[发明专利]光生物反应器装置和方法

说明书

提供了用于生产生物质和修复环境污染的光生物反应器装置和单元。所述生物反应器装置包括：(i)光生物反应器单元，其包括第一膜层和第二膜层，所述两个膜层被布置成使得所述第一膜层的至少一部分直接黏合到所述第二膜层的至少一部分以在所述第一膜层和所述第二膜层的非黏合部分周围形成限定边界，由此限定能够包含流体的所述光生物反应器单元，其中所述第一层和所述第二层中的至少一个是半透明的，并且其中所述第一膜层和所述第二膜层的至少一部分能够渗透气体。穿过所述第一膜层和/或所述第二膜层的氧气的渗透系数适当地不小于约100Barrer、典型地不小于约300Barrer、并且适当地不小于约500Barrer。所述光生物反应器单元还包括用于使所述流体能够循环通过所述单元的入口和出口端口。提供了包括所述装置的系统以及使用所述装置来生产生物质、修复废水以及去除大气污染物的方法。

技术领域

本发明涉及光生物反应器装置，所述光生物反应器装置可以用于生成生物质并且辅助环境修复。这种装置还可以从环境中去除如二氧化碳和氧化氮等气体并且可以生成氧气。

背景技术

由于全球远离依赖于基于矿物燃料的能源转变，因此生物质对于能源生成、化学品的生产和其它工业和环境应用变得越来越重要。源自于非食物来源的生物质特别受关注，因为它可能比其它类型的玉米和大豆等陆基农业生物质更快产生，并且一旦收获，可以对其进行处理(例如，通过发酵或提纯)来产生如生物柴油、乙醇、丁醇和甲烷(生物气)等生物燃料和/或产生珍贵的化学品和营养素。

US2014/186909描述了一种由透明(或半透明)柔性聚合物薄膜制成的光生物反应器囊，所述光生物反应器囊被分为与流体分配结构连通的多个相邻通道。

GB2339763描述了一种由透明材料制成的光生物反应器，所述光生物反应器包括具有入口和出口的柔性袋和限定多个导管的多个线性密封件。柔性袋由非渗透性塑料或聚合物制成。

US2015/0230420涉及一种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，所述生物气单元将透明管道系统用于培养悬浮液的流通，所述透明管道系统被配置成液位的形式以便在若干液位之上实现培养。

DE102012013587涉及一种光生物反应器，所述光生物反应器包括限定由壁界定的反应器腔的一次性袋和布置在所述壁的紧邻区域中的光源。

US2014/0093924描述了具有光合微生物、自发酵微生物的平板生物膜光生物反应器系统，所述光合微生物、自发酵性微生物形成生物膜并且通过光合作用和随后的自发酵来制成化学产品。

WO2015/116963涉及生物反应器，所述生物反应器限定除了允许引入气体和/或营养素的至少一个开口之外基本上闭合的系统。气体和/或营养素被引入的方式为提供生物反应器中的细胞培养的混合和通气。

US2009/305389描述了光生物反应器，所述光生物反应器包括柔性外袋，所述光生物反应器具有位于所述外袋内部的膜管，从而允许将高浓度二氧化碳引入到其内包含的介质中。

US2011/312084描述了光生物反应器，所述光生物反应器包括呈薄膜、板或如管道等圆柱体的形式的丙烯酸类聚合物。

需要能够生成大量生物质来满足当前能源和环境挑战的新的高度可扩展且低成本的生物反应器，此外，存在对促进安装简易性、具有相对低的运行成本并且可以有助于如温室气体的吸收或污染水源的处理等环境修复的光生物反应器的需求。如将在以下公开中变得明显的，本发明寻求解决这些或其它问题。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种光生物反应器装置，所述光生物反应器装置包括：

(i)光生物反应器单元，其包括第一膜层和第二膜层，所述两个膜层被布置成使得所述第一膜层的至少一部分直接黏合到所述第二膜层的至少一部分以在所述第一膜层和所述第二膜层的非黏合部分周围形成限定边界，由此限定能够包含流体的光生物反应器单元，