專利名稱：用于藻類生長的光生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及微生物生長，更具體地涉及用于培養(yǎng)產(chǎn)生生物燃料的藻類的多壁熱塑性流通式(flow-through)光生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
由于石油價(jià)格日益增長以及食物與其它生物燃料源之間的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，人們更加關(guān)注用于制造生物燃料如生物柴油、生物乙醇、生物汽油、生物甲醇和生物丁醇的藻類培養(yǎng)(種植藻類)。從藻類生產(chǎn)生物燃料的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是幫助將大氣中的二氧化碳濃度穩(wěn)定在現(xiàn)有水平，這是由于藻類和其它光合生物在光合作用過程中俘獲二氧化碳和日光并將它們轉(zhuǎn)化為氧氣和生物物質(zhì)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，有兩種基本方法用來使微生物如藻類和/或細(xì)菌大量生長，例如用于生物柴油生產(chǎn)。一種方法是使用開放池，另一種是使用封閉反應(yīng)器。開放池法的優(yōu)點(diǎn)是容易建造和操作；操作能量損耗低；容易清潔反應(yīng)器；以及微生物利用環(huán)境中的co2。但是，開放池法具有某些缺點(diǎn)，包括由于政府規(guī)定經(jīng)遺傳工程改造的微生物可能無法使用；水蒸發(fā)，因此必須進(jìn)行補(bǔ)充；微生物培養(yǎng)易受其它較低產(chǎn)量的微生物污染的影響；太陽產(chǎn)生的UV光殺死微生物；難以控制溫度；很難人工供應(yīng)CO2至微生物來得到較高的產(chǎn)量。封閉的生物反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)能得到較高產(chǎn)量的經(jīng)遺傳工程改造的微生物無法逃出至環(huán)境中，系統(tǒng)中水不會(huì)蒸發(fā)，無其它微生物污染，來自太陽的能殺死微生物的UV 光可以被反應(yīng)器壁過濾掉，雖然溫度控制仍然困難，但可以操作；可以人工供給來自發(fā)電站、釀酒廠等的(X)2以增加產(chǎn)量。封閉的生物反應(yīng)器也有缺點(diǎn)，例如建造成本很高；操作能量損耗較高；袋式反應(yīng)器與需要經(jīng)管道泵送微生物溶液的管式反應(yīng)器相比需要的能量較少；大直徑管式反應(yīng)器需要高湍流以使所有藻類與日光接觸，這導(dǎo)致需要高能量；大直徑管式反應(yīng)器需要高壁厚降低光透過率；以及需要人工供給co2。多個(gè)技術(shù)人員嘗試解決生物反應(yīng)器的缺陷，獲得不同程度的成功。美國專利申請(qǐng)公開第2007/0048859號(hào)Gears)描述了用于水產(chǎn)養(yǎng)殖和收獲的封閉式生物反應(yīng)器制成的設(shè)備和系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，kars系統(tǒng)據(jù)稱包括具有多個(gè)層的袋，這些層包括熱阻隔層，可以用來容納水產(chǎn)養(yǎng)殖物和/或熱調(diào)節(jié)水產(chǎn)養(yǎng)殖的溫度。該系統(tǒng)可以包括在系統(tǒng)中移動(dòng)流體的多種機(jī)構(gòu)如輥型機(jī)構(gòu)，并且可以通過分隔流體來調(diào)節(jié)對(duì)太陽輻射的吸收和/或傳導(dǎo)熱或放熱(emissive heat)的損失和獲得，從而提供溫度調(diào)節(jié)。 Sears聲稱多種機(jī)構(gòu)可以用來收獲該設(shè)備中生長的水生生物，并將其加工成市售商品，如生物柴油、甲烷、動(dòng)物或人類食品、合成聚合物或其它化學(xué)產(chǎn)品的基質(zhì)。美國專利申請(qǐng)公開第2007/00擬962號(hào)(Skppard)描述了一種螯合二氧化碳的裝置和方法，其涉及使用具有發(fā)光二極管(LED)的光生物反應(yīng)器，以低成本光合固定二氧化碳(CO2)。Sh印pard的該裝置和方法據(jù)稱可以用來從廢料流中去除不需要的二氧化碳。美國專利申請(qǐng)公開第2007/(^89206號(hào)(Kertz)描述了使用藻類螯合CO2的方法和設(shè)備。該裝置由多個(gè)垂直懸掛的生物反應(yīng)器制成，各生物反應(yīng)器是半透明的并且包括由多個(gè)檔板形成的流動(dòng)通道。培養(yǎng)罐包含水和至少一種藻類的懸浮液并包括多種氣體噴射流， 將含(X)2的氣體導(dǎo)入懸浮液中。培養(yǎng)罐與各通道的進(jìn)口流體連通，以使懸浮液在光照下流動(dòng)通過所述通道。泵將懸浮液泵入通道進(jìn)口。美國專利申請(qǐng)公開第2008/0153080號(hào)(Woods等)詳細(xì)描述了一種用于在穩(wěn)定的培養(yǎng)基中培養(yǎng)經(jīng)遺傳工程改進(jìn)的水生光合自養(yǎng)生物的裝置，使得該生物生產(chǎn)乙醇，然后原位分離、收集和取出乙醇。美國專利申請(qǐng)公開第2008/0160591號(hào)(Willson等)描述了用于生產(chǎn)光合作用微生物如微藻和藍(lán)細(xì)菌的規(guī)?；馍锓磻?yīng)器系統(tǒng)。在多個(gè)實(shí)施方式中，該系統(tǒng)可以包括使用增大的表面積來降低光強(qiáng)度并增加光合作用效率，使用外部水池以低成本提供結(jié)構(gòu)和熱調(diào)節(jié)，連接在一起的撓性塑料板或復(fù)合板部分浸沒在水中時(shí)截面呈三角形或其它形狀，使用正氣體浮力和壓力來維持光生物反應(yīng)器室的結(jié)構(gòu)完整性和利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化漫射光的分布。 Willson等的其它實(shí)施方式關(guān)注由塑料膜制成的空氣管，其位于光生物反應(yīng)器室底部向所述室提供噴射空氣泡。光生物反應(yīng)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)還包括氣體交換、溫度控制、空氣泵送、液體泵送、過濾、介質(zhì)循環(huán)和收獲方法。對(duì)于生物燃料生產(chǎn)，據(jù)稱光生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括獨(dú)立的生長光生物反應(yīng)器和次級(jí)應(yīng)力反應(yīng)器。美國專利申請(qǐng)公開第2009/0081743(HaZelbeCk等)提供從藻類生產(chǎn)生物燃料的便攜式系統(tǒng)和方法。在所述便攜式系統(tǒng)中，恒化器和由塑料囊(bladder)形成的活塞流反應(yīng)器互相連接。此外，藻類分離器與活塞流反應(yīng)器流體連通以去除藻類細(xì)胞。同時(shí)， Hazelbeck等的系統(tǒng)包括從藻類細(xì)胞加工生物燃料的裝置。所述系統(tǒng)包括在恒化器中維持所需溫度的溫度控制器和用于藻類生長和細(xì)胞內(nèi)藻類生產(chǎn)的活塞流反應(yīng)器。為了更有利于藻類細(xì)胞生長，所述系統(tǒng)包括用于捕獲二氧化碳和向恒化器遞送二氧化碳的裝置。W02007/098150(Hu等)提供了用于培養(yǎng)和收獲藻類和藍(lán)細(xì)菌的光生物反應(yīng)器、其模塊和方法。Hu等的光生物反應(yīng)器由以下組件構(gòu)成適于保持流體的容器，其由相對(duì)的第一和第二側(cè)壁構(gòu)成，其中第一和第二側(cè)壁中的至少一個(gè)是透明的；相對(duì)的第一和第二端壁； 容器底；和容器蓋，其中所述第一和第二側(cè)壁具有多個(gè)分隔部分，所述分隔部分流體連通； 連接第一和第二側(cè)壁的多個(gè)分隔部分的支撐桿；與所述容器流體連通的至少一個(gè)入口 ；與所述容器流體連通的至少一個(gè)出口 ；與所述容器流體連通的通氣系統(tǒng)；與所述容器連接的溫度控制系統(tǒng)，以控制容器中的流體溫度。W02008/051865 (Vermaas等)公開了在管道中培養(yǎng)光合作用細(xì)胞的系統(tǒng)和方法。 該系統(tǒng)和方法向細(xì)胞供應(yīng)光、CO2和養(yǎng)分。該系統(tǒng)和方法還降低管道中的熱變化。Vermaas 等的系統(tǒng)包括至少一個(gè)管道，其具有外表面、內(nèi)表面、內(nèi)容積、長度和使用中允許陽光進(jìn)入所述內(nèi)容積的至少一個(gè)部分，其中所述至少一個(gè)管道的至少一個(gè)部分在白天暴露于日光； 與所述至少一個(gè)管道呈可操作關(guān)系的消熱系統(tǒng)；(X)2供應(yīng)系統(tǒng)，其設(shè)置為在使用中向所述內(nèi)容積供應(yīng)(X)2 ；養(yǎng)分供應(yīng)系統(tǒng)，其設(shè)置為在使用中向所述內(nèi)容積供應(yīng)養(yǎng)分；和分離系統(tǒng)，其設(shè)置為在使用中從所述至少一個(gè)管道中去除光合作用細(xì)胞。W02009/051478 (Van De Ven等)描述了用于生產(chǎn)趨光生物，特別是(微)藻類的光生物反應(yīng)器。所述反應(yīng)器由至少一個(gè)反應(yīng)器組件制成，所述反應(yīng)器組件中已引入或?qū)⒁胍后w和一些趨光生物的混合物，所述反應(yīng)器組件具有一個(gè)或多個(gè)管，管壁至少部分透明以使日光進(jìn)入反應(yīng)器組件，從而使其中的生物進(jìn)行光合作用，所述反應(yīng)器還具有連接至所述反應(yīng)器組件的進(jìn)口，用于導(dǎo)入液體和/或趨光生物，和連接至所述反應(yīng)器組件的出口， 用于取出液體和所得趨光生物的混合物，以及連接至所述反應(yīng)器組件的清潔系統(tǒng)，用于機(jī)械清潔所述管的內(nèi)表面，以使其可以繼續(xù)允許足夠日光進(jìn)入進(jìn)行光合作用。Van De Ven等的清潔系統(tǒng)具有第一清潔工段，其安裝在所述進(jìn)口和所述反應(yīng)器組件之間，第二清潔工段， 其安裝在所述反應(yīng)器組件和所述出口之間，可以在所述清潔工段之間沿所述反應(yīng)器組件移進(jìn)移出的清潔工具，所述清潔工具的形狀和尺寸根據(jù)所述反應(yīng)器組件的管壁內(nèi)表面進(jìn)行調(diào)整，從而通過移動(dòng)所述清潔工具清潔所述壁。W02009/051479 (Van De Ven等)詳細(xì)描述了用于生產(chǎn)趨光生物，特別是(微)藻類的光生物反應(yīng)器，所述反應(yīng)器由至少一種反應(yīng)器組件構(gòu)成，所述反應(yīng)器組件中已引入或?qū)⒁胍后w和趨光生物的混合物，所述反應(yīng)器組件具有反應(yīng)器容器和一個(gè)或多個(gè)連接至所述反應(yīng)器容器的管。所述反應(yīng)器容器基本上不接受日光，所述管至少部分透明，這樣日光能穿透所述反應(yīng)器組件，以使所述生物進(jìn)行光合作用。當(dāng)所述生物反應(yīng)器放入開闊的水域， 特別是湖或海中，使用一個(gè)或多個(gè)浮塊至少確保所述反應(yīng)器組件的管的浮力。Van De Ven 等還提供了一種用于生產(chǎn)趨光生物，特別是(微)藻類的方法，其包括提供光生物反應(yīng)器； 向所述光生物反應(yīng)器中引入液體和趨光生物的混合物；至少將所述生物反應(yīng)器的透明管放置并漂浮在開闊的水域，特別是湖或海中；在進(jìn)入所述透明管的日光影響下培養(yǎng)所述微生物。因此，本領(lǐng)域一直需要用于藻類(例如用于生產(chǎn)生物燃料的藻類)生長的光生物反應(yīng)器，其與常規(guī)的管式反應(yīng)器相比，建造和操作成本較低并且能得到高藻類產(chǎn)量。發(fā)明概述因此，本發(fā)明提供了這樣的光生物反應(yīng)器。本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器包括至少一個(gè)熱塑性多壁片材，其具有上層和下層，其間設(shè)置有至少兩個(gè)側(cè)壁、至少一個(gè)內(nèi)壁和兩個(gè)或多個(gè)端蓋。本發(fā)明還提供了一種用本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器生產(chǎn)生物燃料的方法，包括向光生物反應(yīng)器內(nèi)注入藻類溶液，所述光生物反應(yīng)器包括至少一個(gè)熱塑性多壁片材，所述片材具有上層和下層，其間設(shè)置有至少兩個(gè)側(cè)壁、至少一個(gè)內(nèi)壁和兩個(gè)或多個(gè)端蓋；使所述藻類溶液暴露于日光，從所述藻類中收獲油，并將油轉(zhuǎn)化成生物燃料。本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器和方法具有以下優(yōu)點(diǎn)能獲得較高產(chǎn)量的遺傳工程改造的微生物無法逃出至環(huán)境中，系統(tǒng)中水不會(huì)蒸發(fā)，無雜草(存在不良藻類)，來自太陽的UV光被反應(yīng)器壁過濾掉，可以控制溫度，可以人工供給來自發(fā)電廠、釀酒廠等的(X)2以增加產(chǎn)量。本發(fā)明的光生物反應(yīng)器也比建造管式反應(yīng)器的成本低，并且具有低操作能耗，這是因?yàn)樵谥亓o助的實(shí)施方式中攪拌和泵送需要極少的能量或不需要能量。通過以下本發(fā)明詳述可以清楚地了解本發(fā)明的上述及其它優(yōu)點(diǎn)和益處。附圖簡要說明出于說明而非限制性的目的，現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本發(fā)明，其中

圖1示出本發(fā)明的流通式熱塑性多壁片材式光生物反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施方式；圖2示出本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器的熱塑性多壁片材的幾種構(gòu)造的截面圖；圖3示出本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器的熱塑性多壁片材的另外幾種構(gòu)造的截面圖4示出本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器中使用的波紋型熱塑性多壁片材；圖5示出用于加熱或冷卻本發(fā)明流通式光生物反應(yīng)器的熱塑性多壁片材的3 —壁和4一壁構(gòu)造的截面圖；圖6示出本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器的雙壁片材構(gòu)造的截面圖，所述雙壁片材中內(nèi)壁相對(duì)于所述熱塑性多壁片材的上層和下層對(duì)角線設(shè)置。圖7示出用于加熱或冷卻本發(fā)明流通式光生物反應(yīng)器的熱塑性多壁片材的另一構(gòu)造的截面圖。發(fā)明詳述現(xiàn)在出于說明而非限制的目的描述本發(fā)明。除非在操作實(shí)施例中或者另有說明， 否則，說明書中使用的所有表示數(shù)量、百分量等的數(shù)字應(yīng)理解為在所有情況中均受“約”字修飾。本發(fā)明提供一種流通式光生物反應(yīng)器，其包括至少一個(gè)熱塑性多壁片材，其具有上層和下層，其間設(shè)置有至少兩個(gè)側(cè)壁、至少一個(gè)內(nèi)壁和兩個(gè)端蓋。本發(fā)明還提供一種生產(chǎn)生物燃料的方法，包括向流通式光生物反應(yīng)器中注入藻類溶液，所述光生物反應(yīng)器包括至少一個(gè)熱塑性多壁片材，所述片材具有上層和下層，其間設(shè)置有至少兩個(gè)側(cè)壁、至少一個(gè)內(nèi)壁和兩個(gè)端蓋；使所述藻類溶液暴露于日光，收獲所述藻類，干燥所述藻類，從干燥的藻類中提取油并將油轉(zhuǎn)化成生物燃料。參照?qǐng)D1應(yīng)理解，可優(yōu)選從升高的儲(chǔ)庫中將微生物溶液給料至本發(fā)明的流通式光生物反應(yīng)器。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，微生物溶液的重量推動(dòng)所述溶液通過具有一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)內(nèi)壁的熱塑性多壁片材(“麗S”)。如圖2和3所示，所述內(nèi)壁可以相對(duì)于所述熱塑性多壁片材的上層和下層平行取向、垂直取向或?qū)蔷€取向。由于該實(shí)施方式是重力輔助的，不需要像常規(guī)管式反應(yīng)器那樣用能量泵送所述溶液。為了進(jìn)一步利用流動(dòng)輔助，所述光生物反應(yīng)器可以放置在向下的斜坡上。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，若所述藻類溶液太稠或者所述反應(yīng)器太長，仍需要泵送藻類溶液。本發(fā)明中可以使用的熱塑性多壁片材優(yōu)選由透明或半透明的塑料，例如聚碳酸酯(“PC”)，共聚碳酸酯(“CO-PC”)，聚酯碳酸酯，共聚酯碳酸酯，硅氧烷-聚碳酸酯，硅氧烷-共聚碳酸酯，聚酯，共聚酯，聚氯乙烯(“PVC”)，共聚氯乙烯(“C0-PVC”)，聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)，共聚甲基丙烯酸甲酯(“co-PMMA”)，聚丙烯(“PP”)，環(huán)烯烴共聚物(“C0C”)，氟聚合物，熱塑性烯烴(“ΤΡ0”)、苯乙烯丙烯腈(“SAN”)，熱塑性聚氨酯 (“TPU”)或這些材料的透明或半透明的摻混物制成。所述熱塑性多壁片材的外表面優(yōu)選具有至少一層外蓋層，所述外蓋層附在所述熱塑性多壁片材直接朝向陽光的一側(cè)上。該外蓋層可以是共擠出、層壓或涂覆的，以增加所述熱塑性多壁片材的耐候性。所述外蓋可以由具有高含量UV吸收劑的聚碳酸酯、或共聚碳酸酯如Lexan SLX、或聚甲基丙烯酸甲酯制成。它也可以是在丙烯酸類基底或氨基甲酸酯基底上的UV-穩(wěn)定的透明涂層或硅氧烷硬質(zhì)涂層等。本發(fā)明光生物反應(yīng)器的熱塑性多壁片材的透光率優(yōu)選大于60%，更優(yōu)選大于 70 %，最優(yōu)選大于80 %。所述熱塑性多壁片材面向太陽的上層外表面的透光率優(yōu)選大于 70 %，更優(yōu)選大于80 %，更優(yōu)選大于85 %，最優(yōu)選大于87 %。所述熱塑性多壁片材的下側(cè) (即所述下層的外表面)可以具有反射光的共擠出層或涂覆層，如銀層或選擇性反射某些波長(例如深紅或淺紅和/或深藍(lán)或淺藍(lán)色波長)的層。所述熱塑性多壁片材的下側(cè)也可以包括有耐磨性的共擠出層或涂覆層。所述熱塑性多壁片材的內(nèi)表面可以包括至少一層內(nèi)蓋層。該內(nèi)蓋層的功能可以是提高耐化學(xué)性和/或降低藻類粘附性?？捎糜趦?nèi)蓋層的材料包括共聚碳酸酯、聚酯、共聚酯、聚氯乙烯、共聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、共聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、環(huán)烯烴共聚物、氟聚合物、熱塑性烯烴、苯乙烯丙烯腈、熱塑性聚氨酯或這些材料的透明或半透明摻混物或漆(透明涂層)。除蓋層外，還可向所述熱塑性多壁片材中注入添加劑以提高UV穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和/或降低藻類粘附性。這些添加劑可以是例如用于外側(cè)的UV吸收劑和用來降低藻類粘附性的抗微生物添加劑。這種注入技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。所述熱塑性多壁片材的內(nèi)壁可以如圖2和3所示的多種構(gòu)造進(jìn)行設(shè)置。如圖4所示的波紋多壁片材在本發(fā)明中也是有用的?？梢允褂闷渌臉?gòu)造，這取決于光生物反應(yīng)器使用者的需要。所述熱塑性多壁片材的構(gòu)造、形狀和厚度取決于所述微生物溶液流過所述熱塑性多壁片材的速度和所需的停留時(shí)間。這些參數(shù)也決定了要使用的壁厚度。所述厚度還取決于所述微生物溶液的密度。 生長過程開始時(shí)(即圖1的右側(cè))，微生物不太多。溶液越深入光生物反應(yīng)器(即，至圖1 左側(cè))；則微生物生長和吸收光越多?？赡鼙仨毷篃崴苄远啾谄暮穸冉档突蚓哂胁煌妮喞?。所述熱塑性多壁片材的厚度優(yōu)選為1-10英寸，更優(yōu)選2-9英寸，更優(yōu)選3-7英寸，最優(yōu)選4-6英寸。本發(fā)明中所述熱塑性多壁片材的厚度可以在這些值的任意組合的范圍內(nèi)， 包括所述的這些值。所述熱塑性多壁片材可以制作成一長片，或多個(gè)熱塑性多壁片材可以放置成一排。放置成一排時(shí)，所述熱塑性多壁片材可以通過連接器部件連接，或膠合，或焊接在一起。 將所述熱塑性多壁片材膠合或焊接在一起時(shí)，重要的是至少將外壁牢固地結(jié)合在一起，以使微生物溶液無法逃逸。所述內(nèi)壁可以彼此結(jié)合或不結(jié)合。所述多壁片材的端部具有端蓋， 在藻類生長過程中防止材料流出。所述端蓋可以優(yōu)選為漏斗形，以在生長循環(huán)之前或之后促進(jìn)材料快速轉(zhuǎn)入或快速轉(zhuǎn)出光生物反應(yīng)器。為了補(bǔ)償熱膨脹和熱收縮，優(yōu)選使用連接器部件。與所述熱塑性多壁片材配適的連接器部件使得所述片材不透水地連接，但不使所述熱塑性多壁片材彼此接觸。所述連接器部件還優(yōu)選位于測(cè)量類似CO2含量、養(yǎng)分含量、pH值等參數(shù)的位置，有助于掌控所述過程， 并且優(yōu)選位于供給養(yǎng)分、空氣和/或CO2和進(jìn)行pH調(diào)節(jié)等的位置。另外，可以直接對(duì)所述熱塑性多壁片材的室進(jìn)行測(cè)試和供給。如圖5-7所示，可以通過在由內(nèi)壁和外壁形成的室中流動(dòng)熱或冷的空氣或水完成加熱或冷卻。如圖5上部三壁片材的截面所示，所述藻類溶液在由熱塑性多壁片材的上層、內(nèi)壁和側(cè)壁之間形成的第一組室中流動(dòng)。加熱或冷卻的空氣或水在由熱塑性多壁片材的下層、內(nèi)壁和側(cè)壁之間形成的第二組室中流動(dòng)。如圖5下部4-壁片材的截面所示，所述藻類溶液在上下室中流動(dòng)，加熱或冷卻的空氣或水流過中間室。圖6是內(nèi)壁相對(duì)于所述片材的上層和下層對(duì)角線設(shè)置的雙壁片材的截面圖。所述
8微生物溶液在由所述上層和兩個(gè)內(nèi)對(duì)角線壁之間形成的上室中流動(dòng)。加熱或冷卻的空氣或水在由所述下層和兩個(gè)內(nèi)對(duì)角線壁之間形成的下室中流動(dòng)。圖7示出本發(fā)明另一構(gòu)造的截面圖，其中所述微生物溶液在外室中流動(dòng)，加熱或冷卻的空氣或水在中間室中流動(dòng)。在所述一排熱塑性多壁片材的端部，所述微生物溶液可以通過端蓋進(jìn)行收集，用于進(jìn)一步加工并轉(zhuǎn)化成生物燃料。這種轉(zhuǎn)化可以通過以下步驟進(jìn)行使藻類溶液流入所述光生物反應(yīng)器，使所述藻類溶液暴露于日光，收獲所述藻類，干燥所述藻類，從干燥的藻類中提取油并將所述油轉(zhuǎn)化成生物燃料。本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉收獲所述油和將其轉(zhuǎn)化成燃料的方法和技術(shù)。本發(fā)明的光生物反應(yīng)器可以用來生產(chǎn)多種生物燃料，如生物柴油、生物乙醇、生物汽油、生物甲醇和生物丁醇。給出本發(fā)明的上述描述是出于說明而非限制的目的。對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以各種方式修改或調(diào)整本文所述的實(shí)施方式。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種流通式光生物反應(yīng)器，其包括至少一個(gè)熱塑性多壁片材，所述片材具有上層和下層，其間設(shè)置有至少兩個(gè)側(cè)壁、至少一個(gè)內(nèi)壁和兩個(gè)或更多個(gè)端蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述上層和下層各自由獨(dú)立地選自以下材料的材料制成透明或半透明的聚碳酸酯、共聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、共聚酯碳酸酯、硅氧烷-聚碳酸酯、硅氧烷-共聚碳酸酯、聚酯、共聚酯、聚氯乙烯、共聚氯乙烯、 聚甲基丙烯酸甲酯、共聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、環(huán)烯烴共聚物、氟聚合物、熱塑性烯烴、 苯乙烯丙烯腈、熱塑性聚氨酯和其透明或半透明的摻混物。
3.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的外表面具有施加其上的一個(gè)或多個(gè)外蓋層。
4.如權(quán)利要求3所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述外蓋層共擠出、層壓或涂在所述熱塑性多壁片材的外表面上。
5.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的內(nèi)表面具有施加其上的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)蓋層。
6.如權(quán)利要求5所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述內(nèi)蓋層由選自下組的物質(zhì)制成共聚碳酸酯、聚酯、共聚酯、聚氯乙烯、共聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、共聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、環(huán)烯烴共聚物、氟聚合物、熱塑性烯烴、苯乙烯丙烯腈、熱塑性聚氨酯、 其透明或半透明摻混物和透明涂層。
7.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述流通式光生物反應(yīng)器還包括連接于所述熱塑性多壁片材上的藻類儲(chǔ)器。
8.如權(quán)利要求7所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述藻類儲(chǔ)器位于所述熱塑性多壁片材上方，以使所述藻類流入所述熱塑性多壁片材。
9.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材具有兩個(gè)或更多個(gè)內(nèi)壁。
10.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)壁相對(duì)于所述上層和下層平行設(shè)置。
11.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)壁相對(duì)于所述上層和下層垂直設(shè)置。
12.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述至少一個(gè)內(nèi)壁相對(duì)于所述上層和下層對(duì)角線設(shè)置。
13.如權(quán)利要求9所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述兩個(gè)或更多個(gè)內(nèi)壁相對(duì)于所述上層和下層以平行、垂直和對(duì)角線中的一個(gè)或多個(gè)方式進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置。
14.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的上層的透光率大于70%。
15.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的上層的透光率大于80%。
16.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的上層的透光率大于85%。
17.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的上層的透光率大于87%。
18.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的厚度約為1-10英寸。
19.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的厚度約為2-9英寸。
20.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的厚度約為3-7英寸。
21.如權(quán)利要求1所述的流通式光生物反應(yīng)器，其特征在于，所述熱塑性多壁片材的厚度約為4-6英寸。
22.—種生產(chǎn)生物燃料的方法，其包括使藻類溶液流入流通式光生物反應(yīng)器，所述流通式光生物反應(yīng)器包括至少一個(gè)熱塑性多壁片材，所述片材具有上層和下層，其間設(shè)置有至少兩個(gè)側(cè)壁、至少一個(gè)內(nèi)壁和兩個(gè)或更多個(gè)端蓋；使所述藻類溶液暴露于日光；收獲所述藻類；干燥所述藻類；從干燥的藻類中提取油；和將所述油轉(zhuǎn)化成生物燃料。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述生物燃料選自下組生物柴油、生物乙醇、生物汽油、生物甲醇和生物丁醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種流通式光生物反應(yīng)器，其包括至少一個(gè)熱塑性多壁片材，其具有上層和下層，其間設(shè)置有至少兩個(gè)側(cè)壁、至少一個(gè)內(nèi)壁和兩個(gè)或更多個(gè)端蓋。本發(fā)明還提供一種使用本發(fā)明的光生物反應(yīng)器生產(chǎn)生物燃料的方法。本發(fā)明的光生物反應(yīng)器和方法具有以下優(yōu)點(diǎn)能獲得較高產(chǎn)量的遺傳工程改造的微生物無法逃出至環(huán)境中，系統(tǒng)中水不會(huì)蒸發(fā)，無雜草(存在不良藻類)，來自太陽的UV光被反應(yīng)器壁過濾掉，可以控制溫度，可以人工供給來自發(fā)電廠、釀酒廠等的CO2以增加產(chǎn)量。本發(fā)明的光生物反應(yīng)器也比建造管式反應(yīng)器的成本低，并且具有低操作能耗，這是因?yàn)樵趦?yōu)選的重力輔助實(shí)施方式中攪拌和泵送需要極少的能量或不需要能量。
文檔編號(hào)C12P7/16GK102482634SQ201080039695
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者G·希爾頓, J·P·梅森, P·施瓦茨, R·戈尼 申請(qǐng)人:拜爾材料科學(xué)有限公司, 拜爾材料科學(xué)股份公司