Biorreactor con un revestimiento de silicona.

Biorreactor producido a base de un material escogido entre el conjunto que se compone de un vidrio,

un poli(metacrilato de metilo), un poliéster, un policarbonato, una poliamida, un poliestireno, un polietileno, un poli(cloruro de vinilo), un acero y un acero inoxidable, para la cultivación de organismos fotótrofos en un medio de cultivación acuoso, cuyas piezas o partes del reactor, que entran en contacto con el medio de cultivación, están revestidas, total o parcialmente, con una capa de silicona, teniendo la superficie de la capa de silicona un ángulo de contacto con el agua de por lo menos 100°.

Biorreactor con un revestimiento de silicona

El invento se refiere a un biorreactor, que está provisto de un revestimiento inhibidor de la vegetación, a un procedimiento para el equipamiento de biorreactores con un revestimiento inhibidor de la vegetación, asi como a la utilización de unas siliconas para el equipamiento de biorreactores con un revestimiento inhibidor de la vegetación.

El problema planteado por una cultivación rentable de microorganismos fotótrofos (microalgas, cianobacterias, bacterias púrpuras) a gran escala técnica no ha sido resuelto hasta ahora debido a las problemáticas del abastecimiento con luz, de la conducción y realización monoséptica del cultivo así como del aumento de la escala. Un sistema patrón universal para la cultivación de microorganismos fotótrofos a la gran escala técnica no está a disposición hasta ahora. Entre varios múltiplos de 1. representantes de los microorganismos fotótrofos hoy en día se producen en grandes cantidades solamente algunas pocas docenas, siendo producidos éstos en la mayoría de los casos en unos sistemas abiertos, no exentos de contaminaciones. Las condiciones de cultivación de los microorganismos fotótrofos, que son producidos a la escala piloto (experimental) en unos reactores cerrados, no pueden ser mantenidas constantes hasta la fecha a lo largo de un prolongado período de tiempo, puesto que los microorganismos fotótrofos, que se forman en una fase de cultivación, se depositan junto a las paredes de los reactores, lo que conduce a unas fluctuaciones de la cantidad de luz que se incorpora en el medio de cultivo así como a una mezcladura a fondo inconstante del medio de cultivo. Las deposiciones de algas son provocadas con frecuencia durante la cultivación por unas condiciones estresantes (p.ej. por una cizalladura), cuyas causas pueden ser unas condiciones incontroladas de crecimiento (p.ej. la luz, la temperatura en el caso de unos reactores de cuba abierta [en inglés "Open-Pond"] así como en el caso de unos reactores cerrados) de los microorganismos o la inducción de la producción de unos materiales valiosos por los organismos fotótrofos (p.ej. astaxantina, beta- carotina).

A partir del documento de solicitud de patente internacional WO 28/5519 A2 se conoce un fotobiorreactor cerrado para la cultivación de algas. Como materiales se emplean un vidrio o unos materiales sintéticos tales como un polietileno, un PET o un policarbonato. En el documento de solicitud de patente alemana DE 1 25 25 118 A1 se describe el desprendimiento de microorganismos con respecto de las superficies de biorreactores mediante ultrasonidos. En los documentos de solicitudes de patentes de los EE.UU. US 23/73231 A1 y US 27/48848 A1, las deposiciones se eliminan con ayuda de unos medios mecánicos, por ejemplo con unos cepillos. En este caso se trata de unos procedimientos relativamente costosos, que no son escalables (aumentables de escala) de una manera arbitraria. En el documento DE 44 16 69 A1 se recomienda proveer de una superficie lisa a unas fibras conductoras de la luz, que se emplean para la iluminación de los biorreactores. El documento US 28/311649 A1 propone aumentar la velocidad de circulación del medio que contiene las algas en unos biorreactores tubulares, con el fin de evitar la deposición de las algas. En este contexto resulta desventajoso el hecho de que los parámetros de la cultivación ya no son ajustables independientemente, en lo que respecta a la velocidad de circulación.

En el documento WO 28/132196 A1 se recomiendan unos copolímeros que se reticulan que están constituidos a base de poliórganosiloxanos y polioxialquilenos como un revestimiento contra las incrustaciones (en inglés anti- fouling) en el sector marino, en particular para el revestimiento de un metal o respectivamente de un hormigón, por ejemplo, en cascos de barcos, boyas y plataformas petrolíferas marinas, Además, en esta publicación se discuten el documento de patente británica GB 1371, que describe el revestimiento de cascos de barcos con unas resinas de siliconas para la evitación de la vegetación, y el documento de patente de los EE.UU. US 372778, que describe el revestimiento de cascos de barcos con un caucho de silicona. A partir del documento WO 28/132196 A1 se puede deducir que en ambos casos solamente se consigue una eficaz evitación de la vegetación con una relativamente alta velocidad de circulación junto al casco de barco. Para la evitación de la infestación sobre unas construcciones subacuáticas, en el documento WO 1/94487 A2 se recomienda disponer unas redes poliméricas interpenetrantes (en inglés "Interpenetrating Polymer Networks") que están constituidas sobre la base de unas siliconas terminadas con silanoles y de unos siloxanos funcionalizados con alcoxi, en común con dos agentes separables, de los que por lo menos uno ha sido injertado sobre la matriz de vidrio. Los revestimientos de siliconas son descritos en este documento como inestables en un entorno marino, con la desventaja de que el revestimiento tiene que ser renovado con frecuencia. En la cita bibliográfica Biofouling [Incrustación biológica], 27, 23(1), 55-62, se recomienda aplicar unas capas de pintura aplicadas contra las incrustaciones, que están constituidas sobre la base de una silicona, sobre cascos de barcos en determinados modelos. Las capas de pintura aplicadas, que contienen solamente unas siliconas, son descritas como no inherentemente inhibidoras de la vegetación. En el documento WO 28/145719 A1 se emplean unas piezas moldeadas transparentes de materiales sintéticos con LEDs (acrónimo del inglés "light emitting diode" = diodo emisor de luz) para la iluminación de los fotorreactores. De manera preferida, para esto se utilizan unas piezas moldeadas, en las que los LEDs están encerrados en un cuerpo moldeado de silicona.

En el documento US 27/48859 A1 se describe un fotobiorreactor, cuyos tubos están provistos por su lado interno de un revestimiento hidrófobo contra las incrustaciones.

Ante este antecedente, subsistía la misión de mejorar a unos biorreactores destinados a la cultivación de microorganismos en el sentido de que se evite ampliamente la infestación con microorganismos junto a las piezas o partes del reactor, que entran en contacto con el medio de cultivación, y de que una vegetación, que ha aparecido eventualmente, pueda ser eliminada sin un elevado gasto. La solución del problema no debería influir negativamente sobre la calidad del producto, debería ser aumentable de escala, y debería ser empleable de una manera universal Independientemente de los parámetros del proceso que se requieren para la cultivación.

Es un objeto del invento un biorreactor para la cultivación de organismos fotótrofos en un medio acuoso de cultivación, cuyas piezas o partes del reactor y/o estructuras internas del reactor, que entran en contacto con el medio de cultivación, están revestidas, total o parcialmente, con una capa de silicona, teniendo la superficie de la capa de silicona un ángulo de contacto con el agua de por lo menos 1°.

El biorreactor se adecúa para la cultivación de unos macro- o microorganismos fotótrofos. Por el concepto de "organismos fotótrofos" se designan en este caso los que necesitan para el crecimiento luz y dióxido de carbono, o eventualmente todavía otra fuente de carbono. Ejemplos de unos macroorganismos fotótrofos son unas macroalgas, unas plantas, unos musgos y unos cultivos de células vegetales. Ejemplos de unos microorganismos fotótrofos son unas bacterias fotótrofas, tales como las bacterias púrpuras y unas mlcroalgas fotótrofas inclusive las clanobacterlas. De manera preferida, el biorreactor sirve para la cultivación de unos microorganismos fotótrofos, de manera especialmente preferida para la cultivación de unas microalgas fotótrofas.

En el caso del biorreactor se puede tratar de un reactor cerrado o de un reactor abierto, en cada caso con un diseño de forma arbitrario. En el caso de los reactores abiertos pueden pasar a emplearse, por ejemplo, unas tinas o las denominadas "open ponds" (cubas abiertas) o "raceway ponds" (cubas de circuito de carreras). Como biorreactores se prefieren unos reactores cerrados. En el caso de los biorreactores cerrados se puede tratar, por ejemplo, de unos biorreactores de placas, unos biorreactores tubulares, unos biorreactores de columnas (de burbujas) o unos biorreactores de mangueras. Los biorreactores de placas se componen de unas placas que tienen una forma paralelelipédica, dispuestas vertlcalmente o Inclinadas, estando unido un gran número de placas para formar un sistema de reactores de mayor tamaño. Los biorreactores tubulares se componen de un sistema de tubos, que puede estar dispuesto vertical- u horlzontalmente o en unos ángulos arbitrarios entre estas posiciones,... [Seguir leyendo]

1. Biorreactor producido a base de un material escogido entre el conjunto que se compone de un vidrio, un poli(metacrilato de metilo), un poliéster, un policarbonato, una poliamida, un poliestireno, un polietileno, un poli(cloruro de vinilo), un acero y un acero inoxidable, para la cultivación de organismos fotótrofos en un medio de cultivación acuoso, cuyas piezas o partes del reactor, que entran en contacto con el medio de cultivación, están revestidas, total o parcialmente, con una capa de silicona, teniendo la superficie de la capa de silicona un ángulo de contacto con el agua de por lo menos 1°.

2. Biorreactor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el biorreactor es un reactor cerrado.

3. Biorreactor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el biorreactor es un biorreactor de placas, un biorreactor tubular, un biorreactor de columna (de burbujas) o un biorreactor de mangueras.

4. Biorreactor de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado por que el biorreactor se produce a base de unos materiales transparentes o translúcidos.

5. Biorreactor de acuerdo con la reivindicación 1 hasta 4, caracterizado por que las piezas o partes del reactor son revestidas con una capa de silicona transparente o translúcida.

6. Biorreactor de acuerdo con las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado por que la capa de silicona contiene una o varias siliconas escogidas entre el conjunto que se compone de unos elastómeros de siliconas que se reticulan por condensación, unos elastómeros de siliconas que se reticulan mediante una reacción de adición, unos polímeros híbridos de siliconas, unas resinas de siliconas así como unos geles de siliconas.

7. Procedimiento para el equipamiento de biorreactores con un revestimiento inhibidor de la vegetación, realizándose que el biorreactor, junto a las piezas del reactor que entran en contacto con el medio de cultivación, es revestido, total o parcialmente, con una capa de silicona y la superficie de la capa de silicona tiene un ángulo de contacto con el agua de por lo menos 1°.

8. Utilización de unas siliconas, cuyas superficies, al ser aplicadas como una película, tienen un ángulo de contacto con el agua de por lo menos 1°, para el equipamiento de unos biorreactores con un revestimiento inhibidor de la vegetación.