FOTOBIORREACTOR.
Fotobiorreactor, del tipo que comprende: un circuito de canalizaciones por las que circula un medio fluido con al menos un tipo de organismo vivo fotosintético,
exponiendo dicho circuito al medio fluido a una fuente lumínica; un sistema de aportación de CO{sub,2}; una zona de extracción de oxígeno del medio fluido; un sistema de aportación de nutrientes (sales minerales), caracterizado porque el circuito comprende: un primer y un segundo canales receptores a los cuales el medio fluido presenta una superficie libre, estando las superficies de dicho primer y segundo canales receptores situadas a la misma altura, un conjunto de tubos transparentes que conectan al primer y segundo canales receptores entre sí, y al menos, un impulsor de líquido dispuesto de tal manera que impulse el líquido del primer al segundo canal receptor a través de un subconjunto del conjunto de tubos
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200803197.
Solicitante: RIPOLLES ROMEU,JUAN LUIS
MENA MAS,JACINTO FERNAND.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: TARRAGONA.
Inventor/es: RIPOLLES ROMEU,JUAN LUIS, MENA MAS,JACINTO FERNAND.
Fecha de Solicitud: 10 de Noviembre de 2008.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 30 de Abril de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C12M1/06B
- C12N1/12 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN; PROPAGACION, CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › C12N 1/00 Microorganismos, p.ej. protozoos; Composiciones que los contienen (preparaciones de uso médico que contienen material de protozoos, bacterias o virus A61K 35/66, de algas A61K 36/02, de hongos A61K 36/06; preparación de composiciones de uso médico que contienen antígenos o anticuerpos bacterianos, p. ej. vacunas bacterianas, A61K 39/00 ); Procesos de cultivo o conservación de microorganismos, o de composiciones que los contienen; Procesos de preparación o aislamiento de una composición que contiene un microorganismo; Sus medios de cultivo. › Algas unicelulares; Sus medios de cultivo (como novedades vegetales A01H 13/00).
Clasificación PCT:
- C12M1/06 C12 […] › C12M EQUIPOS PARA ENZIMOLOGIA O MICROBIOLOGIA (instalaciones para la fermentación de estiércoles A01C 3/02; conservación de partes vivas de cuerpos humanos o animales A01N 1/02; aparatos de cervecería C12C; equipos para la fermentación del vino C12G; aparatos para preparar el vinagre C12J 1/10). › C12M 1/00 Equipos para enzimología o microbiología. › con agitador, p. ej. con agitador de turbina.
- C12N1/12 C12N 1/00 […] › Algas unicelulares; Sus medios de cultivo (como novedades vegetales A01H 13/00).
Fragmento de la descripción:
Fotobiorreactor.
La presente invención hace referencia a un fotobiorreactor. En particular, la presente invención hace referencia a un fotobiorreactor apto para la producción masiva de biomasa de microalgas y/o cianobacterias, si bien la invención no queda necesariamente limitada a esta aplicación.
Los cultivos de microalgas y/o cianobacterias pueden destinarse a la producción de biocombustibles, productos alimentarios, piensos, fertilizantes orgánicos o productos farmacéuticos.
Dado el alto coste de los combustibles fósiles y la creciente preocupación por su negativo impacto ambiental, en especial su influencia en el cambio climático, existe un creciente interés por el uso de los denominados biocombustibles, como el biodiesel y el bioetanol. Hasta el momento, estos biocombustibles son obtenidos a partir de especies vegetales tradicionales oleaginosas o azucaradas, de alto coste y muy bajo rendimiento, lo que impacta negativamente en los mercados de alimentación humana y animal, provocando alzas de precios y otros graves problemas.
Aunque existe la tecnología para transformar dicha biomasa vegetal en biodiesel o bioetanol, no se dispone de suficiente tierra de cultivo ni del agua dulce para riego necesarias para sustituir la ingente cantidad de combustibles fósiles empleada en el transporte.
Una de las soluciones que se estudian en la actualidad para paliar el problema de los combustibles es la producción de biocombustibles a partir de microalgas y cianobacterias. Existe la posibilidad teórica de cultivar masivamente estos microorganismos fotoautotróficos, que aprovechan la fotosíntesis para su metabolismo y multiplicación, a partir de agua, luz, compuestos inorgánicos y una fuente de carbono, generalmente dióxido de carbono (CO2).
Las ventajas principales del cultivo de estos microorganismos para la producción de biocombustibles son las siguientes:
Mediante su uso extendido se evitarían los impactos sobre los mercados de materias primas agrícolas que provocan otras fuentes de biocombustible.
Las microalgas son organismos compuestos por una sola célula que, como las plantas, utilizan la fotosíntesis para convertir la energía del sol en energía química, según la fórmula:
Las algas unicelulares transforman la energía solar con mucha más eficiencia que cualquier otro vegetal, ya que al vivir en suspensión acuosa tienen un acceso directo al CO2 y a las sales minerales disueltas en el agua.
En un cultivo de algas unicelulares todas las células son fotosintéticas y capaces de almacenar lípidos. Por el contrario, las plantas multicelulares precisan gastar tiempo, energía y nutrientes para formar estructuras especializadas de sostén como las raíces y los tallos, estructuras captadoras de luz como las hojas y órganos de reserva de lípidos como las semillas.
Microalgas y cianobacterias son los organismos más extendidos por todo el planeta, habiéndose adaptado incluso a condiciones ambientales muy extremas, como las zonas polares y ambientes volcánicos. Constituyen la base de la cadena trófica que sustenta la vida en el planeta y del ciclo natural del carbono. Producen el 80% de la biomasa del mundo, principalmente el fitoplacton.
Su interés como fuente de biodiesel radica en que el contenido en grasas en algunas especies de microalgas y cianobacterias puede superar el 60-70% de su peso total en seco. Por esta razón, algunos tipos de microalgas y cianobacterias son potencialmente capaces de producir 30 veces más aceite por unidad de superficie que el mejor de los cultivos oleaginosos.
Las microalgas son además un efectivo y potente sumidero natural de carbono ya que 100 Tm de biomasa algal secuestran 170 Tm de CO2.
La fotosíntesis requiere luz, CO2, agua y sales inorgánicas. Los elementos esenciales son nitrógeno, fósforo, hierro y en algunos casos silicio. La temperatura óptima de desarrollo de las microalgas se sitúa entre 20 y 30ºC.
Así, para el cultivo de las microalgas y cianobacterias es necesario:
Es habitual además un sistema de circulación del agua del cultivo, para facilitar la fotosíntesis.
Básicamente existen dos tipos de instalaciones para el cultivo masivo de estos microorganismos:
Todos los biorreactores actuales tienen importantes limitaciones para producir a escala industrial: algunos necesitan de mucha energía para su funcionamiento, otros tienen unos elevadísimos costes de construcción e instalación. Sorprendentemente, los inventores han llegado a la conclusión de que la mayor parte de los problemas de los biorreactores conocidos se deben a que todos están concebidos para altas productividades, es decir para cultivos de alta densidad celular y éste es el origen de los principales problemas constructivos y de diseño.
El cuello de la botella tecnológico actual en la producción de biomasa algal es conseguir un fotobiorreactor capaz de producir masivamente y con costes competitivos con los biofueles de primera generación, los obtenidos a base de especies vegetales (maíz, girasol, palma, etc).
La presente invención responde a las necesidades concretas de la producción masiva y económica de microalgas para biofueles y toma un camino conceptual intermedio entre los raceways...
Reivindicaciones:
1. Fotobiorreactor, del tipo que comprende:
caracterizado porque el circuito comprende:
2. Fotobiorreactor, según la reivindicación 1, caracterizado porque el impulsor se sitúa en uno de los canales receptores provocando una diferencia de altura en el medio fluido aguas arriba y aguas abajo del receptor.
3. Fotobiorreactor, según la reivindicación 2, caracterizado porque el impulsor es un impulsor de palas.
4. Fotobiorreactor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende dos impulsores, uno en cada canal receptor.
5. Fotobiorreactor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los canales receptores se encuentran a presión atmosférica.
6. Fotobiorreactor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los canales receptores se hallan tapados.
7. Fotobiorreactor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el espesor medio de lámina de los colectores es de 15 cm.
8. Fotobiorreactor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el sistema de aportación de CO2 y de nutrientes se encuentra en uno o en los dos canales receptores.
9. Fotobiorreactor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los tubos tienen una longitud de entre 60 y 80 metros.
10. Fotobiorreactor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los tubos tienen un diámetro medio de 12 centímetros.
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