[发明专利]用半渗透膜大规模养殖海微藻的光生物反应器

说明书

技术领域

相关申请的交叉参考

本申请要求2008年12月3日提交的韩国专利申请No. 10-2008-0121700的优先权及全部由其带来的利益，该申请的内容整体包括在本文中作为参考文献。

本公开涉及用于大量养殖海微藻的光生物反应器。

背景技术

最近，由于功能的多样性而对光合成微生物或微藻有日益增加的兴趣。另外，对于光合成微生物或微藻的研究在各个不同领域进行了探索。在研究中积极地使用微藻来减少近年来由于环境污染如全球变暖而变成注意的对象的二氧化碳。此外，将微藻用于与生产生物能如生物柴油、生物乙醇、及氢气有关的研究中，该生物能作为摆脱矿物燃料制备连续的能源而处于注意的中心。

然而，必需在高浓度下大量养殖微藻，以便用微藻相当大量地除去二氧化碳并大量生产有用的产品如生物能。因此，肯定需要与建造大规模养殖设备有关的技术。

在相关技术中，利用具体各种不同形状并安装在室内空间中的光生物反应器作为用于养殖微藻的养殖设备。光生物反应器用玻璃如昂贵的耐热玻璃（pyrex）形成，该耐热玻璃增加透光度并用于巴氏灭菌或其应用材料。另外，光生物反应器包括人工照明装置。因此，将投入更多的资金和技术来制造光生物反应器，且在制成光生物反应器之后需要很多费用来维护/修理和操作光生物反应器。为扩大光生物反应器的规模要花很多费用，且另外，由于光生物反应器需要宽阔空间，所以光生物反应器涉及空间限制。而且，应供应和定期更换用于养殖微藻的培养基。另外，应清除微藻生长时所产生的排泄物和干扰海微藻的生长的代谢物。也就是说，有制造成本增加和发生空间限制的局限性。此外，需要用于管理和操作光生物反应器的人力、设备和费用。

因此，当考虑到首先保证商业大量养殖的经济适用性很重要时，扩大光生物反应器的规模时要花很多费用来制造及维护/修理光生物反应器。此外，使用其中需要宽阔空间的相关技术光生物反应器养殖微藻及与照明装置的操作、培养基的制备、和更换培养基有关的操作费用包括实际上对商业上大量养殖微藻不合适的方式（其中考虑经济适用性），即使微藻的养殖适用于其作为研究对象的小规模养殖。然而，尽管光生物反应器适用于生产昂贵的产品如药物补给品、试剂、高品质化学药品、和保健食品补充剂，光生物反应器也不是商业大规模养殖廉价产品（其中经济适用性很重要）如生物能的实际合适的方式。

如上所述，与费用和空间有关的限制可以起难以利用微藻来生产包括生物能的有用产品或除去二氧化碳的绊脚石的作用。因此，迫切需要开发研究价廉而方便地大量养殖微藻的养殖技术。

发明内容

本公开提供一种用半渗透膜方便而经济地大量养殖海微藻的光生物反应器，该光生物反应器以低成本制造且没有空间限制，且另外，在不生产、供应、和更换培养基的情况下大大减少了操作光生物反应器所需的人力和费用。

按照示例性实施例，用半渗透膜大量养殖海微藻的光生物反应器浮动式安装在水平面上或浸没在距水面预定深度处，以便大量养殖隔离的海微藻，该光生物反应器包括：用半渗透膜形成的养殖袋，海水能穿过该半渗透膜流出但防止海微藻透过，而养殖袋配置成用于容纳海微藻的三维式养殖空间；和浮动装置，该浮动装置连接到养殖袋上以便把养殖袋设在海平面附近，因而使养殖袋暴露于日光下。

光生物反应器还可以包括设置在养殖袋内部或外部的形状保持构架，以便保持养殖袋的三维形状。

养殖袋和浮动装置可以通过至少一根其长度可调节的绳索相互连接，养殖袋还可以包括连接到养殖袋的下部的重锤，且养殖袋可以通过绳索的长度调节和重锤调节在海水中的深度。

光生物反应器还可以包括连接到养殖袋的下部的供气管；而供气装置配置成通过供气管将外部空气供应到养殖袋中，其中海微藻由于气泡的混合操作而可以均匀地分布在养殖袋内部。

养殖袋可以具有倒锥形形状、软协调（flexible tune）形状、和袋形状的其中之一形状，而供气管和重锤可以连接到养殖袋的顶尖上。

养殖袋可以充满用于供应二氧化碳的废气或用于供应氮源的废有机物，且充入养殖袋中的废气或废有机物可以被半渗透膜贮存在养殖袋中，而不排放到大海中。

养殖袋可以具有垂直圆筒形形状的上部和倒锥形形状的下部，而供气管和重锤可以连接到下部的倒锥形形状的顶尖上。

养殖袋可以设置多个，且多个养殖袋可以垂直地排列，及其中光生物反应器可以包括至少一个连接到一个或多个养殖袋（包括最下面养殖袋）上的重锤。