[發明專利]使用脈沖流循環用于藻培養的系統和方法

有效

• 申請號: 201280037042.1
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN103874760A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 大衛·A·哈茨勒貝克;張季平;吳肖希
• 申請（專利權）人: 通用原子公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 黃剛;車文

技術領域

本發明大體涉及培育藻的系統和方法。更具體地，本發明涉及一種系統的使用，該系統能夠通過將生物淤積引起的混雜最小化以更有效的方式持續培育藻。本發明特別但不排他地作為通過使用脈沖流周期性地攪拌并漂洗藻培養設備來增加藻生長系統的生產率是有用的。

背景技術

隨著全球石油礦床減少，對于石油短缺和與碳基燃料來源生產相關的成本的關注上升。其結果是，正在研究當前從石油生產的產品的替代物。經過努力，生物燃料已經被確定為石油基燃料的可能的替代物。在通常情況下，生物柴油是包括源自植物油或動物脂肪的長鏈脂肪酸的單烷基酯的燃料。在工業實踐中，通過植物油或動物脂肪與醇，如甲醇反應形成生物柴油。

近年來，除了使用動物脂肪，用植物油形成生物燃料也已經得到了廣泛的關注。用植物油形成生物燃料的工藝當然必然以培育和收獲植物例如藻細胞開始。特別地，藻是已知的用于將太陽能轉化為細胞生長的最有效的植物之一，所以它是一種特別令人感興趣的生物燃料來源。

在藻培養系統中，在培養設備中將藻細胞典型地作為液體培養基的一部分培育，該液體培養基暴露于陽光以促進光合生長。此外，藻細胞生長過程一般要求該液體培養基通過該系統不斷地循環以允許藻細胞攝取營養物。目前使用的符合這些要求的最普遍的藻培養設備中的三種是：(1)光生物反應器；(2)有循環裝置的培養池；以及(3)沒有循環裝置的培養池。盡管這些設備在培育藻時具有許多優點，但有顯著缺點，其中有許多涉及生物淤積。在生物淤積的情況下，藻細胞趨向于附著或積聚在各種表面上。特別地，藻細胞附著于透光蓋及設備的底部和壁上。重要的是，生物淤積可以顯著減少藻培養系統的生產率。具體而言，如果由于藻細胞附著在透光蓋而發生生物淤積，則光合作用由于較少的光到達藻細胞而被破壞。此外，當藻細胞在表面上保持靜止時，就會出現幾個問題：(1)藻細胞可能會死亡并為像原生動物一樣的污染物提供食物來源；(2)藻細胞沉淀到水的表面之下太深將不能接收到足夠的光；以及(3)藻細胞不會進行足夠移動以攝取漂浮在藻培養物中的營養物質。所有這些問題對有效的藻培養系統造成顯著的破壞。

為了使藻培養物持續循環，已經作出了多種努力。然而，生物淤積仍然對藻培養系統產生顯著的影響。第一，由于藻培養系統必須排空和經常清潔以除去已經附著到各種表面上的藻細胞而導致系統的效率受到影響。可以通過使用從表面有力地去除藻細胞的設備或方法以使這些障礙物最少化，并且該設備或該方法還用作動力裝置以使系統中的藻細胞循環。

鑒于上述情況，本發明的一個目的在于提供將生物淤積的影響最小化的培育用于生物燃料生產的藻的系統和方法。本發明的另一個目的在于提供使用脈沖流提高系統效率的用于培育藻的系統和方法。本發明的還另一個目的是提供實施簡單、易于使用且比較成本有效的使用脈沖流循環培育藻的系統和方法。

發明內容

按照本發明，提供使用脈沖流使藻培養系統中的藻循環的系統和方法。本發明的基本要素是使用架高的沖洗箱，該沖洗箱用于形成脈沖流。當形成脈沖流后，脈沖流使藻細胞循環，并且去除任何附著于所述藻培養系統的各個組件的藻細胞。