[发明专利]用于促进托盘或光生物反应器中的藻类或微藻类生长的流体搅拌器装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于促进托盘或光生物反应器中的藻类或微藻类生长的流体搅拌器装置。术语托盘或光生物反应器，也可以指盆、发酵槽和其他适于培养藻类和微藻类的装置。本发明可应用于例如藻类、微藻类等有机体的培养，所述有机体适于或可用于生成油、生物质、生物燃料、饲料等。

背景技术

生物质作为可再生能源的用途是已知的，例如通过生物质的燃烧或者通过先气化后燃烧而产生电能、或获得能用于燃烧的油、或生产生物燃料。作为生成生物质的来源，现有技术中包括使用玉米、大豆、芥花籽（一种油菜籽）、麻风树（麻风树果）、榛实、油棕，但是最好的性能（以每单位用于培养的表面所产出的油的升数来表示）是通过采用特定、已知种类的藻类或微藻类获得，例如原始小球藻（clorella prototecoides）（其能被自养培养或异养培养）、微拟球藻（nannochloropsis）、等鞭金藻（isochrysis）（T-ISO）、四肩突四鞭藻（tetraselmis suecica）或另外还有其他藻类。

微藻类是单细胞且水生的光合植物有机体（即，其启动光合作用），其呈现出不同于大部分的绿色植物的、通常小于30μm的尺寸，其能够将太阳能或光能转化成碳水化合物或脂肪。如同所有的含氧光合作用物，微藻类靠利用水作为电子、矿物质盐的来源并利用二氧化碳作为营养物质以及利用太阳能辐射作为能量来源而生长，并且其相比于陆生植物具有明显快得多的生长期。

因此，这些微藻类特别适于吸收大气层的CO₂来生成生物燃料、净化城市以及农业-动物-工业废料并产生生物分子。在很多国家中早已商业化生产了不同品种的微藻类，并且这些微藻类用于生产食物合成者（food integrator）、饲料、颜料、脂肪酸、ω3（脂肪酸）、用于水产养殖的生物质以及废弃物的处理。

不是所有的藻类株系或微藻类株系都适于大规模培养，因此，获得合适的用于大规模培养的株系需要仔细的挑选和长期的顺应。某些蓝藻细菌（例如螺旋藻和卡拉马斯湖藻（Klamath））通常使用术语微藻类命名。藻类，经过培养和收割后，可以经历不同的工艺（例如絮凝、滗析和离心分离）以获得藻膏，在实施萃取工艺后，通过挤压或使用溶剂，获得油，其产量为每公顷用于培养所述藻类的地域上年产约15-30吨。

除了油之外，还可以以每年每公顷60-90吨数量级的量由可用于获得饲料、生物汽油或其他产品的藻类萃取板状物（panels）。对于微藻类的培养而言，在开放空间中使用培养托盘是已知的，该培养托盘包括装满水的大托盘，待被培养的微藻类存在于所述托盘中，所述托盘直接暴露在太阳光线中。所述托盘具有大的表面积、适中的深度（由于光线难以穿透生长微藻类的那一层，因此通常该深度自表面起不大于2cm），并且所述托盘通常设有机械螺旋桨，所述螺旋桨布置在所述托盘的某一部分，从而使得微藻移动并且还可使得所述微藻存在于更深的深度处，以周期性地生长至水表面。已知的托盘不贵，但是其存在一些缺陷，例如产率有限，占据面积大（尽管其面积小于其他植物品种所占据的面积），需要放置在气候适宜的地域中，难以保持接近最优值的培养参数，可能会被污染，可能会产生害虫。已知的用于培养藻类和微藻类的可替代方案由如下组成：使用通常具有透明壁、含水和藻类或微藻类的光生物反应器（即，容器或近似的环形体、大致呈管状），所述藻类或微藻类可以在最优的培养条件下培养并且采用受控且最优的化学-物理和生物参数。

在这样的培养系统中，除了足够的照射条件之外，必须控制温度以保证藻类质量的充分转移，并且减小污染。所述光生物反应器可以设有用于控制并保持最优培养参数的各种装置，例如自动控制系统、用于循环水的泵、过滤器等。

不同类型的光生物反应器是已知的，其可以为例如扁平板、水平管、斜管、螺旋体等等。例如，板状光生物反应器由矩形接收器组成，所述接收器为竖直布置，其宽度在1至5cm之间，其由玻璃或树脂玻璃制成，在该光生物反应器中，通过通常经由设置在下游的特定管道引入的空气流使所述藻类保持为悬浮的形式，并且从上方收集所述藻类。

也由于因有更多的藻类的表面暴露在太阳能辐射下以及可以实现对培养过程的自动控制而导致的更杰出的光合作用性能，使得光生物反应器可以实现更大的产率（以藻类和微藻类的培养产率来表示）；而且，所述光生物反应器对环境的影响也更小，它们可以设置在更多的地理环境中，并且其占据的空间比处在开放式空间中的托盘小得多。