PL219036B1 - Fotobioreaktor do produkcji biomasy zwłaszcza z glonów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest fotobioreaktor do produkcji biomasy zwłaszcza z glonów, w którym wykorzystywane są promienie słoneczne. Fotobioreaktory są fermentorami, w których hoduje się drobnoustroje fototropowe, takie jak glony, bakterie cyjanowe i bakterie purpurowe, i w których także umożliwia się wzrost i rozmnażanie tych komórek lub intensyfikację produkcji rożnych substancji za pomocą komórek fototropowych.

Takie fotobioreaktory, mające przestrzeń reakcyjną z materiału przepuszczalnego dla światła.

Z opisu patentowego PL 191853 znany jest fotobioreaktor mający przestrzeń reakcyjną z materiału przepuszczalnego dla światła, która ma rozwinięcie powierzchni większe niż prostopłaszczyznowa, okrywająca powierzchnia objętości. W tym bioreaktorze przestrzeń reakcyjna oprócz zwiększonej powierzchni posiada wyposażenie nadające burzliwość przepływowi strumienia, którą można osiągnąć przez zastosowanie geometrii przestrzeni reakcyjnej. Burzliwy przepływ strumienia można ponadto uzyskać przez wbudowanie mieszaczy (łamaczy strumienia).

Z opisu patentowego EP 1996932584 znany jest rotacyjny słoneczny fotobioreaktor do produkcji biomasy.

Fotobioreaktor według wynalazku wykonany jest w kilku wersjach różniących się kształtem. W pierwszej wersji ma kształt stożka i jest wyposażony w napęd wprawiający go w ruch obrotowy. W innej wersji posiada ramę składającą się z kilku równo ułożonych pionowych podpór i łączących pionowych rozporek, w których osadzony jest obrotowo cylindryczny korpus wyposażony w urządzenie napędowe. Jeszcze w innej wersji fotobioreaktor wyposażony jest w umieszczone promieniowo półkoliste płyty z kanałami, w których przemieszczają się glony.

Istotą wynalazku jest fotobioreaktor do produkcji biomasy, zwłaszcza z glonów, zawierający podstawę i powłokę wykonaną z materiału przepuszczającego promienie świetlne, zaopatrzoną u góry w wylot tlenu O2, połączony od spodu przewodami do przemieszczania biomasy, wyposażonymi w pompy oraz przewodem dostarczającym dwutlenek węgla CO2 z saturatora ze zbiornikiem do przechowywania wodnej zawiesiny glonów, wyposażonym w mierniki oraz regulatory temperatury i odczynu pH, i połączonym przewodem z dozownikiem substratu zawierającym odżywkę a ponadto zaopatrzony w odbłyśniki usytuowane po stronie przeciwnej do źródła światła, charakteryzujący się tym, że powłoka ma kształt czaszy kulistej z obrzeżem zamocowanym szczelnie do podstawy a w środku tej czaszy, w podstawie osadzona jest pionowo dysza ze szczelinami wypływowymi, którymi do przestrzeni reakcyjnej dostarczana jest zawiesina glonów wraz z pożywką.

Dysza jest osadzona obrotowo i jest wyposażona w urządzenie napędowe, przez co istnieje możliwość regulacji jej prędkości obrotowej a tym samym regulacji czasu wypływu substratów i przebywania wewnątrz przestrzeni reakcyjnej a ponadto ma w przekroju poprzecznym kształt gwiazdy natomiast szczeliny wypływowe są usytuowane promieniowo względem środka dyszy.

Korzystnie jest gdy szczeliny wypływowe są usytuowane mimośrodowo względem środka dyszy, przez co, osadzona obrotowo dysza zostaje wprawiona w ruch obrotowy bez potrzeby instalowania urządzenia napędowego.

Szczeliny wypływowe są w części, zwłaszcza dolnej, przysłonięte, przez co uzyskuje się równomierny wypływ strumienia na całej wysokości dyszy. Korzystnie jest, gdy wysokość dyszy „h” jest nie większa niż 4/5 wysokości „H” czaszy powłoki, przez co strumienie wypływające z górnych części szczelin wylotowych swobodnie rozbryzgują się w przestrzeni reakcyjnej a nie uderzają na wewnętrzną ścianę powłoki. Fotobioreaktor wyposażony jest w odbłyśnik, o postaci heliostatu. Powłoka wykonana jest ze szkła lub pleksiglasu lub folii ETFE. (folia - etylen tetrafluoroetylen) ale mogą być użyte inne tworzywa przepuszczające promienie słoneczne.

Fotobioreaktor według wynalazku pozwala na dystrybucję wodnej zawiesiny wraz z glonami i substancjami odżywczymi w postaci strumieniowo-kurtynowej z obrotowymi kurtynami. Zapewnia to, że w całej przestrzeni reakcyjnej, niezależnie od miejsca w fotobioreaktorze osiągnięta jest jednakowo wysoka aktywność fotosyntezy. Uzyskana powierzchnia optymalnej fotosyntezy jest wielokrotnie większa niż w innych fotobioreaktorach.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schematycznie całe urządzenie,

Fig. 2 przedstawia przekrój wzdłużny przez czaszę fotobioreaktora,

Fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny przez dyszę ze szczelinami odchodzącymi promieniście,

PL 219 036 B1

Fig. 4 przedstawia przekrój poprzeczny przez dyszę ze szczelinami odchodzącymi mimośrodowo.

P r z y k ł a d wykonania

Fotobioreaktor do produkcji biomasy z glonów zawiera podstawę 1 i powłokę 2 wykonaną ze szkła. W górnej części powłoki 2 znajduje się wylot 3 tlenu O2. Fotobioreaktor połączony jest od spodu przewodami 4 do przemieszczania biomasy 11 ze zbiornikiem 8 do przechowywania wodnej zawiesiny glonów. Przewody 4 wyposażone są w pompy 5 a biomasa doprowadzana jest do wnętrza czaszy wlotem 17 i kierowana jest następnie do osadzonej obrotowo w środku 16 czaszy kulistej dyszy 15, która w przekroju poprzecznym ma kształt gwiazdy i do szczelin wypływowych 19. Szczeliny wypływowe 19 usytuowane są mimośrodowo względem środka dyszy 15. Wysokość dyszy „h” wynosi 3/5 wysokości „H” czaszy powłoki. Z wnętrza fotobioreaktora biomasa odprowadzana jest wylotem 18. Do wnętrza czaszy oraz do zbiornika 8 dostarczany jest ponadto przewodem 6 dwutlenek węgla CO2 z saturatora 7. Zbiornik 8 wyposażony jest w miernik i regulator 9 temperatury oraz miernik i regulator 10 odczynu pH. Do zbiornika 8 doprowadzony jest przewodem 12 dozownik 13 substratu zawierający odżywkę. Po stronie przeciwnej do źródła światła, znajduje się odbłyśnik 14, który ma postać heliostatu.

Claims (9)

1. Fotobioreaktor do produkcji biomasy, zwłaszcza z glonów, zawierający podstawę i powłokę wykonaną z materiału przepuszczającego promienie świetlne, zaopatrzoną u góry w wylot tlenu O2, połączony od spodu przewodami do przemieszczania biomasy, wyposażonymi w pompy oraz przewodem dostarczającym dwutlenek węgla CO2 z saturatora ze zbiornikiem do przechowywania wodnej zawiesiny glonów wyposażonym w mierniki oraz regulatory temperatury i odczynu pH, i połączonym przewodem z dozownikiem substratu zawierającym odżywkę a ponadto zaopatrzony w odbłyśniki usytuowane po stronie przeciwnej do źródła światła, znamienny tym, że powłoka (2) ma kształt czaszy kulistej z obrzeżem zamocowanym szczelnie do podstawy (1) a w środku (16) czaszy, w podstawie (1) osadzona jest pionowo dysza (15) ze szczelinami wypływowymi (19).

2. Fotobioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że dysza (16) posiada napęd.

3. Fotobioreaktor według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dysza (15) jest osadzona obrotowo.

4. Fotobioreaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że szczeliny wypływowe (19) są w części przysłonięte.

5. Fotobioreaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że wysokość dyszy „h” jest nie większa niż 4/5 wysokości „H” czaszy powłoki (2).

6. Fotobioreaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że dysza (15) ma w przekroju poprzecznym kształt gwiazdy a szczeliny wypływowe (19) są usytuowane promieniowo względem środka dyszy (15).

7. Fotobioreaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że szczeliny wypływowe (19) są usytuowane mimośrodowo względem środka dyszy (15).

8. Fotobioreaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienny tym, że odbłyśnik (14) ma postać heliostatu.

9. Fotobioreaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, znamienny tym, że powłoka (2) wykonana jest ze szkła lub pleksiglasu lub folii ETFE.