專利名稱：：用于獲得生物燃料的垂直浸沒式光生物反應器的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明包括在能量光生物轉(zhuǎn)換器的設計之內(nèi)，所述能量光生物轉(zhuǎn)換器被浸漬在海洋和湖泊中，以連續(xù)和封閉的方式起作用，用于通過自養(yǎng)浮游植物株系的大規(guī)模培養(yǎng)來生產(chǎn)生物燃料以及其它令人感興趣的產(chǎn)品。本發(fā)明包括在通過浮游植物生物體的作用開發(fā)可再生能源的
技術領域：
之中，所述浮游植物生物體通常屬于下列分類科(family):綠藻綱、硅藻綱、甲藻綱、隱藻綱、金藻綱(Chrysophyceae)、定鞭藻綱、真綠藻綱、針胞藻綱(Raphidophyceae)、大眼藻綱(Eustigmatophyceae)…，通常該分類科包括有色植物(chromophyte)門的種，它們的特征都在于是有鞭毛或沒有鞭毛的單細胞生物體，并且具有全浮游(終生浮游)生活期，或者它的至少一個生活期是浮游的(階段浮游的)。特別是通過使用能量光生物轉(zhuǎn)換器，獲得了諸如生物燃料的產(chǎn)物、諸如石腦油、煤油、熱能、電能的副產(chǎn)物、諸如氧、氫的游離氣體...。它還促進例如大規(guī)模地吸收溫室氣體，尤其是二氧化碳。
背景技術：
：迄今，生物燃料是從高級植物培養(yǎng)物獲得的，通常是從顯花植物或有花植物(向日葵、棕櫚樹、歐洲棕櫚樹...)的組中獲得的，并且通常是從地表的顯花植物或有花植物(陸生植物)的組中獲得的。為了遵守京都議定書規(guī)定的關于減少C02/S02排放和導致所謂溫室效應的其它氣體的排放的宗旨，經(jīng)濟區(qū)的責任是迫使各個國家尋找替代和可再生燃料以防止可能的處罰稅。盡管在一些地區(qū)太陽能和風能的生產(chǎn)日益增加，但是這些技術是非常昂貴的，并且并不是在所有的氣候區(qū)都是可行的。在這樣的條件下，生物燃料具有作為化石燃料的替代者的重要作用，特別是在運輸用途和供熱用途方面。來自諸如棕櫚樹和菜籽油的植物的生物燃料的生產(chǎn)成本始終是被關注的原因?？紤]到每公頃的低油生產(chǎn)指數(shù)(lowoilproductionindexes),為了達到商業(yè)生產(chǎn)的目的，需要大量的資源。陸地和水是兩種有限的資源，并且優(yōu)選利用它們生產(chǎn)食品，而且生產(chǎn)食品對農(nóng)民更有利可圖。而且，大量的施肥是陸地和水污染的首位形式。大量的單一農(nóng)作物耕作也是生物多樣性的主要危害之一。假如約50%的干質(zhì)單細胞生物通常是生物燃料，那么浮游植物是上述缺點的一種可行解決方案。另外，與使用第二最經(jīng)濟的產(chǎn)物棕櫚油相比，由浮游植物生產(chǎn)的生物燃料的每公頃年產(chǎn)量高40倍。缺點是浮游植物油的生產(chǎn)需要使用相當淺的水來覆蓋大面積的陸地，以及引入大量的C02，即一種用于浮游植物生產(chǎn)油的必需成分。自然生產(chǎn)系統(tǒng)如浮游植物池具有較低的成本，但是收獲過程是非常耗費人力，因此是昂貴的。另一方面，在開放系統(tǒng)中進行浮游植物培養(yǎng)，使其易受污染，并且容易受培養(yǎng)物的問題的困擾，從而可能導致總的產(chǎn)量損失。在上述意義上，在本發(fā)明中所述的光轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點在于系統(tǒng)保持封閉，并且處于培養(yǎng)物不受細菌、真菌...的污染這樣的條件，因為在于除了封閉之外，還借助于結(jié)合殺真菌劑和抗生素的養(yǎng)分使培養(yǎng)物生長茂盛(enrich)。在通過光合作用微生物生產(chǎn)生物燃料的光生物轉(zhuǎn)換器的設計領域中，可以明顯地區(qū)分兩種類型的光生物轉(zhuǎn)換器開放式光生物轉(zhuǎn)換器，其中允許在培養(yǎng)物和其周圍的空氣之間的物質(zhì)的直接交換；以及封閉式光生物轉(zhuǎn)換器，其中通過布置允許電磁輻射通過而不允許物質(zhì)交換的透明物理介質(zhì)，來消除這種交換。開放式光生物轉(zhuǎn)換器對培養(yǎng)條件和可能的污染的低控制產(chǎn)生了許多問題，因此由于這些缺點，它們的應用是有局限性的。然而，封閉式光生物轉(zhuǎn)換器依靠對培養(yǎng)條件和可能的污染的較大程度的控制有效率地減少這些問題，并且可以達到比向日葵的生產(chǎn)速率高400倍的生產(chǎn)速率。迄今，還沒有描述與本發(fā)明的光生物轉(zhuǎn)換器對象類似的系統(tǒng)，本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換器結(jié)合了下列優(yōu)點其是具有大體積和大直徑的封閉系統(tǒng)；其連續(xù)工作；其允許獲得大量的生物燃料或副產(chǎn)物如石腦油、甘油、硅衍生化合物如鐵硅酸鹽；其可以進一步得到熱能和電能并且不被污染，條件是將所有可能的殘留物如二氧化碳在該系統(tǒng)中再循環(huán)，以被用作浮游植物的養(yǎng)分，或其將用作培養(yǎng)基的一部分的水再循環(huán)使得它可以再利用...。本發(fā)明還描述了并且在其容量上清楚地區(qū)別于其它類型的被安置或布置浸漬在液體介質(zhì)(海洋、大海、湖泊、水庫...)中的光生物轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明區(qū)別于在陸地介質(zhì)中開發(fā)的那些的本質(zhì)特征在于由于其浸漬安置，所以它促進了系統(tǒng)的熱調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)而促進了對于正在培養(yǎng)的浮游植物群的控制并且降低了保持培養(yǎng)體系中同溫調(diào)節(jié)的必要能量成本。作為第二個特征，它確保了水的可獲得性，而且對基礎設施的沒有類型限制和高的開支(不同于在陸地上發(fā)生的情況》作為相對于已經(jīng)描述的特征的第三個區(qū)別特征，本發(fā)明允許將光生物轉(zhuǎn)換器浸漬在整個透光區(qū)內(nèi)部，這樣可以在沒有能量消耗的情況下，控制在工藝中所涉及的氣體的分壓，由此促進適當?shù)匚栈蛳鰵怏w的工序。因此，本發(fā)明描述了一種新的系統(tǒng)(光生物轉(zhuǎn)換器)，該系統(tǒng)包括允許大量的多用途并且對環(huán)境非常友好的所有這些特性。名稱為"用于生物質(zhì)生產(chǎn)和廢氣中的污染物的減少的光生物反應器和方法(Photobioreactorandprocessforbiomassproductionandmitigationofpollutantsinfluegases)"的專利申請WO03/094598Al描述了一種主要集中對COx、SOx和NOx類氣體除污的一般(generic)光生物反應器模型。它基本上是以非連續(xù)(在白天/夜晚光周期之間有區(qū)別)方式工作的系統(tǒng)并且是開放的，它的液體介質(zhì)并不是無菌的。它沒有控制氮和二氧化碳濃度，用于增加生物燃料產(chǎn)量。它不是被設計成對單特異性或單克隆藻類株系起作用。它的設計沒有將生物燃料產(chǎn)量作為主要目的考慮，而是集中在氣體純化上。另一方面，對于它涉及的光合作用生物體，它沒有要求使系統(tǒng)無效(disable)的條件，并且它沒有被控制的再循環(huán)，原因是輸送是通過氣泡的湍流進行的。本發(fā)明與該專利的目的相比，提出了一種完全新的系統(tǒng)，該系統(tǒng)相比之下基于下列特征-它主要是為水中介質(zhì)設計的，但是如果對它進行小的改變，它的應用并不限于陸地表面。-它完全是封閉的。-它完全是無菌的。-它連續(xù)工作，而不區(qū)別光周期。-它對單特異性和單克隆株系起作用。-它接受混合的自養(yǎng)-自養(yǎng)、自養(yǎng)-異養(yǎng)、兼性異養(yǎng)-兼性異養(yǎng)培養(yǎng)物。-它不接受任何光合作用生物體，而是它至少要求它們不是在光生物轉(zhuǎn)換器(photobioconverter)的內(nèi)表面上形成生物結(jié)垢的生物體。-它接受兼性異養(yǎng)有機體。-它要求浮游植物物種不形成菌落(colonies)。-它要求浮游植物物種不產(chǎn)生外粘液(exo-mucilage)。-它要求培養(yǎng)的物種含有至少5%的脂肪酸和至少5%的烴。-它改善了無鞭毛和漂浮的浮游植物物種的應用。-它不接受任何類型的液體作為培養(yǎng)基，它集中于淡水、微咸水和海水。-它的主要目的集中在獲得具有能量性質(zhì)或具有預-能量性質(zhì)(pre-energeticproperties)的代謝合成化合物，實質(zhì)上旨在獲得生物燃料。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種用于獲得包括但不限于生物石油的生物燃料以及其它盡管并不是重要的副產(chǎn)物的能量光生物轉(zhuǎn)換器，以固定二氧化碳和溫室氣體。生物石油被視作通過浮游植物生物質(zhì)將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能而產(chǎn)生的能量液體，所述浮游植物生物質(zhì)具有與化石燃料石油相同的起源，但是在本發(fā)明中，相同的能量產(chǎn)物是在其沒有變成化石的情況下被提取出來的。所述能量光生物轉(zhuǎn)換器可以被浸漬在液體介質(zhì)中，并且在非限制性意義上，可以被浸漬在海洋和湖泊(它們通過用于能量產(chǎn)物的給料-提取管與海(湖)岸相連)中，以連續(xù)和封閉的方式起作用，用于通過自養(yǎng)浮游植物株系的大規(guī)模培養(yǎng)來生產(chǎn)生物燃料以及其它令人感興趣的產(chǎn)物。根據(jù)培養(yǎng)基和比如光、壓力、溫度和環(huán)境的自然對流之類的參數(shù)，確定水位線(waterline)。此外，本發(fā)明的光生物轉(zhuǎn)換器使用Tichdmann-型流量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在其任何部件中提供相等的壓力，因而連續(xù)地控制提取。本發(fā)明的第一方面由如圖2、3和4顯示的光生物轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，所述光生物轉(zhuǎn)換器至少由下列元件形成-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個光合作用進行塔(l),所述光合作用進行塔(l)可以具有三種類型圓形單室、圓形同心兩室以及包含圍繞著中心進光孔安置的垂直管的復合圓形，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少2個混合和緩沖罐(2)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少2個再注入和壓力控制泵(3)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少2個熱交換器(4)以保持光生物轉(zhuǎn)換器的溫度，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個過熱降溫器(5)以降低二氧化碳(下面為CO。的進口溫度，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少6個電磁流量控制閥(7)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少6個電磁提取閥(8)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少3個培養(yǎng)基的控制傳感器(9)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少3個氧提取閥(10)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少3個氫提取閥(ll)，-有用表面的100%的自然光進口(12)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少30個人造照明燈(13)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個控制面板(14)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個再循環(huán)泵(15)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少2個比重計(16)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個來自(23)的液體的再注入和壓力控制泵(3)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個潷傾器(23)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個漂浮和蓄積罐(17)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少2個用于每一個光生物轉(zhuǎn)換器的漂浮器(18)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個旋轉(zhuǎn)清潔系統(tǒng)(19)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個清潔和抗外部污著生物系統(tǒng)(20)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少15個以圍繞著光合作用進行塔(1)的螺旋方式安置的二氧化碳注入閥(21)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少15個以螺旋方式安置的湍流注入閥(22)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個人造照明燈提取和調(diào)節(jié)系統(tǒng)(24)，-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個通過離心的機械生物質(zhì)提取系統(tǒng)(25)。-對于每一個光生物轉(zhuǎn)換器模塊，至少1個電磁分子交換加速系統(tǒng)(37)。光合作用進行塔(l)由透明材料制成，優(yōu)選由PVC、聚碳酸酯和/或甲基丙烯酸酯制成，并且可以具有三種類型-圓形同心單室(圖2)。-圓形同心兩室(圖4)。-包含圍繞著中心進光孔安置的垂直管的復合圓形(圖3)。并且，這三種類型的光合作用進行塔(l)還是從進光孔的外面到光合作用塔的內(nèi)面的距離為10厘米到1米，并且高度為10至30米。在上述意義下，圓形同心單室光合作用進行塔(l)包括下列元件-用于控制、保持和發(fā)射人造光的可通過垂直孔(accessibleverticalwell)(26)，具有20厘米到2米的直徑和10至30米的高度，-光合作用室(27)。圓形同心兩室光合作用進行塔(l)包括下列元件-用于控制、保持和發(fā)射人造光的可通過垂直孔(26)，-光合作用室(27)，-外部熱穩(wěn)定室(28)。光合作用進行塔(l)至少包括下列元件-比重計(15)，-C02注入閥(21)，-湍流注入閥(22)，-流量控制閥(7)，-自然光進口(12)，-人造照明燈(13)，-再循環(huán)泵(15)，-控制面板(14)，-浮游植物(29)，-內(nèi)部照明系統(tǒng)(33)。光合作用進行塔(1)可以還包含在外部的電磁體(34)以加速分子電子交換(37)?；旌虾途彌_罐(2)是圓柱體或多面體，由透明材料制成，優(yōu)選由PVC、聚碳酸酯和/或甲基丙烯酸酯制成；它們的內(nèi)部容積按每個光生物轉(zhuǎn)換器計在3至14n^的范圍內(nèi)，并且允許以類似于蜂窩結(jié)構(gòu)的方式組裝在不同合成光合作用塔(l)之間。在相同的意義上，混合和緩沖罐(2)容納用于浮游植物的發(fā)育和培養(yǎng)的必要養(yǎng)分與氣體的混合物。再注入和壓力控制泵(3)是離心式泵，并且具有在4至100cm/sec的范圍內(nèi)的流速。熱交換器(4)被用于保持系統(tǒng)的溫度，而具有降低C02和NOy的進口溫度的功能的過熱降溫器(5)是層流板式過熱降溫器。光生物轉(zhuǎn)換器還包含使養(yǎng)分離子化的離子噴霧器(30)，由此允許這些養(yǎng)分被浮游植物更好并且更有效率地同化、氣體傳感器(31)和光傳感器(32)。離子噴霧器(30)被理解為在本領域中已知的任何能夠使分子離子化的系統(tǒng)?？刂苽鞲衅?9)控制溫度、pH、鹽度、傳導率、C02、02、痕量元素、抗生素和殺真菌劑濃度。包含脂類、碳水化合物、纖維素、半纖維素和次生代謝產(chǎn)物的生物質(zhì)在通過離心的機械提取系統(tǒng)(25)中分離。自然光進口(12)被涂布有半透明塑料?？刂泼姘?14)控制不同養(yǎng)分的注入、氣體、溫度、pH、鹽度和培養(yǎng)基的傳導率。漂浮和蓄積罐(17)是半透明的以及具有柵格狀的不銹鋼結(jié)構(gòu)，并且至少包括下列的元件-光傳感器(32)，-C02和空氣閥(21)，-電磁或氣動提取閥(8)，-漂浮器(18)。旋轉(zhuǎn)清潔系統(tǒng)(19)是通過中心線連接的球的形式，它通過離心、螺旋旋轉(zhuǎn)移動系統(tǒng)沿著光生物轉(zhuǎn)換器的內(nèi)壁移動，使得光生物轉(zhuǎn)換器保持清潔。清潔和抗污著生物系統(tǒng)(20)包圍著在光生物轉(zhuǎn)換器外部的與水接觸的所有部件，并且包括下列元件-銅絲網(wǎng)(35)，其具有0.1至0.2毫米的標準尺寸和4cm的網(wǎng)格大小，-接觸電極(36)，用于安置在漂浮罐(17)和混合和緩沖罐(2)中的網(wǎng)。在光生物轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的光合作用進行塔(l)中存在的浮游植物的培養(yǎng)條件如下-12至35卩的溫度，-200至900瓦特/n^的太陽光強度，-1至50瓦特/r^的人造光強度，-從6p.m.至6a.m或從12至12或24小時的光周期，-從千分之0至千分之50的鹽度，-在培養(yǎng)基中1,000,000個細胞/ml至100,000,000個細胞/ml的浮游植物濃度，-7至8.9的pH。根據(jù)本發(fā)明的第二基本方面，光生物轉(zhuǎn)換器的應用是用于獲得生物燃料、用于獲得藥物產(chǎn)品比如黃體素和脂肪酸，用于獲得化妝產(chǎn)品比如乳化物質(zhì)、顏料和甘油，用于獲得具有二氧化硅含量的工業(yè)產(chǎn)品比如硼硅酸鹽和鐵硅酸鹽，用于獲得肥料、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和畜產(chǎn)品，用于獲得纖維素和半纖維素，用于獲得鞣酸類化合物和收斂劑化合物，用于固定C02、CH4、SH2、N02、N03和其它溫室氣體。加入到培養(yǎng)物中的抗生素是青霉素和鏈霉素的混合物，該混合物的每一種組分各自在100至300mg/1的濃度范圍內(nèi)，優(yōu)選在150至250mg/1的濃度范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在200mg/1的濃度。加入到培養(yǎng)物中的殺真菌劑是灰黃霉素和制霉菌素的混合物，該混合物的每一種組分各自在100至300mg/l的濃度范圍內(nèi)，優(yōu)選在150至250mg/l的濃度范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選在200mg/l的濃度。對浮游植物培養(yǎng)物加入的水可以是淡水、微咸水或海水。電磁流量控制或提取閥(7)位于光合作用進行塔(1)的底部，并且取決于由于在兩點之間的光強度差所致的光閥的操作(控制開啟)。潷傾器(23)將由浮游植物產(chǎn)生的生物質(zhì)從培養(yǎng)基的水中分離出來。這些潷傾器是靜態(tài)潷傾器。分離的生物質(zhì)除含有其它產(chǎn)物外并且在非限制的意義上含有類脂、碳水化合物和由浮游植物的次生代謝所得到的產(chǎn)物。再循環(huán)泵(15)導致文丘里(Venturi)型效應，所述文丘里型效應在于在封閉導管內(nèi)部的流體流中的流體壓力在其通過具有更小截面的區(qū)域時隨著速度增加而降低。如果在導管的這樣的點上，引入另一根導管的末端，則將在該第二導管中包含的流體被抽吸用于再循環(huán)，以防止藻類由于壓力而損壞。具體實施例方式在(2)中引入浮游植物株系(微逆球藻(A^朋ocWoro;^^必朋"))的接種物，加入通過(31)和(32)以與(2)相同的方式檢測和調(diào)節(jié)的培養(yǎng)基、養(yǎng)分、C02、空氣和養(yǎng)分。因此，開始循環(huán)以建立浮游植物將在其內(nèi)游動的連續(xù)流，同時連續(xù)流通過(l)再生產(chǎn)，在此它們與來自控制溫度的(6)的二氧化碳(6a)—起被吹入，并且在(30)中離子化，然后它們將移動至(l)，吸收電磁能，以進行光合作用。這是發(fā)光強度通過(進光孔)控制的情況，并且在(34)中是電磁場幫助使C02分子極化的情況，因此有助于它們的溶解，并且由此促進其吸收，并且增加所產(chǎn)生的生物質(zhì)，所述生物質(zhì)富含類脂、碳水化合物、纖維素和半纖維素，及其它產(chǎn)物。這些工序在每一個光合作用塔中重復。在每一個光合作用塔內(nèi)部，02通過(11)釋放和損耗，并且通過(12)檢測。再循環(huán)過程(15)是在Tichdmann型壓力平衡過程中進行的，直至浮游植物生物質(zhì)充足，并且被(16)檢測到，以通過(8)開始提取其一部分，并且提取部分從那里到達(23)，在(23)中將水與生物質(zhì)分離，并且再次將其推進至再循環(huán)系統(tǒng)中，最終到達(2)。進行產(chǎn)生浮游植物植株的初始接種(inoculum)，使得容納在每一個光合作用塔中的初始體積在細胞濃度為至少1,000,000個細胞/ml的情況下開始。在6至8天之后，在光合作用塔中的細胞濃度在100至200百萬個(1至2億個)細胞/ml的范圍內(nèi)。一旦到達這個時間，將根據(jù)在每一個時間所存在的濃度，周期性進行生物質(zhì)提取。在表1中示出了所有的這種數(shù)據(jù)，并且結(jié)果顯示在圖1中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>pH將是系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定性的主要指標之一。必需利用所引入的C02流量、被引入空氣的流量以及通過將被安置在混合和緩沖罐內(nèi)部的富含碳酸鈣的惰性材料床，以保持pH。pH在7.0-8.9的范圍內(nèi)。必要的光輻射在15.0MJ.m—ld"和1.0MJ.m々d"之間的范圍內(nèi)。它將通過進光孔(33)提供。圖1顯示了在本發(fā)明的光生物轉(zhuǎn)換器對象中的培養(yǎng)物逸出的代表性圖，其中其每一個部件和配件都是用于應用人造和太陽光電磁能量，目的在于獲得除其它產(chǎn)物之外的生物燃料、纖維素、半纖維素，以及在于降低在大氣中的溫室氣體，尤其是C02、CH4、NOx和SOp圖2顯示了浸漬在液體介質(zhì)中的圓形同心單室類型的能量光生物轉(zhuǎn)換器的圖。所述類型的能量光生物轉(zhuǎn)換器被浸漬在海洋和湖泊中，通過用于能量產(chǎn)物的給料-提取管與海(湖)岸相連，并且以連續(xù)和封閉的方式對通過自養(yǎng)浮游植物植株的大批量培養(yǎng)以產(chǎn)生生物燃料和其它令人感興趣的產(chǎn)物發(fā)生作用。圖3顯示了浸漬在液體介質(zhì)中的復合圓形類型能量光生物轉(zhuǎn)換器，該能量光生物轉(zhuǎn)換器包含圍繞著中心進光孔安置的垂直管。所述類型的能量光生物轉(zhuǎn)換器被浸漬在海洋和湖泊中，通過用于能量產(chǎn)物的給料-提取管與海(湖)岸相連，并且以連續(xù)和封閉的方式對通過自養(yǎng)浮游植物植株的大批量培養(yǎng)以產(chǎn)生生物燃料和其它令人感興趣的產(chǎn)物發(fā)生作用。圖4顯示了在沿海區(qū)域的陸地上的圓形同心兩室類型能量光生物轉(zhuǎn)換器的圖。所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器以連續(xù)和封閉的方式對通過自養(yǎng)浮游植物植株的大批量培養(yǎng)以產(chǎn)生生物燃料和其它令人感興趣的產(chǎn)物發(fā)生作用。它是根據(jù)光和溫度梯度放置在液體介質(zhì)外部的支柱上的。權利要求1.一種用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述能量光生物轉(zhuǎn)換器至少包括下面的元件a.光合作用進行塔(1)；b.混合和緩沖罐(2)；c.再注入和壓力控制泵(3)；d.熱交換器(4)，用于保持所述光生物轉(zhuǎn)換器的溫度；e.過熱降溫器(5)，用于降低CO2(6)的進口溫度；f.電磁流量控制閥(7)；g.電磁提取閥(8)；h.培養(yǎng)基的控制傳感器(9)；i.氧提取閥(10)；j.氫提取閥(11)；k.自然光進口(12)；l.人造照明燈(13)；m.控制面板(14)；n.再循環(huán)泵(15)；o.比重計(16)；p.漂浮和蓄積罐(17)；q.漂浮器(18)；r.旋轉(zhuǎn)清潔系統(tǒng)(19)；s.清潔和抗外部污著生物系統(tǒng)(20)；t.CO2注入閥(21)；u.湍流注入閥(22)；v.潷傾器(23)w.人造照明燈提取和調(diào)節(jié)系統(tǒng)(24)；x.通過離心的機械提取系統(tǒng)(25)；和y.電磁分子交換加速系統(tǒng)(37)。2.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述光合作用進行塔(l)是圓形同心單室型塔。3.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述光合作用進行塔(l)是圓形同心兩室型塔。4.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述光合作用進行塔(l)是復合圓形型塔，所述復合圓形型塔包括圍繞著中心進光孔安置的垂直管。5.根據(jù)權利要求2所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述圓形同心單室光合作用進行塔(l)包括下列元件a.用于控制、保持和發(fā)射人造光的可通過垂直孔(26);和b.光合作用室(27)。6.根據(jù)權利要求5所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述垂直孔(26)具有20厘米到2米的直徑和10至30米的高度。7.根據(jù)權利要求3所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的圓形同心兩室光合作用進行塔(l)包括下列元件a.用于控制、保持和發(fā)射人造光的可通過垂直孔(26);b.光合作用室(27);和c.外部熱量穩(wěn)定室(28)。8.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述光合作用進行塔(l)至少包括下列元件-a.比重計(15);b.C02注入閥(21);c.湍流注入閥(22);d.流量控制閥(7);e.自然光進口(12);f.人造照明燈(13);g.再循環(huán)泵(15);h.控制面板(14);和i.浮游植物(29)。9.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述混合和緩沖罐(2)是圓柱體或多面體。10.根據(jù)權利要求1和9所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述混合和緩沖罐(2)允許以類似于蜂窩結(jié)構(gòu)的方式組裝在不同光合作用塔之間。11.根據(jù)權利要求1以及9至10所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述混合和緩沖罐(2)容納用于所述浮游植物的發(fā)育和培養(yǎng)的必要養(yǎng)分與氣體的混合物。12.根據(jù)權利要求1以及9至11所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述混合和緩沖罐(2)由透明材料制成，優(yōu)選由PVC、聚碳酸酯和/或甲基丙烯酸酯制成。13.根據(jù)權利要求1以及9至12所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述混合和緩沖罐(2)的內(nèi)部容積按每個光生物轉(zhuǎn)換器計在3至14mS的范圍內(nèi)。14.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述再循環(huán)泵(15)的流速在4至100cm/sec的范圍內(nèi)。15.根據(jù)權利要求1和14所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述再循環(huán)泵(15)是離心式泵。16.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述熱交換器(4)和所述過熱降溫器(5)是層流板式的熱交換器和過熱降溫器。17.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述它還包括離子噴霧器(30)。18.根據(jù)前述權利要求所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述離子噴霧器(30)使養(yǎng)分離子化。19.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述控制傳感器(9)控制溫度、pH、鹽度、傳導率、C02、02、痕量元素、抗生素和殺真菌劑濃度。20.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于它還包括氣體傳感器(31)。21.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于它還包括光傳感器(32)。22.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于包含脂類、碳水化合物、纖維素、半纖維素和次生代謝產(chǎn)物的生物質(zhì)在通過離心的機械提取系統(tǒng)(25)中分離。23.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述自然光進口(12)被半透明塑料涂布。24.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述光合作用進行塔(1)包括內(nèi)部照明系統(tǒng)(33)。25.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述光合作用進行塔(l)由透明材料制成，優(yōu)選由PVC、聚碳酸酯和/或甲基丙烯酸酯制成。26.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述光合作用進行塔(1)還包括在外部的電磁體(34)以加速分子電子交換。27.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述控制面板(14)控制不同養(yǎng)分的注入、氣體、溫度、pH、鹽度和培養(yǎng)基的傳導率。28.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述漂浮和蓄積罐(17)是半透明的以及具有柵格狀不銹鋼結(jié)構(gòu)。29.根據(jù)權利要求1和28所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述漂浮和蓄積罐(17)至少包括下列的元件a.光傳感器(32);b.C02和空氣閥(21);c.電磁或氣動提取閥s(8);以及d.漂浮器(18)。30.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)清潔系統(tǒng)(19)是通過中心線連接的球的形式，它通過離心、螺旋旋轉(zhuǎn)移動系統(tǒng)沿著光生物轉(zhuǎn)換器的內(nèi)壁移動，使得所述光生物轉(zhuǎn)換器保持清潔。31.根據(jù)權利要求1所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述清潔和抗污著生物系統(tǒng)(20)包圍著在光生物轉(zhuǎn)換器外部的與水接觸的所有部件。32.根據(jù)權利要求1和31所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述清潔和抗污著生物系統(tǒng)(20)包括下列元件a.銅絲網(wǎng)(35)，其具有0.1至0.2毫米的標準尺寸和4cm的網(wǎng)格大小；禾口b.接觸電極(36)，用于安置在所述漂浮罐(17)和所述混合和緩沖罐(2)中的網(wǎng)。33.根據(jù)任一前述權利要求所述的用于獲得生物燃料的能量光生物轉(zhuǎn)換器，其特征在于它包括下列用于在所述光合作用進行塔(l)中存在的所述浮游植物的培養(yǎng)條件a.12至35。C的溫度；b.200至900瓦特/1112的太陽光強度；c.1至50瓦特/m2的人造光強度；d.從6p.m.至6a.m或從12至12或24小時的光周期；e.從千分之0至千分之50的鹽度；f.在培養(yǎng)基中1,000,000個細胞/ml至100，000,000個細胞/ml的浮游植物濃度；和g.7至8.9的pH。34.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于獲得生物燃料的用途。35.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于獲得藥物產(chǎn)品比如黃體素和脂肪酸的用途。36.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于獲得化妝產(chǎn)品比如乳化物質(zhì)、顏料和甘油的用途。37.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于獲得具有二氧化硅含量的工業(yè)產(chǎn)品比如硼硅酸鹽和鐵硅酸鹽的用途。38.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于獲得肥料、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和畜產(chǎn)品的用途。39.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于獲得纖維素和半纖維素的用途。40.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于獲得鞣酸類化合物和收斂劑化合物的用途。41.根據(jù)前述任一權利要求所述的能量光生物轉(zhuǎn)換器用于固定C02、CH4、SH2、N02、N03和其它溫室氣體的用途。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于獲得生物燃料的垂直浸沒式光生物反應器，所述光生物反應器包括用于進行光合作用的垂直塔(1)，所述垂直塔利用自然光進口(12)和用于產(chǎn)生人造光的燈(13)可以連續(xù)工作；以及漂浮系統(tǒng)(17、18)，所述的漂浮系統(tǒng)可以被用于使塔(1)浸沒在水生環(huán)境中的透光區(qū)，從而促進其熱控制。文檔編號C12M1/04GK101528911SQ200780037045公開日2009年9月9日申請日期2007年10月2日優(yōu)先權日2006年10月2日發(fā)明者伯納德·A·J·斯特羅亞茲沃-穆然,羅莎瑪麗亞·門瓜爾莫利納申請人:生物燃料系統(tǒng)有限公司