微藻培养系统、腔体式光生物反应器技术方案

本实用新型专利技术公开了微藻培养系统及腔体式光生物反应器。培养系统包括可容纳培养液和微藻的光生物反应器；所述反应器为密闭式；器壁为具有中空夹层结构的密封体和/或器壁的材质为轻质保温材料；反应器具有透气结构；培养液中含有碳酸氢盐。采用本实用新型专利技术的系统培养微藻，可以很好地控制反应器与所处水体环境之间的热交换，使反应器中的培养温度高于所处水体温度，以提高微藻的生长速度，但不至于温度过高而导致所培养微藻的死亡，其培养方法简单，成本低，培养效率高，适合于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了微藻培养系统及腔体式光生物反应器。培养系统包括可容纳培养液和微藻的光生物反应器；所述反应器为密闭式；器壁为具有中空夹层结构的密封体和/或器壁的材质为轻质保温材料；反应器具有透气结构；培养液中含有碳酸氢盐。采用本技术的系统培养微藻，可以很好地控制反应器与所处水体环境之间的热交换，使反应器中的培养温度高于所处水体温度，以提高微藻的生长速度，但不至于温度过高而导致所培养微藻的死亡，其培养方法简单，成本低，培养效率高，适合于工业化应用。【专利说明】微藻培养系统、腔体式光生物反应器
本技术设及微藻生物
，具体设及微藻培养系统、腔体式光生物反应 器。
技术介绍
近些年来，自养微藻因其功能的多样性得到越来越多的关注。微藻可W作为一种 新型的生物柴油原料。与大豆、甘薦、麻枫树等能源作物相比，其具有生长周期短、光合作用 速率快、油脂含量高等优点，有着良好的开发前景。微藻能够高效固定大气中的C〇2,解决因 化石燃料燃烧导致的环境问题。另外，微藻细胞中含有:蛋白质、脂类、多糖、类胡萝h素、色 素等高价值的营养成分，是优质的食品和饲料原料，也是化工、轻工和医药工业中用途极广 的有机中间体，也可W是化妆品原料。 与其它生物一样，溫度是影响微藻生长的一个至关重要因素。在传统的微藻培养 系统中，长时间强光照射会导致封闭式光生物反应器内溫度会升高l〇°C~30°C，而过高的 溫度会导致微藻产量下降，甚至引起微藻的死亡。因此，高效的微藻培养系统需要额外的溫 度控制系统，如喷洒水降溫，但运导致了微藻生产的高成本。为了避免运种状况，有研究者 开发了浸泡于水中、或漂浮在水面上的微藻培养系统，例如，美国Solix公司开发的浸泡于 水中的微藻培养系统、Lee等人专利技术的漂浮式微藻培养系统、W及美国宇航局专利技术的漂浮式 半透膜微藻培养系统等。 然而，上述漂浮式微藻培养系统商业化应用仍然受到了限制。首先，虽然所处水体 可降低反应器内的溫度，使其溫度不至于升至过高而导致微藻细胞死亡，但是同时也把反 应器内的溫度降低到了与所处水体几乎相同的溫度。由于水体的自蒸发作用，其溫度通常 都很低，例如，中国的海域中，勸海四个季度平均海洋表面溫度分别为2.8°C、12.7°C、23.5 °C和13.5°C，黄海四个季度平均海洋表面溫度分别为8.4°C、14.9°C、24.1、17 . rC，东海四 个季度平均海洋表面溫度分别为16.8°C、21.7°C、28. (TC和23. (TC，南海四个季度平均海洋 表面溫度分别为25. rC、28.2、29. TC和27. TC。过低的溫度不利于微藻的生长，导致微藻 的生长效率低下。比如，超嗜盐杆藻在不同溫度下的生长速度明显不同（表1)。因此，提高反 应器中的培养溫度至关重要。 亲1 .摇幢盐胖疆#木同媪底下拉弟5弄的井:密底另外，无机碳源的供应对于微藻培养来说至关重要，而如何为漂浮式的反应器提 供无机碳源是一个难题。像W上所述的漂浮式光反应器，采用封闭系统，并在其中鼓泡通入 含有二氧化碳的压缩气体，运对大规模培养微藻来说其实是很难实现的。运需要为每个光 反应器安装一个鼓泡通气的管道系统。一般来说，每个漂浮反应器的尺寸不可能做的很大， 运就需要庞大数量的反应器进行大规模培养。在运种情况下，庞大数量的反应器的鼓泡通 气需要非常复杂的压缩气体管道，运大大增加了每个反应器的制作成本和压缩气体管道的 建设成本，同时会大大增加操作成本。而在大面积的水域表面架设如此复杂的通气管道，其 建设难度更大，制作和操作成本更高，而且其被波浪破坏的风险很大，所W，在大规模生产 中运是非常难实现的。而如果考虑利用敞开的反应器系统，虽然省去了鼓泡通气系统，而且 有利于二氧化碳从空气中传递到培养液中，从而被微藻吸收，但是敞开系统由于蒸发的作 用，其溫度与水体本来的溫度相差无几，不能形成溫室效应，因此微藻生长慢，效率太低。
技术实现思路
鉴于现有技术中微藻培养器W及微藻培养中存在的不足，本技术的目的之一 在于提供一种用于微藻培养的系统，采用合理的设计，可有效调控系统溫度。 本技术的技术方案为，微藻培养系统，包括可容纳培养液和微藻的光生物反 应器;所述反应器为密闭式;所述反应器的器壁为具有中空夹层结构的密封体和/或器壁的 材质为轻质保溫材料;所述反应器具有透气结构;所述培养液中含有碳酸氨盐。 本技术所述轻质保溫材料的"轻质"是指在水面上可漂浮。 本技术光生物反应器采用轻质保溫材料制成，使其可W漂浮在水面上；当采 用非轻质材料时，可W通过制作具有中空夹层结构的器壁W到达漂浮效果。 本技术微藻培养系统中，碳酸氨盐为微藻提供无机碳源，使其在光生物反应 器中进行生长。微藻光合作用所产生的氧气通过具有透气不透水的密封结构(例如，具有透 气不透水特性的密封膜)释放，或者通过透气口释放。 本技术提供的微藻培养系统，应用于敞开的具有波浪的水体表面，所述水体 可W是，但不限于海洋、湖泊、河流、池塘、或水库。 本技术所述的微藻是任何可W在一定碳酸氨盐浓度条件下生长的真核微藻 和蓝细菌，例如，所述的微藻可W选自杜氏藻化unaliella SP.)、小球藻(化Iorella SP.)、 雨生红球藻化ematococcus sp)、超嗜盐杆藻化uhalothece SP .)、蓝杆藻（切anothece sp.)、螺旋藻（Spirulina.)、微銷藻(Microcoleus sp.)、集胞藻（Synecho巧Stis sp.)、球 等鞭金藻（isochiTsis sp)、小定鞭金藻（Pirmnesium sp)、富油新绿藻（Neochloris oleoabundans)、微拟球藻(化nnochloropsis)、或一种拉下文名称为Picochlorum sp的微 藻。 本技术提供的微藻培养系统，其光反应器在提供浮力的同时，还可减少反应 器内部与所处水体之间的热交换，在阳光照射下形成一个漂浮式溫室，维持的微藻培养溫 度高于光反应器所处的水体溫度。 1)该培养系统置于有波浪的水体表面，利用波浪的能量实现反应器内培养液的混 和，W满足微藻生长的传质要求。 2)该培养系统中光反应器的器壁采用具有中空夹层结构的密封体制成，或采用轻 质保溫材料制成，在提供浮力的同时，减少反应器内部与所处水体之间的热交换，在阳光照 射下形成一个漂浮式溫室，维持的微藻培养溫度高于光反应器所处的水体溫度。 3)达到保溫效果，光反应器采用封闭的设计，微藻生长所需的无机碳源W碳酸氨 盐的形式提供，W避免利用空气中的二氧化碳或通入含有二氧化碳的气体引起的热损失。 本技术的另一目的是提供一种腔体式光生物反应器，包括腔体，腔体具有腔 壁，腔壁包括上腔壁;所述腔壁为具有中空夹层结构的密封体和/或腔壁的材质为轻质保溫 材料;所述腔体的上部设有进出料口和透气结构，所述进出料口和透气结构均穿过腔壁与 腔体内部相通。 根据腔壁材质的不同，腔体式光生物反应器可为刚性或柔性。 进出料口也可采用透气不透水的密封结构。优选的该透气不透水的膜材料为膨体 聚四氣乙締。其一方面可W防止水体进入反应器内部，污染微藻。另一方面，可W光合作用 产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
微藻培养系统，包括可容纳培养液和微藻的光生物反应器；其特征在于，所述反应器为密闭式；所述反应器的器壁为具有中空夹层结构(3)的密封体和/或器壁的材质为轻质保温材料；所述反应器具有透气结构；所述培养液中含有碳酸氢盐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：迟占有，朱陈霸，朱贺，李佳琪，程龙燕，唐颖，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21