a lo largo del tiempo, el Fotoestado determina de forma robusta si el sistema ha alcanzado su límite de contribución luminosa, en el cual se pierde la productividad fotosintética óptima. Así, al integrar estas dos variables, el algoritmo interno del Fotoestado calcula una dilución parcial del cultivo con agua fresca hasta un valor de concentración predeterminado, lo que facilita que la energía que recibe el cultivo sea suficiente para mantener las condiciones óptimas de crecimiento.

° El sistema también es capaz de predecir la tasa de crecimiento y si no se alcanza el crecimiento deseado, se activará una alarma; la sensibilidad de la alarma la determina el gerente de la planta.

[0098] A modo de ejemplo, presentamos un caso específico que puede darse durante el mes de junio:

□ La irradiancia horizontal diaria del día 5 de junio en Alicante es de 6200 w/m2/día.

□ El sistema evalúa cada hora si la concentración del cultivo está por encima del valor que muestra el valor de consigna fijado por el productor.

□ Obviamente el valor de consigna cambia con las condiciones climáticas; el valor de consigna se basa en el modo de trabajo, que dependerá de la energía que llegue del sol:

° Modo 1. Por encima de 4500 Wh/m2/día

o Modo 2. Entre 3500-4500 Wh/m2/día

° Modo 3. Por debajo de 3500 Wh/m2/día

[0099] Por supuesto, los valores asignados a cada modo son manipulables por el responsable de la producción. □ Para cada modo y cada especie se cambia el valor de consigna (éste lo programa el responsable de producción y es modificable):

o Modo 1. Espirulina: 1,2 g/L

o Modo 2. Espirulina: 1 g/L

o Modo 3. Espirulina: 0,8 g/L

□ El sistema cosecha hasta que el peso seco se haya reducido en 0,1 g/L (esta también es una variable que el productor puede cambiar).

° Modo 1. Espirulina: 1,1 g/L

o Modo 2. Espirulina: 0,9 g/L

o Modo 3. Espirulina: 0,7 g/L

□ El sistema realizará mediciones cada hora para mostrar la evolución y la cantidad de luz disponible durante ese día específico, del cultivo dependiendo del modo de trabajo en cada momento. Cuando el cultivo alcanza de nuevo el valor de consigna (en este caso, 1,2 g/L), el cultivo se cosecha hasta que el valor de consigna previamente marcado baja a 1,1 g/L.

□ El sistema también contempla la posibilidad de un día con alternancia de nubes y claros. Para indicar al operador qué modo elegir cuando se alcanza el valor de consigna para proceder con su cosecha, el sistema considera todas las intensidades registradas durante ese día específi

cambia el modo de cosecha automáticamente, sino que emite una alarma que requiere el rearme (por parte del responsable) para validar el nuevo modo. De esta forma, se evitan los problemas de cambio de modalidad debido a un cambio momentáneo en la radiación. Si tenemos el caso específico en que el clima cambia de modo 1 a modo 2 y el responsable lo rearma y lo valida, si el cultivo estaba en 1,1 g/L, se cosecha rápidamente hasta llevarlo a 0,8 g/L (modo 2).

[0100] Si por el contrario estamos en modo 2 y pasamos al modo 1 porque el tiempo es mejor, ya no se cosecha a 0,8 sino a 1 g/L.

□ En este caso específico (Espirulina, Modo 1, tasa de crecimiento estimada en este modo 1 de 0,1 g/L/día), la concentración inicial se recupera en un día. Por lo tanto, cada día tenemos un ciclo de extracción de aproximadamente el 10 % del cultivo.

[0101] Se activa la cosecha y el medio fresco entra al reactor a través de la bomba de adición de agua en una cara de la unidad productiva (del ciclo anterior), lo que provoca un desbordamiento simultáneo por la cara opuesta de la PCU. Este efluente concentrado se dirige al filtro para su procesamiento. El cultivo se diluye progresivamente hasta que la célula fotovoltaica detecta que se ha alcanzado la concentración deseada. Cuando se alcanza un umbral, la bomba se detiene y el ciclo se reinicia.

[0102] Esta operación permite que la unidad productiva funcione de forma continua durante 4 meses. Una vez finalizada su vida útil, se cosecha/vacía el 100 % del módulo de cultivo. Cuando esta acción de cosecha/vaciado se realiza, cuando las microalgas se depositan en el fondo, se utiliza una válvula situada en el fondo de la unidad productiva para dicha acción de cosecha/vaciado, y la unidad productiva se reemplaza. La unidad productiva se retira para su reciclaje. Inmediatamente se coloca una nueva unidad productiva y se llena con el inóculo preparado para dicho uso. La actividad de vaciado, la sustitución de la unidad productiva y el llenado duran menos de 24 horas por unidad (se cambia un reactor completo a la vez), por lo que la reducción del tiempo de inactividad por unidad de producción es mínima con respecto a su ciclo de vida.

[0103] Según la tasa de reproducción de cada una de las tres especies, se estima que se producirá un ciclo cada 1-3 días, dependiendo de la estación y las previsiones meteorológicas. Cada vez que se alcanza la concentración deseada (24-72 h), se cosecha un pequeño porcentaje del volumen total de la unidad productiva por desbordamiento (% de extracción por ciclo). Esta estrategia de cosecha responde a la importancia de no alterar las condiciones del cultivo en ningún momento y de mantenerlo siempre en la fase de crecimiento exponencial (minimizando la fase de adaptación).

[0104] A medida que se reduce el volumen cosechado por ciclo, este se transfiere a un tanque intermedio de pequeño volumen (10 veces menor que el tamaño estándar en este tipo de procesos) antes de pasar al filtro. De esta manera, se minimiza el equipo necesario para el procesamiento (tanques, bombas, válvulas, tuberías, etc.). El permeado resultante de la filtración se transfiere a otro tanque que recolecta esta agua, donde se reacondiciona para su reutilización en el siguiente ciclo de crecimiento en la unidad de producción, minimizando así el consumo diario de agua de la planta. Mediante un tratamiento con luz ultravioleta, un proceso con cloro a baja concentración y una neutralización final de este cloro, se recuperan las condiciones iniciales del medio de cultivo, lo que permite su uso en el siguiente ciclo. Es importante mencionar que al trabajar con ciclos de trabajo tan reducidos, no solo se minimiza el equipo necesario, como se mencionó anteriormente, sino también el tiempo de residencia de estas aguas en el circuito. Cuanto menor sea el volumen, más rápido será el tiempo de reingreso de ese volumen en el circuito, minimizando los problemas por contaminación y por tanto el mantenimiento del agua reacondicionada.

[0105] Una vez realizada la cosecha, una parte del cultivo se procesa y otra se introduce en contenedores para distribuirla a empresas acuícolas cercanas que utilizan la técnica de agua verde. No se requiere secado ni estabilización si se utiliza dentro de las 24 horas posteriores a la cosecha. El cultivo a procesar se lleva a un sistema de filtración por membrana sumergida para alcanzar una concentración de 70 g/L. El producto resultante es un concentrado de microalgas, pero aún líquido. Este producto también puede llevarse directamente a los criaderos para su uso en la alimentación de artemias y alevines.

[0106] Otra parte del cultivo se concentra en una centrífuga, alcanzando aproximadamente un 25%de sólidos. Este producto, ya en forma de pasta, se seca en un liofilizador para minimizar la degradación durante el proceso de secado, dejando el producto seco con una humedad residual promedio del 10 %. De esta manera, los bioactivos que contienen biomasa no se degradan y son adecuados para su uso en acuicultura.

[0107] Con base en este procedimiento, el producto mixto producido en la planta consiste en 3 productos:

- Nannochloropsis. Es una fuente de Omega 3 (EPA) y otros ácidos grasos, vitaminas y antioxidantes.

- Espirulina, posee en su biomasa metabolitos cuya actividad biológica aporta beneficios a la salud.

- Isocrisis, fuente de omega 3 (DHA)

[0108] Dado que la planta está ubicada en Alicante, es necesario tener en cuenta los intervalos de trabajo de cada una de las especies; Isochrisis y Nannochloropsis son especies que deben trabajar siempre por debajo de 28°C, por lo que la temperatura (sobre todo en verano) ha de ser rigurosamente controlada.

[0109] La espirulina también tendrá un sistema de control pero mucho menos riguroso.

[0110] En todos los casos, la temperatura siempre estará por encima de 20°C para que no se pierda metabólicamente la eficiencia fotosintética.

[0111] Todos los reactores de cada una de las 3 áreas estarán dentro de una cabina (a modo de invernadero) con material plástico para el control personal de cada área. Cada reactor tendrá un valor de consigna diferente.

Ejemplo 3

[0112] Instalación: Planta de producción de 1 ha en Mallorca. Cada reactor está constituido por dos niveles (a diferentes alturas) superpuestos. En la figura 1 se muestra un nivel. El segundo es idéntico y se coloca en la parte superior, sostenido por las estructuras de soporte necesarias para tal función. De esta manera, el volumen se duplica (en consecuencia, una mayor productividad por unidad de superficie, si se logra asegurar suficiente energía lumínica para el correcto crecimiento del cultivo). Cada nivel está formado por unidades productivas de 10 m de longitud, dispuestas linealmente (figura 1), alcanzando una longitud total de 100 m cada una. Las líneas están separadas 1 m entre sí, tal como se muestra en la figura 2. En esta ocasión, el reactor no solo está iluminado con luz natural sino que hay una contribución de luz artificial, tal como se detallará en la descripción a continuación.

[0113] La planta, además de las ha destinadas a reactores de producción, cuenta con una nave industrial de aproximadamente 1000 m2 anexa al terreno de 1000 m2 para procesamiento y almacenaje de los productos elaborados; en este ejemplo la producción será para extracción de producto omega-3 para alimentación.

[0114] El material que contiene el cultivo es plástico flexible (PE adecuado para la industria alimentaria y cosmética) y transparente, está soportado por una estructura metálica (muy similar a la mostrada en el ejemplo 1). Entre la estructura metálica y el plástico flexible se introduce una lámina de plástico semirrígido de PMMA para proteger el plástico flexible.

[0115] Además, el sistema está constituido por piezas de aproximadamente 10 m soldadas entre sí y, por supuesto, contará con refuerzos para dar rigidez a la estructura final. En este ejemplo, los refuerzos serán más robustos que en el ejemplo 2 debido a la mayor altura del reactor.

[0116] Una rejilla le da rigidez al plástico que contiene el cultivo y le otorga dimensiones que definirán la eficiencia de captación de luz a la unidad productiva

Reactor:

100 m de largo x 1,2 m de alto x 7 cm de grosor

[0117] Estas unidades de producción están separadas entre sí por 0,5 m de distancia, dispuestas en paralelo entre sí. Es importante mencionar que la orientación de las unidades productivas será norte-sur.

[0118] A ambos lados del reactor, las tiras LED se distribuyen linealmente según la potencia total que se muestra en la tabla a continuación. Se combinará luz diurna y luz roja con una relación de 2,48. Estas luces se alimentan únicamente con electricidad de una planta fotovoltaica conectada a la planta de producción. El sistema contará con baterías y solo utilizará la energía de las baterías cuando la metereología sea tal que el fotoestado entienda que la energía que llega al cultivo es insuficiente (de noche, nublado, etc.). Una vez cargadas las baterías, el excedente se utilizará íntegramente en la iluminación, incluso si el día es totalmente soleado y el cultivo tiene suficiente energía; de esta manera, se proporcionará energía adicional que afectará la producción.

[0119] Esta planta también tiene la particularidad de estar dentro de una cubierta de PVC de 8 metros de altura con forma de banda, cuya función principal es reducir el efecto infrarrojo, aumentando así la eficiencia fotosintética del cultivo; esta cubierta mantendrá la temperatura estable entre 22 y 30 °C durante todo el año, ya sea facilitando las corrientes de aire dentro del invernadero y/o implementando un sistema de atemperación automatizado (bomba de calor, intercambiadores de agua caliente, humidificación, etc.). Además, la cubierta tiene un un sistema de sombreado que minimiza el efecto de la radiación infrarroja cuando es necesario (evitando así el sobrecalentamiento del cultivo en verano).

[0120] Según esta configuración se disponen 188 líneas de reactores de 100 m de longitud cada una, distribuidos en dos niveles (distintas alturas, uno sobre otro), lo que supone un volumen total de 2256 m3

[0121] Al igual que en los ejemplos anteriores, la relación de superficie activa expuesta a la luz por unidad de volumen es mucho mayor que el resto de sistemas de la técnica anterior.

[0122] Los parámetros de trabajo utilizados en esta planta son los siguientes (para los tres productos a producir en la planta):

- Aireación siempre que haya luz (artificial o natural). Dado que el número de horas de iluminación es variable, también lo será el número de horas de aireación; cuando no hay luz, no hay aireación (no hay luz, no hay fotosíntesis ni introducción de aire con CO2).

- Mezclado con el aire, se introduce CO<2>desde una fuente de emisión de gases industriales de un centro de producción de gas de síntesis (cuencas urbanas); los gases de emisión se consideran suficientemente limpios y solo se requiere la eliminación de gases combustibles, tales como metano, propano, etc. Este es el CO2 que se utiliza para crear una mezcla (aire CO<2>) en un tanque de mezcla, y la concentración con la que se alimenta el cultivo es del 2 % de CO<2>. - La unidad productiva está completamente llena gracias a la PCU (ver siguiente punto)

- Cada reactor lineal tiene una longitud de 100 m (figura 1); ésta a su vez consiste en 10 unidades de 10 m de longitud cada una, y cada una de ellas dispone de una Unidad Plug & Control (PCU), que tiene forma de base de expansión cerrada, y que se conecta a cada una de las unidades productivas (PBC) por la parte superior mediante capilares de sección estrecha, permitiendo trabajar con las unidades productivas completamente llenas; la PCU dispone de orificios de salida para evacuar los gases (aire restante CO2) y dispone de una sonda de pH y T.

[0123] Otra parte esencial del sistema es el Fotoestado. El reactor (cada línea) tiene 4 Fotoestados distribuidos en 100 m; el sistema de control procesará los datos tomando como valor determinante de la acción el promedio de las 4 medidas tomadas en el mismo. Cada reactor funciona de forma independiente al resto de reactores, por lo que cada reactor tendrá su promedio que define la acción de ese reactor particular.

[0124] El Fotoestado no sólo es un sistema que captura información, sino que la procesa y actúa según la programación e instrucciones indicadas por el responsable de producción.

[0125] El Fotoestado funciona de la siguiente manera:

- Un fotosensor mide la radiación solar que proviene del sol.

- Un segundo fotosensor se encarga de medir la concentración celular del cultivo en cada momento. Este fotosensor mide las emisiones de un emisor al otro lado del panel.

- Un tercer sensor mide la radiación que realmente llega al cultivo (entre reactores), ya que es necesario recordar que hay leds unidos a ambos lados de los reactores.

- Con el valor de cada uno de los fotosensores anteriores, el Fotoestado evalúa la energía que está disponible y la concentración del cultivo. Como resultado de la integración de estas dos variables a lo largo del tiempo, el Fotoestado determina si el sistema ha alcanzado su límite de contribución luminosa, en el cual se pierde la productividad fotosintética óptima de forma muy robusta. Si no hay suficiente luz, el sistema emitirá una señal para que se enciendan los LED. Si, a pesar de tener suficiente luz, el cultivo simplemente ha alcanzado el valor de consigna (concentración considerada como máxima), el algoritmo interno del Fotoestado calcula una dilución parcial del cultivo con agua dulce hasta un valor de concentración predeterminado, facilitando así que la energía que llega al cultivo sea suficiente para mantener las condiciones óptimas de crecimiento.

- El sistema también puede predecir la tasa de crecimiento y, si no se alcanza el crecimiento deseado, se activará una alarma. La sensibilidad de la alarma la determina el responsable de la planta. Esto permite detectar comportamientos biológicos anómalos en el cultivo (contaminación o estrés).

[0126] A modo de ejemplo se presenta un caso concreto para que quede claro lo comentado anteriormente:

□ El sistema evalúa cada hora si la concentración del cultivo está por encima del valor de consigna establecido por el productor responsable.

□ A diferencia del ejemplo 2, no se utilizan modos de trabajo. Según las entradas de energía, se estima la tasa de crecimiento del cultivo y se proporciona luz adicional con LED para garantizar una tasa de crecimiento mínima (0,08 g/L/día).

□ Cuando la energía entre los paneles es inferior al nivel que permite alcanzar el crecimiento de 0,1 g/L/día, los LED se encienden para alcanzar el valor deseado. Si ya lo supera, solo se proporcionará luz adicional con los LED si las baterías están al 100 % de carga.

□ La dilución será de 0,1 g/L, de forma que en 1 día se recupere la concentración inicial, de esta manera los volúmenes de extracción son bajos y se altera lo menos posible el cultivo.

□ Por lo tanto, el sistema alcanza el valor de consigna (1 g/L). Se activa la cosecha y el medio fresco entra en el reactor a través de la bomba de adición de agua en la cara de la unidad productiva (procedente del permeado de ciclos anteriores), lo que provoca un rebose simultáneo por la cara opuesta de la PCU. Este efluente concentrado se dirige al filtro para su procesamiento. El cultivo se diluye progresivamente hasta que la célula fotovoltaica detecta que se ha alcanzado la concentración deseada (0,9 g/L en este caso particular). Este valor es modificable.

□ El sistema realizará mediciones cada hora para mostrar la evolución del cultivo y actuar como se describe anteriormente.

□ El sistema contempla la posibilidad de pasar una nube en tiempo oportuno, ingresando rápidamente luz artificial, corrigiendo así la reducción de irradiancia.

[0127] Se activa la cosecha y el medio fresco entra al reactor a través de la bomba de adición de agua en una cara de la unidad productiva (del permeado del ciclo anterior), lo que provoca un desbordamiento simultáneo por la cara opuesta de la PCU. Este efluente concentrado se dirige al filtro para su procesamiento. El cultivo se diluye progresivamente hasta que la célula fotovoltaica detecta que se ha alcanzado la concentración deseada. Cuando se alcanzar un umbral, la bomba se detiene y el ciclo se reinicia.

[0128] Esta operación permite que la unidad productiva funcione de forma continua durante 8 meses. Una vez finalizada su vida útil, se cosecha el 100 % del módulo de cultivo y se reemplaza la unidad productiva. La unidad productiva se retira para su reciclaje. Inmediatamente se coloca una nueva unidad productiva y se llena con el inóculo preparado para dicho uso. La actividad de vaciado, la sustitución y el llenado de la unidad productiva dura menos de 24 horas por unidad (se cambia un reactor completo a la vez), por lo que la reducción del tiempo de inactividad por unidad de producción es mínima con respecto a su ciclo de vida.

[0129] Según la tasa de reproducción de cada una de las tres especies, se estima que se producirá un ciclo cada 1-3 días, dependiendo de la estación y las previsiones meteorológicas. Cada vez que se alcanza la concentración deseada (24-72 h), se cosecha un pequeño porcentaje del volumen total de la unidad productiva por desbordamiento (% de extracción por ciclo). Esta estrategia de cosecha responde a la importancia de no alterar las condiciones del cultivo en ningún momento y de mantenerlo siempre en la fase de crecimiento exponencial (minimizando la fase de adaptación).

[0130] A medida que se reduce el volumen cosechado por ciclo, este se transfiere a un tanque intermedio de pequeño volumen (10 veces menor que el tamaño estándar en este tipo de procesos) antes de pasar al filtro. De esta manera, se minimiza el equipo necesario para el procesamiento (tanques, bombas, válvulas, tuberías, etc.). El permeado resultante de la filtración se transfiere a otro tanque que recolecta esta agua, donde se reacondiciona para su reutilización en el siguiente ciclo de crecimiento en la unidad de producción, minimizando así el consumo diario de agua de la planta. Mediante un tratamiento con luz ultravioleta, un proceso con cloro a baja concentración y una neutralización final de este cloro, se recuperan las condiciones iniciales del medio de cultivo, lo que permite su uso en el siguiente ciclo. Es importante mencionar que al trabajar con ciclos de trabajo tan reducidos, no solo se minimiza el equipo necesario, como se mencionó anteriormente, sino también el tiempo de residencia de estas aguas en el circuito. Cuanto menor sea el volumen, más rápido será el tiempo de reingreso de ese volumen en el circuito, minimizando los problemas por contaminación y por tanto el mantenimiento del agua reacondicionada.

[0131] Una vez cosechado el cultivo, este cultivo cosechado se procesa con el fin de extraer el omega 3 contenido en la biomasa.

[0132] El cultivo a procesar es llevado a un sistema de floculación que consiste en un tanque troncocónico de 10 m3 que una vez lleno es alimentado con un floculante catiónico orgánico que permite variar la carga de las microalgas, favoreciendo que se adhieran entre sí y la tendencia a decantarse. Tras la decantación, el concentrado se recoge en el fondo del tanque (forma de cono truncado).

[0133] La biomasa resultante pasa a la etapa de extracción. La extracción se lleva a cabo en un tanque de mezcla con etanol. La mezcla total de biomasa (con agua) y etanol alcanza un grado alcohólico del 60 %. Se mezcla a 60 °C durante 1 hora y la mezcla resultante se centrifuga. Por un lado, se obtiene un extracto de etanol, agua y fracción lipídica. Por otro lado, se obtiene una biomasa húmeda con un contenido residual de lípidos.

[0134] La fracción lipídica contiene un 40% en ácido eicosopentanoico (EPA, omega 3) con respecto al resto de ácidos grasos, y eso es precisamente lo que buscamos.

[0135] La mezcla etanol agua (residual) fracción lipídica es llevada a un secador que trabaja al vacío para evitar degradar la fracción lipídica.

[0136] La fracción de etanol agua pasa a un destilador para purificar el etanol, que será utilizado nuevamente en un nuevo ciclo.

[0137] En base a este procedimiento, en base a su contenido de omega 3 (EPA), se produce únicamente Nannochloropsis, la cual se caracteriza por contener dicho omega 3.

[0138] Dado que la planta está ubicada en Mallorca, es necesario tener en cuenta los intervalos de trabajo de Nannochloropsis, ya que es una especie que debe trabajar siempre por debajo de 30°C, por lo que la temperatura (sobre todo en verano) ha de ser controlada rigurosamente.

[0139] En todos los casos la temperatura siempre estará por encima de 22°C para que no se pierda metabólicamente la eficiencia fotosintética.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Sistema para producir un producto o productos empleando microalgas, en el que dicho sistema comprende: a) medios para producir un cultivo de microalgas, comprendiendo dichos medios:

a1) una pluralidad de unidades productivas cerradas, con excepción de las salidas de gases, que comprenden el cultivo de microalgas, teniendo cada una de dichas unidades productivas una altura máxima de 2 m, en donde dicha pluralidad de unidades productivas son unidades paralelas de placa plana verticales fabricadas de material transparente;

a2) medios para generar turbulencia de un fluido gaseoso y para alimentarlo al cultivo;

a3) una estructura para dar forma y proporcionar rigidez a la unidad productiva;

a4) elementos de conexión entre las unidades productivas;

b) una unidad de control del sistema conectada a través de capilares de sección estrecha a la parte superior de la pluralidad de unidades productivas y con una pendiente de 1 a 10° sobre las mismas, que comprende una pluralidad de sondas y elementos de conexión para el vaciado y llenado por desbordamiento de dichas unidades productivas;

c) un sistema de celdas ubicado fuera de la unidad productiva y provisto de dos fotodiodos que son una celda emisora y una celda medidora/receptora, donde la unidad productiva se posiciona entre los dos fotodiodos y donde la celda emisora y la celda receptora deben estar enfrentadas, y donde dichos fotodiodos toman el control de las oscilaciones de luz dentro de la unidad productiva de manera que dependiendo de la luz que pase a través de la unidad productiva, el cultivo estará más o menos concentrado, comprendiendo además una o más celdas receptoras para medir la luz ambiental;

d) medios de iluminación artificial y/o natural;

e) medios para transformar y/o extraer dicho producto o productos que comprenden al menos uno de los siguientes: - medios para la separación mecánica;

- medios para lavar con agua;

- medios para secar;

- medios para romper las microalgas;

- medios para purificar;

- medios para extraer con o sin disolventes.

2. Sistema, según la reivindicación 1, en el que dicha b) unidad de control del sistema comprende además uno o más tubos conectados a la pluralidad de unidades productivas para vaciar dichas unidades productivas por el fondo de las mismas.

3. Sistema, según la reivindicación 1 o 2, en el que la altura de cada una de dichas unidades productivas sin apilamiento está entre 0,5 y 2 m.

4. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la distancia entre cada unidad productiva es de 2 cm a 150 cm, preferiblemente de 2 cm a 50 cm, más preferiblemente de 2 cm a 20 cm.

5. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas unidades productivas comprenden además al menos uno de:

- pellets de plástico en el interior de las unidades productivas, los cuales pueden ser desplazados por el efecto de turbulencia provocado por el aire introducido en la unidad productiva; y

- recinto para albergar varias unidades productivas

6. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas unidades productivas están fabricadas de un material plástico flexible transparente seleccionado entre PE, PP, PVC transparente, PC, PMMA o una combinación de los mismos.

7. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha estructura está fabricada de metal, hormigón o ladrillo.

8. Sistema, según la reivindicación 7, en el que dicha estructura está fabricada de metal y comprende además una capa intermedia fabricada de un material semirrígido que protege el material plástico.

9. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas sondas en b) son al menos una sonda para medir temperaturas, una sonda para medir la concentración del cultivo, una sonda para medir la concentración de nutrientes y una sonda para medir el pH; y, opcionalmente, una sonda para medir el nivel de CO<2>, una sonda para medir sólidos suspendidos, un turbidímetro, una sonda para medir la concentración celular y una sonda para medir O<2>disuelto.

10. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido gaseoso en a2) se selecciona entre aire, N<2>, CO<2>artificial, CO<2>atmosférico, gases procedentes de emisiones industriales o de procesos de fermentación o una combinación de los mismos.

11. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de iluminación artificial y/o natural se seleccionan entre:

- luz solar

- concentrador/distribuidor de luz solar, opcionalmente a través de fibra óptica,

- Leds

- tubos fluorescentes,

- difusores de luz,

- distribuidores de luz artificial, y

- una combinación de los mismos.

12. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de separación mecánica comprenden al menos uno de:

- un sistema de filtración por membrana sumergida (MBR);

- un sistema de filtración tangencial;

- medios de floculación y/o coagulación;

- medios de electrocoagulación;

- medios de centrifugación;

- medios de filtración;

- un sistema de ultrasonidos;

- medios de recompresión mecánica de vapor (MVR);

- medios de decantación.

13. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios para romper las microalgas comprenden al menos uno de:

- medios de sonicación;

- medios de congelación;

- medios de cavitación;

- medios de disrupción mecánica;

- medios de disrupción enzimática;

- medios de ósmosis.

14. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el producto o productos obtenidos con dicho sistema es un producto farmacéutico, un producto nutricional para consumo animal o humano, un producto de bebida para consumo animal o humano, un producto nutracéutico, un producto cosmético, un producto de acuicultura, un producto agrícola o un colorante.

15. Uso del sistema, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, para producir un producto a partir de microalgas.