SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS Y PROCESO DE SECADO.

Secadero de biomasa de algas y proceso de secado.

Comprende un soporte giratorio (6) por cuyo interior circula una biomasa de algas húmedas que fluye a través de unas boquillas de salida que proyectan tales algas húmedas sobre una placa de intercambio (5) caliente que integra una base inclinada cuyo borde inferior circunferencial desemboca en una canalización perimetral de recogida de las algas secas,

como consecuencia de su contacto con la placa de intercambio (5). La recogida se facilita con la ayuda de una rasqueta (7).

El secadero comprende además una corriente de gas calefactor en circuito cerrado para calentar de forma controlada la placa de intercambio, de manera que la superficie de la placa de intercambio caliente sobre la que se deposita la biomasa de algas está situada en una cámara superior totalmente independiente de otra cámara inferior delimitada en parte por otra superficie opuesta de la placa de intercambio que recibe el calor del gas calefactor.

Secadero de biomasa de algas y proceso de secado.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un secadero de biomasa de algas y proceso de secado.

El secadero de la invención se destaca porque realiza el secado de las algas por contacto, siendo aplicable en la transformación de la biomasa de algas a sus compuestos de síntesis: lípidos, carbohidratos y proteínas, entre otros.

Por otro lado, la invención se concibe como un proceso integrado dentro del cultivo de las algas, bien sean microalgas o macroalgas, es decir, biomasa de algas.

Se trata pues de eliminar el elevado contenido en agua que presenta esta biomasa de algas una vez recolectada, de manera que es posible eliminar entre el 70 y el 95% de humedad de tal biomasa de algas. De esta manera se consigue estabilizar la biomasa de algas recolectada evitando pudriciones y alteraciones en la calidad, todo ello conseguido como es evidente por la reducción al máximo de la actividad de agua de la biomasa de algas.

El secadero de la invención logra por un lado un proceso industrial de secado de biomasa de algas que permite integrarse en el proceso de cultivo de algas de forma eficaz o en procesos industriales susceptibles de cultivarlas, además de conseguir que la inversión y mantenimiento del proceso de secado sea mínimo.

El secadero de la invención está concebido para secar la biomasa de algas haciendo uso de la energía contenida en dos tipos de gases calefactores:

- Uso de gases de combustión por un lado.

-El uso de una fuente gaseosa con energía térmica y carente de CO2 o nutrientes demandados por el cultivo de algas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La industria cosmética y farmacéutica lleva cultivando microalgas desde sus inicios para la obtención de determinados compuestos.

No obstante no fue a partir de la crisis energética de los años 70 del siglo XX, cuando se empezaron a centrar las investigaciones del sector energético al potencial de las microalgas para la obtención de combustibles y contribuir con ello a la generación de fuentes de energía locales y de bajo coste. El potencial de estos cultivos de microalgas se centra en el contenido de lípidos, su elevada tasa fotosintética y por lo tanto productividad.

En cuanto al desarrollo de los cultivos agroenergéticos y en concreto los cultivos de segunda generación, en esta última década y como consecuencia de la incipiente conciencia social sobre un desarrollo energético sostenible, ha provocado que el sector energético busque técnicas que amortigüen su impacto en el medio ambiente, en concreto las emisiones de óxido de carbono (CO2) . Además, a esta conciencia social se le ha unido el objetivo de los Gobiernos de buscar energías que eviten dependencias energéticas exteriores que hagan fluctuar los mercados nacionales por inestabilidades en dichas zonas.

Ante las indudables perspectivas de la biomasa de algas en el sector energético y medioambiental, y ante los avances en la tecnología de producción/cultivo, cabe pensar en cómo debe ser acondicionada esta biomasa previa a su paso a las industrias de síntesis antes mencionadas. El acondicionado consiste principalmente en la eliminación del elevado contenido en agua que presenta esta biomasa una vez recolectada pudiéndose eliminar un contenido de humedad entre el 70 y el 95% según las tecnologías de recolección de la biomasa de algas. Además se consigue estabilizar la biomasa recolectada, suponiendo ello evitar pudriciones y alteraciones en la calidad, conseguido por medio de la reducción al máximo de la actividad de agua en la biomasa de algas.

Por ello, para eliminar esta agua se debe acudir a distintas técnicas de secado o deshidratación para eliminar por completo la humedad presente.

Son estas técnicas las que demandan grandes consumos energéticos.

Actualmente, para el cultivo de microalgas se hace uso del CO2 emitido por las calderas de combustión. La energía térmica generada es disipada antes de introducirla en unos fotobiorreactores, ya que de no ser así provocaría una perturbación tal, que se traduciría en un descenso de productividad que comprometería la rentabilidad del cultivo. Por ello, el evaluar esta energía de forma localizada para el secado de la biomasa de algas será requisito clave para obtener un proceso energéticamente eficiente, además de conjugar que la energía sea suficiente para alcanzar el grado de deshidratación necesario, sin comprometer la calidad de la biomasa de algas. Estas premisas son máximas en el diseño que se describe en la invención que nos ocupa.

En cuanto a los secaderos de microalgas o de biomasa de algas, en general, solo conocemos la patente de invención con número de publicación US 5276977A del inventor Gerald R. Cysewski. Esta patente describe un proceso de secado por aspersión, obteniendo para ello el gas de secado de un quemador que introduce dicho gas en la cámara de secado donde se distribuye por medio de aspersión el recolectado de microalgas, provocando que al contacto con el gas de secado se produzca la evaporación del agua, obteniéndose así una corriente de vapor con las microalgas secas, para cuya separación dispone de un ciclón para obtener, por un lado el secado de la biomasa de algas y por otro lado el vapor más el gas de secado que se introdujo al principio. El gas de secado húmedo obtenido es utilizado para el cultivo de microalgas.

Atendiendo a la rentabilidad del proceso de producción de biomasa de algas hasta la obtención del producto de síntesis, no solo pasa por encontrar un sistema de cultivo optimizado, sino por desenvolver todo el proceso desde el cultivo hasta la obtención del compuesto de síntesis, en una eficacia constante y rentabilidad suficiente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Con el fin de alcanzar los objetivos y alcanzar los inconvenientes mencionados en los apartados anteriores, la invención propone un secadero de biomasa de algas y proceso de secado haciendo uso de la energía contenida en dos tipos de modalidades de gases: por un lado el uso de gases de combustión y por otro lado el uso de una fuente gaseosa con energía térmica y carente de CO2 o nutrientes demandados por el cultivo de algas.

El secadero de biomasa de algas se caracteriza en principio porque comprende:

-un soporte giratorio con una estructura tubular por cuyo interior circula una biomasa de algas en estado húmedo que fluye a través de unas boquillas de salida incorporadas en tal soporte giratorio y las cuales desembocan en una primera cámara superior delimitada inferiormente por una placa de intercambio caliente que integra una base inclinada troncocónica sobre cuya cara superior la que se deposita en principio tal biomasa de algas para su secado

- Una corriente de gas calefactor en circuito cerrado que discurre por el interior de una segunda cámara inferior delimitada superiormente por al menos la placa de intercambio que separa ambas cámaras: superior e inferior.

- Una rasqueta conectada al soporte giratorio cuya rotación arrastra a la rasqueta que está en contacto con al menos la base inclinada barriendo la misma y arrastrando la biomasa de algas seca que cae por gravedad hacia abajo por tal base inclinada hasta alcanzar una canalización perimetral de recogida de la biomasa de algas secas.

La rasqueta tiene la misma inclinación que la generatriz de la base inclinada troncocónica.

Se caracteriza además porque ambas cámaras: superior e inferior, son independientes y están separadas por la placa de intercambio.

La rasqueta integra una lengüeta terminal que barre la canalización perimetral arrastrando a la biomasa de algas secas, estando tal canalización perimetral integrada en la placa de intercambio a la vez que incorpora al menos un primer conducto inferior de salida de la biomasa de algas secas.

Dentro de la cámara inferior se aloja una placa de recorrido del gas calefactor con una estructura tubular de configuración troncocónica que integra un conjunto de aletas radiales convergentes hacia la base menor hueca de tal placa de recorrido, delimitando tales aletas radiales unos pasos intermedios de recorrido de la corriente de gas calefactor, la cual alcanza tales pasos intermedios a través de un segundo conducto inferior que desemboca en un canal arqueado delimitado entre una pared perimetral de la placa de recorrido y una segunda pared arqueada con una amplitud angular menor de 360º.

Los extremos exteriores de las aletas radiales están próximos a la pared perimetral y a la pared arqueada.

También cabe señalar que los pasos intermedios desembocan por sus...

1. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, que estando destinado a secar la biomasa de algas mediante un gas calefactor,

Se caracteriza por que comprende:

- un soporte giratorio (6) con una estructura tubular por cuyo interior circula una biomasa de algas húmeda que fluye a través de unas boquillas de salida (8a) integradas en tal soporte giratorio 6 y las cuales desembocan en una primera cámara superior (28) delimitada inferiormente por una placa de intercambio (5) caliente que integra una base inclinada (5a) troncocónica sobre cuya cara superior se deposita en principio tal biomasa de algas para su secado;

- una corriente de gas calefactor en circuito cerrado que en una parte de su recorrido discurre por el interior de una segunda cámara inferior (29) delimitada superiormente por al menos la placa de intercambio (5) que separa ambas cámaras: superior (28) e inferior (29) ;

- una rasqueta (7) conectada al soporte giratorio (6) , cuya rotación arrastra a la rasqueta (7) que está en contacto con al menos la cara superior de la base inclinada (5a) barriendo la misma y arrastrando la biomasa de algas seca que cae por gravedad hacia abajo por tal base inclinada (5a) hasta alcanzar una canalización perimetral (20) de recogida de la biomasa de algas secas;

caracterizándose además porque ambas cámaras: superior (28) e inferior (29) son independientes.

2. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 1, caracterizado porque:

- la rasqueta (7) integra una lengüeta terminal (19) que barre la canalización perimetral (20) arrastrando a la biomasa de algas secas;

- la canalización perimetral (20) está integrada en la placa de intercambio (5) ;

- la canalización perimetral (20) incorpora al menos un primer conducto inferior (17) de salida de la biomasa de algas secas.

3. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque:

- dentro de la cámara inferior (29) se aloja una placa de recorrido (4) del gas calefactor con una estructura tubular de configuración troncocónica que integra un conjunto de aletas radiales (4a) convergentes hacia la base menor hueca de tal placa de recorrido (4) ;

- las aletas radiales (4a) delimitan unos pasos intermedios (4b) de recorrido de la corriente del gas calefactor, la cual alcanza los pasos intermedios (4b) a través de un segundo conducto inferior (4c) que desemboca en un canal arqueado (4d) delimitado entre una pared perimetral (4e) de la placa de recorrido (4) y una pared arqueada (4f) con una amplitud angular menor de 360º;

- los extremos exteriores de las aletas radiales (4a) están próximos a la pared perimetral (4e) y a la pared arqueada (4f) ;

- los pasos intermedios (4b) desembocan por sus extremos convergentes en una bajante coaxial (2) que comunica con el extremo libre del segundo conducto inferior (4c) de la placa de recorrido (4) ;

- los pasos intermedios (4b) están delimitados superiormente por la cara inferior de la base inclinada (5a) troncocónica de la placa de intercambio (5) .

4. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 3, caracterizado porque:

- el circuito cerrado por el que discurre la corriente de gas calefactor comprende además una tubería radial (30) que conecta la bajante coaxial (2) con el conducto inferior (4c) de la placa de recorrido (4) ;

- en la tubería radial (30) se intercala un equipo de impulsión (15) del gas calefactor, una válvula de salida (14) del gas calefactor recirculado y una válvula de entrada (13) de gas calefactor cuando se necesita.

5. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque:

-la cámara inferior (29) está delimitada entre la placa de intercambio (5) y una placa exterior (3) complementaria que tiene una estructura similar a la de la placa de intercambio (5) que asienta sobre la placa exterior (3) ;

-la placa de recorrido (4) asienta complementariamente sobre una parte central troncocónica (3a) de la placa exterior (3) ;

- la cámara superior (28) está delimitada entre la placa de intercambio (5) y la tapa exterior (9) de configuración troncocónica que asienta perimetralmente sobre la placa de intercambio (5) .

6. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según las reivindicaciones 3 y 5, caracterizado porque:

- el primer conducto inferior (17) de la placa de intercambio (5) atraviesa la placa exterior (3) ;

- el segundo conducto inferior (4c) de la placa de recorrido (4) atraviesa también la placa exterior (3) .

7. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque:

- la placa exterior (3) y la placa de intercambio (5) integran respectivamente un primer tabique perimetral (3b) y un segundo tabique perimetral (5b) ;

- el segundo tabique perimetral (5b) de la placa de intercambio (5) se dispone coaxialmente con el primer tabique perimetral (3b) por dentro de la placa exterior (3) .

8. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque:

- incorpora un equipo de succión de gas (10) que controla la presión de la cámara superior (28) ;

- el equipo de succión de gas (10) se instala en correspondencia con una salida de la cámara superior (28) .

9. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 8, caracterizado porque:

-el equipo de succión (8) se fija en la tapa exterior (9) a la vez que integra una rejilla (16) de salida de vapor ubicada dentro de la cámara superior (28) de intercambio.

10. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque el soporte giratorio (6) comprende:

- un cuerpo vertical (6a) que discurre por el espacio central delimitado por la bajante coaxial (2) ;

- un brazo radial (6b) dispuesto en el interior de la cámara superior (28) y el cual conecta con el extremo superior del citado cuerpo vertical (6a) ;

- unos punteros (8) que integran las boquillas de salida (8a) ;

caracterizándose además porque un cuerpo horizontal (31) de estructura tubular integra un equipo de bombeo (11) de la biomasa de algas en estado húmedo.

11. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 10, caracterizado porque los punteros (8) se acoplan al brazo radial (6b) a través de unos medios seleccionados entre un roscado y unas abrazaderas (21) .

12. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque las boquillas de salida (8a) integran unos elementos seleccionados entre unas esferas (22a) y unos cilindros (22b) , cuyo plano generatriz está en contacto con la cara superior de la base inclinada (5a) troncocónica de la placa de intercambio (5) .

13. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque incorpora unos medios de rotación del soporte giratorio (6) que comprenden un elemento motor (12) que transmite su movimiento rotacional al cuerpo vertical (6a) del soporte giratorio (6) mediante un piñón conductor (32) y una rueda dentada (33) encastrada en tal cuerpo vertical (6a) .

14. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un bastidor soporte (1) que comprende:

- unas barras radiales (1a) cuyos extremos convergentes se unen a un soporte central (1b) ;

- unas primeras patas exteriores (1c) unidas a los extremos divergentes de las barras radiales (1a) ;

- unas segundas patas internas (1d) unidas en unas zonas intermedias de tales barras radiales (1a) .

15. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según las reivindicaciones 3 y 14, caracterizado porque:

- el soporte central (1b) comprende una estructura tubular y se une a la bajante coaxial (2) del circuito cerrado por el que discurre el gas calefactor.

- el soporte central (1b) se une a la bajante coaxial (2) mediante unos anclajes radiales (34) .

16. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 1, caracterizado porque la rasqueta (7) integra una cuchilla de rascado (7a) y por encima de ella un perfil de conducción (7b) de recogida del raspado de biomasa seca de algas.

17. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 3, caracterizado porque los pasos intermedios (4b) de la placa de recorrido (4) comprenden una sección seleccionada entre una forma triangular, trapecial y rectangular.

18. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 3, caracterizado porque el material de la placa de recorrido (4) es de baja conductividad térmica.

19. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los medios de transmisión del movimiento al soporte giratorio (6) comprenden una transmisión seleccionada entre unas correas, engranajes, cadenas, conexión directa desde el equipo generador de giro (12) y mediante una energía cinética del gas calefactor a la salida de la placa de recorrido (4) hasta la bajante coaxial (2) .

20. SECADERO DE BIOMASA DE ALGAS, según las reivindicaciones 10 y 16, caracterizado porque la rasqueta (7) conecta con el cuerpo vertical (6a) del soporte giratorio (6) mediante una porción terminal (7c) que forma parte de una extensión extrema (7d) del conjunto de la rasqueta (7) .

21. PROCESO DE SECADO DE LA BIOMASA DE ALGAS, de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque:

- comprende una corriente de gas calefactor en circuito cerrado, el cual en una parte de su recorrido alcanza la cámara inferior (29) del secadero (35) , entrando en contacto tal corriente de gas calefactor con una cara inferior de la placa de intercambio (5) que separa la cámara inferior (29) de la cámara superior (28) de forma totalmente independiente, calentándose dicha placa de intercambio (5) de forma controlada;

- la temperatura de la placa de intercambio (5) se regula variando el caudal de gas calefactor mediante las válvulas de salida (14) de gas calefactor y mediante la válvula de entrada (13) de gas calefactor;

-la biomasa de algas fluye al interior de la cámara superior (28) a través del soporte giratorio (6) depositándose sobre el plano inclinado correspondiente con la cara superior de la placa de intercambio (5) ;

- la biomasa de algas secas al contactar con la placa de intercambio (5) y debido a la temperatura existente dentro de la cámara superior (28) , desciende hacia abajo por el plano inclinado ayudado por el barrido de la rasqueta (7) hasta alcanzar la canalización perimetral (20) de tal placa de intercambio (5) ;

- el descenso se facilita también debido a la fuerza centrífuga generada durante el giro de la rasqueta (7) ;

- la biomasa seca acumulada en la canalización perimetral (20) es arrastrada mediante la lengüeta terminal (19) de la rasqueta (7) hasta el primer conducto de salida (17) que arranca del fondo de tal canalización perimetral (20) ;

-simultáneamente con el movimiento rotacional del soporte giratorio (6) se vierte la biomasa de algas en el interior de la cámara superior (28) depositándose sobre la capa superior de la base inclinada (5a) de la placa de intercambio (5) .

22. PROCESO DE SECADO DE LA BIOMASA DE ALGAS, según la reivindicación 21, caracterizado porque el recorrido del caudal de gas calefactor dentro de la cámara inferior (29) discurre de fuera hacia dentro y de forma ascendente a través de la sucesión de pasos intermedios (4b) que convergen en la bajante coaxial (2) por donde el caudal de gas desciende.

23. PROCESO DE SECADO DE LA BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 21 o 22, caracterizado porque el gas calefactor comprende una corriente gaseosa seleccionada entre un gas con nutrientes para cultivo de biomasa de algas y un gas sin nutrientes.

24. PROCESO DE SECADO DE LA BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque el gas calefactor circula de forma independiente del resto de flujos que se introducen y extraen del secadero.

25. PROCESO DE SECADO DE LA BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado porque la distribución de la biomasa de algas húmeda se realiza por medio de los punteros (8) dispuestos a lo largo del brazo radial (6b) del soporte giratorio (6) realizando este último un movimiento rotacional.

26. PROCESO DE SECADO DE LA BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, caracterizado porque el control de la presión dentro de la cámara superior (28) se regula por medio del equipo de succión (10) .

27. PROCESO DE SECADO DE LA BIOMASA DE ALGAS, según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 26, caracterizado porque la rasqueta (7) comprende un material metálico que presenta un coeficiente de conductividad menor al coeficiente que presenta el material de la placa de intercambio (5) .