[发明专利]用于光生物反应器的模块和相关的光生物反应器

说明书

本发明涉及一种光生物反应器模块(10)，其适于与相同的相邻模块(10)组装，所述光生物反应器模块(10)包括：‑面板(1)，其具有第一面(11)和与第一面(11)相对的第二面(12)，所述第一面(11)与相邻面板(1)的第二面(12)界定适于在所述模块(10)已组装时容纳培养基的空腔(14)，所述空腔(14)具有包括于1毫米与2厘米之间的厚度(e)，以及‑气体注入装置(2)，其适于将气泡注入到容纳于所述空腔(14)中的培养基中，使得所述气泡沿所述面板(1)的所述面(11、12)上升。

技术领域

本发明涉及一种用于生产悬浮在水中的光合微生物的系统。

背景技术

光生物反应器是一种生产悬浮在水中的光合微生物的系统，所述光合微生物为例如多细胞植物、配子体等小植物、光合细菌、蓝细菌、真核微藻、孤立大型藻类细胞和藓类原丝体。

这种生产包括光照下在水性培养基中培养，最常见的是克隆。以连续步骤进行扩增直到高达数百立方米的工业体积，其中一个步骤的体积用于接种下一体积。为了收获微生物群体并确保生物质生产，可以每天部分更新(连续培养)或完全更换(分批培养)每个步骤的体积。这些步骤对应于越来越大体积的光生物反应器。

光合微生物仅在它们接收大于最小辐照度Gc的一定量的光能(称为辐照度)时才产生生物质。然而，由于藻类培养物是衰减光的吸收介质，因此光随着培养物的厚度按照指数规律减少。

为了提高培养系统的生物质生产率，增加光能的供应和/或对于给定的照明表面减少培养体积(即，增加被照明的比表面)是可取的。因此，通常将培养体积的生产率(即体积生产率)与被照射表面的生产率(即表面生产率)区分开。

为了能够在上述步骤期间改变光生物反应器的体积，并使微生物所接受的辐照度标准化，Toshihiko Kondo的文献“Efficient hydrogen production using a multi–layered photobioreactor and a photosynthetic bacterium mutant with reducedpigment”(使用多层光生物反应器和具有减少的色素的光合细菌突变体的有效制氢)提出了稀释强入射光并使其在反应器中均匀扩散的多层光生物反应器。可将层逐渐加至光生物反应器以允许改变光生物反应器的体积。

然而，基于这种原理设计的系统面临一个主要的限制，即在照明壁上形成沉积物(称为生物膜)的趋势，这随着时间的推移降低了反应器体积中的光强度，并因此降低了生产效率。当培养物厚度(即，光板之间的距离)小时，这种现象更显著。由于比照明表面积的增加，培养基的限制以及生物质浓度实际上增加了，这导致更高的体积生产率。

为了避免生物膜形成，已经提出将机械清洁装置插入到容纳培养基的空腔中，但是这种清洁装置与薄的空腔不兼容。因此，在实践中，培养物厚度必须至少为几厘米，通常大于1cm，这不能获得高体积生产率。

最后，根据浸没式照明板的原理设计的这些系统具有低的体积生产率和强的结垢倾向。

在允许高体积生产率的技术方面，一个例子是文献FR2950899，其记载了一种光生物反应器，包括在溶液流过的倾斜方向上倾斜平均斜度的照明面板。这使得可以获得几毫米的最小厚度，因此获得高的体积生产率。因此，照明面板不与培养物接触，这防止了生物膜。然而，这种解决方案与带有内部照明的模块式光生物反应器不相容。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种方案，其允许改变光生物反应器的体积，同时保持生物质的强化且有效的批量生产。

在本发明的上下文中，通过一种适于与相同的相邻模块组装的光生物反应器模块来实现此目的，所述光生物反应器模块包括：

-面板，其具有第一面和与第一面相对的第二面，所述第一面与相邻面板的第二面界定适于在所述模块已组装时容纳培养基的空腔，所述空腔具有包括于1毫米与2厘米之间的厚度，以及