[發明專利]一種培養光合生物的方法

在審

• 申請號: 201310231441.8
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN104232471A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 榮峻峰;黃緒耕;朱俊英
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: C12M1/02
• 分類號: C12M1/02;C12N1/12;C12N1/20;C12R1/01;C12R1/89
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

技術領域

本發明涉及一種培養光合生物的方法，尤其涉及一種培養微藻的方法。

背景技術

光合生物是一類能夠利用光進行光合作用的生物，例如微藻。微藻是一類在水中生長的種類繁多且分布極其廣泛的低等植物，它是由陽光驅動的細胞工廠，通過微藻細胞高效的光合作用，吸收CO₂，將光能轉化為脂肪或淀粉等碳水化合物的化學能，并放出O₂。利用微藻生產生物能源與化學品可以同時達到替代化石能源、減少CO₂排放等目的。

微藻一般在光生物反應器中進行培養。光生物反應器目前主要有開放式和封閉式兩種，開放式培養最突出的優點就是裝置結構及操作簡單、成本低廉，最典型的開放式培養系統是跑道池反應器，其藻液的深度一般大于100mm，但是較深的藻液極大限制了微藻受光效率，通常開放池培養微藻的OD值小于2。封閉式培養的優點是培養條件易于控制、培養密度高、易收獲，但是裝置建造與操作成本也隨之提高。無論是開放式光生物反應器，還是封閉式光生物反應器，以自養或兼養方式操作都需要將反應器置于光源下進行培養，光源可以是太陽光，也可以是人工光源。為了能形成微藻生物能源的產業鏈，首先要實現大規模、低成本、高效率的養殖微藻。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以大規模、低成本、高效率地養殖光合生物的方法，特別是養殖微藻的方法。為了實現上述目的，本發明首先采用薄層的培養方法，此時培養液的液厚為1-20cm，優選為1-10cm，在此條件下光合生物可以接受較充足的光照，進而大幅度提高養殖效率，單位面積養殖產率相比于傳統方法可提高數倍左右。研究中發現，即便是開放式培養可以通過培養液水分的蒸發調節溫度，在室外進行薄層培養時仍存在培養液溫度難于調控的缺陷，并且蒸發損失的水量也十分巨大，而封閉式光生物反應器的溫度更加難于控制，該問題在養殖后期更加嚴重，培養液的溫度會很快升高到難以接受的程度，這不僅會影響養殖效率，甚至會導致養殖失敗。

本發明的發明人在研究中發現，在培養光合生物的裝置中設置調溫區，調溫區通過由導熱材料制成的隔層與培養區緊密接觸，調溫區內注滿換熱介質，可降低培養液溫度隨環境變化而變化的程度，并且可通過調節調溫區內換熱介質的溫度，以熱交換的方式調節培養區內培養液的溫度，可以低成本地實現對培養區內培養液溫度的調控。

因此，為了實現上述目的，本發明提供了一種培養光合生物的方法，所述方法包括在培養光合生物的條件下，在培養光合生物的裝置中進行光合生物的培養，其中，所述培養光合生物的裝置包括培養區和調溫區，所述培養區和所述調溫區通過隔層緊密接觸，所述隔層由導熱材料制成，所述培養區用于承裝含有光合生物的培養液，所述調溫區用于充滿換熱介質。

本發明既可以采用開放式的養殖方式，也可以采用封閉式的養殖方式。

優選地，所述換熱介質為比熱≥2000J/kg·℃的物質；更優選為水。

優選地，在所述調溫區與所述培養區接觸的接觸面上，所述培養區的表面位于所述調溫區的表面之內。

優選地，所述培養區內所述培養液的液厚為1-10cm。

優選地，所述培養區與所述調溫區接觸的面積與所述培養液的液厚的比值≥1m；更優選≥10m。

優選地，所述調溫區的厚度≥10cm；更優選為15-50cm。優選地，所述導熱材料的導熱系數≥0.2w/(m·k)。

優選地，所述光合生物為微藻，更優選地，所述微藻選自小球藻、柵藻、螺旋藻、金藻和三角褐指藻中的至少一種。

本發明提供的培養光合生物的方法，通過在培養光合生物的裝置中設置調溫區，并使調溫區通過由導熱材料制成的隔層與培養區緊密接觸，調溫區內注滿換熱介質，由于調溫區與培養區之間只進行熱量的交換而不進行物質的交換，因此相當于在保證培養區內的光合生物在接受良好光照的情況下增加了培養液的液厚，從而降低了培養液溫度隨環境變化而變化的程度；在溫度過高或過低時，還可通過調節調溫區內換熱介質的溫度，以熱交換的方式調節培養區內培養液的溫度，不會使培養液的溫度驟冷或驟熱，從而以低成本的方式成功實現對培養區內培養液的溫度的平穩調控；當不需要溫度調控時，只需抽離部分換熱介質，使換熱介質不與隔層接觸，即可還原常規的培養方法，靈活方便。本發明的培養光合生物的方法有利于光合生物大規模、低成本地進行室外薄層培養。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明的一種優選實施方式的培養光合生物的裝置的俯視圖。