[发明专利]光生物反应器和光合微生物的培养方法及其应用

说明书

本发明涉及微藻培养领域，具体涉及光生物反应器和光合微生物的培养方法及其应用。光合微生物的培养方法包括：在光生物反应器中，在曝气和光照下，将光合微生物进行生物培养；所述光生物反应器中设置有光照装置和曝气装置，所述光照的强度分为两级控制，弱光阶段的光强度为5000lux以下，强光阶段的光强度大于5000lux。本发明的光合微生物养殖方法，采用两阶段光照控制，能提高光合微生物的光能利用率。特别是采用的曝气装置和光照装置的特别设置，可以通过气源在补气的同时推动细胞运动，既能节约搅拌的能耗，还能降低藻细胞在光源表面附着的机率。

技术领域

本发明涉及微藻培养领域，具体涉及光生物反应器和光合微生物的培养方法及其应用。

背景技术

微藻是一类在水中生长的种类繁多且分布极其广泛的低等植物，它可以自养生长，是由阳光驱动的细胞工厂，通过微藻细胞高效的光合作用，吸收CO₂，将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能，并放出O₂。利用微藻生产生物能源与化学品有望同时达到替代化石能源、减少CO₂排放等目的。由于微藻具有极高的生产效率，所以近年来得到人们的广泛关注。除了上述两种营养方式外，部分微藻还可以进行光能兼养生长，即同时利用光能和有机碳源中的化学能进行生长，同时利用CO₂和有机碳源进行生长，生长速率高于自养和异养。

然而对于自养生长和兼养生长来说，藻细胞容易吸附在光源表面，进一步的降低了光照强度，致使光照严重不足；并且，需要采用搅拌装置促进藻细胞流动，而搅拌装置占的空间越大，也会影响藻细胞接受充足的光照。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的光合微生物自养方法存在的光合生物光能利用率较低等缺陷，提供了一种高光能利用率的光生物反应器和光合微生物的培养方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种光合微生物的培养方法，该方法包括：在光生物反应器中，在曝气和光照下，将光合微生物进行生物培养；

所述光生物反应器中设置有光照装置和曝气装置，所述光照的强度分为两级控制，弱光阶段的光强度为5000lux以下，强光阶段的光强度大于5000lux。

本发明第二方面提供一种光生物反应器，所述光生物反应器中设置有光照装置和曝气装置，所述光照装置设置为能够进行两级控制光照，其中，弱光阶段的光强度为5000lux以下，强光阶段的光强度大于5000lux。

本发明第三方面提供了一种生产生物质的方法，包括采用上述方法培养光合微生物，并从所得的光合微生物中提取生物质。

本发明第四方面提供了一种生产生物能源的方法，包括采用上述方法培养光合微生物。

本发明的光合微生物养殖方法，采用两阶段光照控制，能提高光合微生物的光能利用率。特别是采用的曝气装置和光照装置的特别设置，可以通过气源在补气的同时推动细胞运动，既能节约搅拌的能耗，还能降低藻细胞在光源表面附着的机率，具体的优势如下：

(1)解决了高密度光合微生物在光源表面吸附的难题。气泡对光源表面的吹扫作用，明显减弱了光合微生物细胞在光源表面的吸附情况，提高了反应器中的光能利用率和光合微生物的生长速率，解决了大规模养殖过程中光源表面清洗的难题。

(2)提高了光生物反应器内置光源的光照强度，解决了高密度光合微生物培养过程中光照严重不足的难题。气泡推动光合微生物细胞在光生物反应器中运动，在显著节约能耗的同时还节约了反应器内部空间，增加了人工光源光照强度，从而提高了光合微生物的生长速率。

附图说明

图1是根据本发明的一种实施方式的曝气管和柱式光源设置方式的剖面图，其中，曝气管具有凹面且该凹面设置在柱式光源底部，以使得柱式光源底部位于凹面的弧度中。