适合于生长藻类的方法和装置的制造方法
【专利说明】适合于生长藻类的方法和装置
[0001]相关申请
[0002]本申请获得来自于2012年11月8日提交的美国临时专利申请US61/723，799的优先权，其通过引用并入，如同在本文中完全地提出。本申请涉及于2012年5月6日提交的并且于2012年11月15日作为W02012/153174公布的PCT专利申请IB2012/000884，其通过引用并入，如同在本文中完全地提出。
[0003]本发明的领域和背景
[0004]在某些实施方案中，本发明涉及藻类养殖的领域，并且更具体地但是不排他地涉及适合于生长藻类特别是微藻类的方法和装置。
[0005]商业藻类养殖对于生产用于许多行业的产品是重要的，包括食品、化妆品、药物、化学和燃料行业。
[0006]用于生长藻类的方法和装置被寻求。
[0007]发明概述
[0008]本文中本发明的某些实施方案提供在某些方面中具有超过本领域中已知的那些的益处的用于生长藻类特别是微藻类的方法和装置。
[0009]根据本发明的某些实施方案的方面，提供一种用于生长藻类的方法，包括:在第一位置处提供藻类生长液体；以及允许藻类生长液体在经过气态气氛时从第一位置移动至储器；其中储器低于第一位置。在某些实施方案中，方法还包括，在藻类生长液体经过该气氛至储器的传递期间，藻类生长液体连续地接触延迟藻类生长液体移动至储器的多个中间层，其中中间层的数量是至少一个。
[0010]根据本发明的某些实施方案的方面，还提供一种用于生长藻类的装置，包括:
[0011]a.储器，其适合于容纳藻类生长液体；以及
[0012]b.液体运输组件，其界定用于藻类生长液体从储器至液体运输组件的第一位置的管道，该第一位置高于储器，
[0013]其中第一位置包括至少一个孔，所述至少一个孔配置为允许从储器移除的藻类生长液体在经过气态气氛时移动返回至储器。
[0014]在某些实施方案中，装置还包括位于不同的高度处的多个中间层，该多个中间层定位为使得从第一位置移动至储器的藻类生长液体连续地接触多个中间层，由此延迟藻类生长液体从第一位置至储器的移动，其中中间层的数量是至少一个。在某些实施方案中，中间层位于一个距另一个的不同的高度处，该高度低于第一位置并且高于储器。
[0015]本文的教导的某些实施方案的方面是对于2012年5月6日提交的并且于2012年11月15日作为W02012/153174公布的PCT专利申请IB2012/000884的教导互补的或部分地从属于其。在公布之前，IB2012/000884以其整体作为附录被包括在US 61/723, 799中，US61/723，799是本申请的优先权文件，特别提供了实现本对发明的方面支持。因为TO2012/153174现在已经被公布，所以其由此通过引用被包括，如同在本文中完全地提出。
[0016]除非另有定义，否则本文使用的所有的技术的和科学的术语具有与本发明涉及的领域的普通技术人员所普遍理解的相同的意思。在冲突的情况下，包括定义的本说明书优先。
[0017]如本文使用的，术语“包括(comprising) ”、“包括(including) ”、“具有”和其语法变体将被视为指定所声明的特征、整数、步骤或部件但是不排除一个或多个另外的特征、整数、步骤、部件或其组的加入。这些术语包含术语“由……组成”和“基本上由……组成”。
[0018]如本文使用的，不定冠词“一(a)”和“一个(an)”意指“至少一个”或“一个或更多个”，除非文本清楚地另有规定。
[0019]如本文使用的，当数字值前面是术语“约”时，术语“约”意图指示+/-10%。
[0020]附图简述
[0021]本发明的某些实施方案在本文中参照附图描述。描述与附图共同地使本发明的某些实施方案可以如何被实践对于本领域的普通技术人员是明显的。附图是用于例证性的讨论的目的并且没有作出比本发明的基本的理解所必需的更详细地示出实施方案的结构细节的尝试。为了清楚性的目的，在附图中描绘的某些物体不是按比例的。
[0022]在附图中:
[0023]图1A以透视图描绘了如本文描述的用于生长藻类的装置的实施方案；
[0024]图1B以从侧部的局部横截面描绘了图1A的装置；
[0025]图1C从顶部描绘了图1A的装置的液体运输组件；
[0026]图2A和图2B描绘了如本文描述的适合于生长藻类的装置的实施方案的藻类收获组件；并且
[0027]图3以透视图描绘了液体运输组件连同如本文描述的适合于生长藻类的装置的实施方案的储器的框架。
[0028]本发明的某些实施方案的描述
[0029]本发明在其某些实施方案中涉及适合于生长藻类(特别是微藻类，在某些实施方案中光合自养的藻类并且在某些实施方案中混合菅养的藻类)的方法和装置。
[0030]在某些实施方案中，根据本文的教导被生长的藻类暴露于光以消耗二氧化碳和营养物以产生藻类生物质，在优选的实施方案中在以其他形式的新陈代谢为代价促进光合作用和/或促进藻类脂质产生和/或阻碍木质素产生的条件下。
[0031]在某些实施方案中，如本文描述的装置可以被认为是光生物反应器。在某些实施方案中，如本文描述的装置可以被认为是适合于生长藻类的温室。
[0032]在某些实施方案中，本文的教导是对于碳隔绝装置有用的，例如，根据本文的教导的装置与二氧化碳发射器(例如燃烧化石燃料的动力设备)的排出部相关联并且排出部中的二氧化碳中的至少某些被转化为藻类生物质，而不是被释放到气氛中。
[0033]在某些实施方案中，本文的教导是对于废水处理有用的，把废水转化为藻类生物质和清洁的水，在某些实施方案中与在PCT专利申请IB2012/000884中描述的相似或大体上相同。
[0034]在某些实施方案中，本文的教导是对于生物燃料产生有用的，把太阳光转化为脂质，在某些实施方案中与在PCT专利申请IB2012/000884中描述的相似或大体上相同。
[0035]本发明的教导的原理、用途和实施可以参照伴随的描述和附图来更好地理解。在精读本文提出的描述和附图时，本领域的技术人员能够实施本发明的教导，而没有过度的努力或实验。在附图中，相似的参考标记在全文中指代相似的零件。
[0036]在详细地解释本发明的至少一个实施方案之前，应理解，本发明不一定在其应用上限于本文提出的构造的细节和部件的布置和/或方法。本发明能够具有其他的实施方案或能够以各种方式实践或实施。本文采用的措辞和术语是为了描述性的目的并且应当不被认为是限制性的。
[0037]如在PCT专利申请IB2012/000884中详细描述的，已经发现，在藻类生长液体中的藻类生长的模式可以通过藻类被培养的条件来修改。通过根据合适的方法和/或在合适的装置中生长藻类，藻类可以以相对高的产量、相对高的生长速率、相对高的脂质含量、相对低的纤维素含量和相对低的木质素含量中的一个或多个被生长。本文的教导的实施方案实施这些发现中的至少某些以提供具有一个或多个优点的适合于生长藻类的方法和装置，在某些实施方案中包括即使在远程的并且难以到达的地点中对于运输、建立、操作和维护是简单的并且低成本的。
[0038]用于生长藻类的方法
[0039]根据本文的教导的某些实施方案的方面，提供一种用于生长藻类的方法，包括:
[0040]在第一位置处提供藻类生长液体；以及
[0041]允许藻类生长液体在经过气态气氛时从第一位置移动至储器，其中储器低于第一位置。
[0042]藻类生长液体是任何合适的藻类生长液体，通常为包括藻类或藻类孢子和对于藻类生长所需要的和/或适合于藻类生长的营养物的水。取决于实施方案，藻类生长液体是淡水、微咸水或盐水。
[0043]气态气氛是任何合适的气态气氛并且通常是具有气体浓度的可选择的小的改变的空气，例如富集二氧化碳的空气。
[0044]在某些实施方案中，当藻类生长液体在经过气态气氛的同时从第一位置运动至储器时，气体交换被促进。这样的气体交换从藻类生长液体除去过量的分子氧(光合作用的副产物)并且允许从气氛吸收二氧化碳以支持进一步的光合作用。在某些实施方案中，这种经过气态气氛帮助避免诱导至少某些藻类采取非光合作用的(呼吸的)新陈代谢。
[0045]已经发现，为了吸收二氧化碳的目的，在某些实施方案中，通过避免可抑制藻类生长的过量的二氧化碳吸收，藻类生长液体经过气态气氛优于二氧化碳气体向藻类生长液体中的直接引入(例如，起泡)。此外，某些实施方案比直接引入成本更低并且更容易建立和维护，通常不需要主动部件例如栗以实施气体向藻类生长液体中的直接引入。
[0046]在某些实施方案中，当藻类生长液体从第一位置移动至储器时，由于暴露于太阳光的更大的表面面积、经过藻类生长液体的更短的光程以及由于藻类生长液体的混合，因此用于光合作用的向太阳光的暴露被增加。
[0047]如在PCT专利申请IB2012/000884中详细地讨论的，已经发现，随时间推移被允许与剧烈运动的时期(其中藻类生长液体更剧烈地移动，例如藻类生长液体的急流和/或混合)交替的休息时期(其中藻类生长液体不移动或仅缓慢地移动)的藻类在某些实施方案中在一个方面帮助防止藻类采取固着生长模式和/或减少集落形成的发生率，并且在另一个方面帮助防止或减少藻类产生游动有机体的发生率。在某些实施方案中，这样的条件导致具有高的脂质含量和相对低的纤维素和木质素含量的藻类。
[0048]在某些实施方案中，储器位于第一位置正下方。在某些实施方案中，这样的配置允许方法使用相对地小的“占地面积”(即，在相对地小的区域中)被实施。
[0049]在某些实施方案中，允许藻类生长液体经过气态气氛传递至储器是通过把藻类生长液体从第一位置朝向储器掉落，所以藻类生长液体通过重力落入储器中。这样的掉落是节能的，因为没有消耗外部能量以把藻类生长液体主动地驱动经过气态气氛。在某些例子中，当储器位于第一位置正下方时，这样的实施方案被有利地实施。
[0050]在某些实施方案中，在第一位置处提供藻类生长液体包括把藻类生长液体从储器运输至第一位置。在某些实施方案中，藻类生长液体通过栗送被从储器运输至第一位置。任何合适的栗可以用于把藻类生长液体运输至第一位置，例如循环栗、阿基米德螺旋栗(Archimedes’ screw)或螺旋输送机。
[0051]如上文提出的，当藻类生长液体在从第一位置移动至储器的同时经过气态气氛时，导致了与气态气氛的气体交换。这样的气体交换的效率至少部分地取决于藻类生长液体的表面面积，其中较大的表面面积通常导致较高效率的气体交换。
[0052]据此，为了促进高效率的气体交换，在某些实施方案中在藻类生长液体从第一位置至储器的移动的至少一部分期间，藻类生长液体排他地与气态气氛接触，即，大体上没有(在优选的实施方案中完全没有)与物理部件的接触。结果，移动的藻类生长液体的更大的表面面积与气氛接触并且气氛可以更高效率地围绕藻类生长液体流动。藻类生长液体的没有与物理部件接触的移动的实施方案在下文例示。
[0053]此外，为了促进高效率的气体交换，在某些实施方案中具有高表面面积形式的藻类生长液体经过气态气氛。在某些实施方案中，这样的高表面面积形式选自由以下组成的组:藻类生长液体的多个小滴、藻类生长液体的多个分别的流、藻类生长液体的至少一个片材以及喷雾，与例如单一的大直径的层流液流相反。
[0054]高表面面积形式可以使用任何合适的方法、部件或机构来实施。