[发明专利]光生物反应器装置和方法

说明书

提供了用于生物质生产和环境污染修复的光生物反应器装置和单元。生物反应器装置包括膜光生物反应器(PBR)，PBR包含液体介质、至少一种光合微生物和至少一个外膜层，其中膜层由穿过膜层的气体传递可透过的材料组成；并且还包括限定封闭在其中的气态气氛的腔室，其中PBR位于腔室内。该装置还包括控制腔室内气氛组成的控制系统。气体转移穿过PBR的膜层发生，在PBR与腔室内包含的气氛之间发生。提供了包括所述装置的系统以及使用所述装置生产生物质、废水修复和去除大气污染物的方法。

技术领域

本发明涉及可用于产生生物质并有助于环境修复的光生物反应器装置。这种装置还可以从环境中除去诸如二氧化碳和氮氧化物的气体并且可以产生氧气。

背景技术

由于全球转向依赖基于化石燃料的能源，生物质在能源产生、化学品生产、食品和饲料成分生产以及其他工业和环境应用方面变得越来越重要。来自微生物的生物质是特别令人感兴趣的，因为它可以比其他类型的陆地农业生物质(例如玉米和大豆)更快地生产，并且一旦收获，它可以被加工(例如通过发酵或精制)以生产出生物燃料，例如生物柴油、乙醇、丁醇和甲烷(生物气)和/或生产有价值的化学品和营养素和/或生产食品和饲料成分。

US2014/186909描述了由透明(或半透明)柔性聚合物膜制成的光生物反应器胶囊，其被分成多个相邻通道，与流体分配结构连通。

US2015/0230420涉及光生物反应器以及配备有这种光生物反应器的生物气单元，其使用透明管道系统来流过培养悬浮液，以水平的形式配置以便能够在几个水平上进行培养。

DE102012013587涉及一种光生物反应器，其包括限定由壁界定的反应室的一次性袋，以及紧邻所述壁布置的光源。

US2014/0093924描述了具有光合、自发酵微生物的平板生物膜光生物反应器系统，其形成生物膜，并且通过光合作用和随后的自动发酵制备化学产品。

WO2015/116963涉及限定除了至少一个允许引入气体和/或营养物的开口之外基本上封闭的系统的生物反应器。以这样的方式引入气体和/或营养物，以便在生物反应器中提供细胞培养物的混合和通气。

US2009/305389涉及包括柔性外袋的光生物反应器，其中膜管位于外袋内，允许将高浓度的二氧化碳引入其中所含的培养基中。

US2012/329147描述了一种水生藻类生产设备，其采用支撑组件和浸没在水表面附近的一簇漂浮的CO₂/O₂可渗透光生物反应器。

US2012/040453涉及生物反应器，其包括至少两个室，所述至少两个室由透氧膜隔开，使用携氧分子将氧输送至细胞培养物。

US2015/275161描述了一种光生物反应器，其包括涂覆有光自养单细胞生物的高密度培养物的薄层的塑料薄片。

US2010/261918涉及从藻类生物质中分离脂质油用于生物燃料生产的方法，包括破坏藻类细胞并从受破坏的细胞中分离脂质油，然后将脂质油转化为生物燃料。

US2014/144839涉及使用来自污泥处理的流出物培养微藻的设备和方法，包括提供有好氧消化室的流出物的微藻培养反应器。

US8409845描述了具有CO₂/O₂交换膜的柔性袋，其悬浮在第一液体(例如海水)中，其在第二液体中培养藻类以产生烃。

光生物反应器(PBR)消耗CO₂并产生O₂，其必须分别从包含在其中的液体介质中引入和除去。