專利名稱：用于將水生生物質(zhì)有效、低成本地轉(zhuǎn)化為燃料和電能的裝置的制作方法
用于將水生生物質(zhì)有效、低成本地轉(zhuǎn)化為燃料和電能的裝
CP
發(fā)明內(nèi)容
藻類是生長最快的植物并通過光合作用有效地將太陽能轉(zhuǎn)換為化學能。實質(zhì)上， 該化學能為食物網(wǎng)提供燃料并被看作是最有前途的通過生物燃料生產(chǎn)的可再生能源之一。 這里所描述的多組分裝置有效地、低成本地使藻類和以藻類為主的人工生態(tài)系統(tǒng)生長，然后將有機物轉(zhuǎn)化為電能和能被用于可再生燃料和食物的生物質(zhì)。


圖1是描述一光生物反應(yīng)器、一生物質(zhì)提取系統(tǒng)和一微生物發(fā)生器的相互連接的方框圖。圖2是利用層疊的水管連接到泵、一微生物發(fā)生器、一脫水系統(tǒng)和一除氣系統(tǒng)的藻類生物反應(yīng)器的示意圖。圖3是一微生物發(fā)生器的第一實施方式的示意圖。圖4是一微生物發(fā)生器的第二實施方式的示意圖。
具體實施例方式裝置10包括三個相互連接的系統(tǒng)，一光生物反應(yīng)器12，一生物質(zhì)提取系統(tǒng)13 (脫水裝置14系統(tǒng)和生物質(zhì)干燥器16)和一微生物發(fā)生器18，如圖1所示。生物反應(yīng)器12在其內(nèi)部環(huán)境中容納有水和藻類，其增加了藻類的生長速率。還必須給生物反應(yīng)器供應(yīng)用于藻類生長的可置換的二氧化碳、主要養(yǎng)分、痕量金屬和所需要的有機物。在一理想的裝置中，二氧化碳和養(yǎng)分來源于工業(yè)或城市廢物的使用(例如發(fā)電廠的廢氣，畜牧場，漁場，城市廢物處理廠)。主要的目的是以最合理的價格生產(chǎn)盡可能多的有機生物質(zhì)。因此，廢物營養(yǎng)源是優(yōu)選的。可是，實際上，任何替代那些被快速使用并變的稀有的物質(zhì)的通常的營養(yǎng)源將是最佳的。光生物反應(yīng)器
藻類生物反應(yīng)器12是這樣一個裝置，其能夠使藻類或以藻類為主的多種類生態(tài)系統(tǒng)與自然界相比以很快的速率生長，并處于使用者可根據(jù)他們的需要和對于產(chǎn)物的要求而停止的條件下。這可從簡單的池塘擴展到非常復(fù)雜的三位裝置。簡單的池塘和水管是便宜的， 但是其趨向于具有較慢的生長速率，除非他們使用特別的生物系統(tǒng)，更頻繁地具有生物入侵和病害損失。復(fù)雜的、封閉的生物反應(yīng)器是相當昂貴的，但是它們更容易地保持單一藻類的養(yǎng)殖，最大化了藻類的生長速率，并使其它有機體的影響最小化。在其最常見的形式中， 該裝置是一“水管”，一組在連續(xù)的、循環(huán)的路徑彼此連接的長通道。這些水管具有在同一個方向的一個或更多個保持水流動的裝置，例如一漿輪系統(tǒng)、一泵系統(tǒng)或一定向的通風系統(tǒng)。 水管也可被構(gòu)建在一斜坡上以利用重力保持流動，在底部具有一泵系統(tǒng)把水和藻類返回到水管的頂部。通過在開放的生物反應(yīng)器或水管表面上產(chǎn)生的紋波和裂波，以及通過水的攪動用次表面水替換表面層來加強氣體交換。這其中的一些能用電動機、通風機、漿輪和泵來完成。在一使用重力提供流動的長的傾斜的水管中，小臺階、水瀑和其它水管設(shè)計的不勻整的元素能干擾表面并加強氣體交換。二氧化碳代表了一種特例，因為它以低濃度存在于大氣中。生物反應(yīng)器用空氣通風能提供少量的co2。具有高濃度二氧化碳氣體的通風使得這更有效。這能夠從工業(yè)氣體源提供，或者可能被連接到發(fā)電廠或其它工業(yè)排氣系統(tǒng)。正如下面所討論的，通過通風增加的CO2也能在用于微生物發(fā)生器之前用于除氧，從而在同一步驟中增加CO2并除去氧。CO2 基本上在溶液中停留足夠長的時間，當那些水被重新導(dǎo)入生物反應(yīng)器中，來源于通風和微生物發(fā)生器中的呼吸作用的增強的CO2都可用于光合作用。用于生物質(zhì)和電能的工業(yè)生產(chǎn)的生物反應(yīng)器或生物反應(yīng)器系統(tǒng)的優(yōu)選的尺寸為 1-100英畝，但是其它的大小也是可能的。這些生物反應(yīng)器被排列成組以產(chǎn)生規(guī)模上的節(jié)約，因為它們提供給脫水和發(fā)電系統(tǒng)。在本發(fā)明中對于有效的運行所期望的恰當?shù)囊?guī)模可能大約是1000-2000英畝，但是更小或更大的版本也可證實是低成本的，因為該組分可在這樣的規(guī)模下運行?？赡芡ㄟ^共置小單元重復(fù)的份數(shù)來獲得更大的運行。圖2。在圖2中描述了本發(fā)明的全部系統(tǒng)的一個實施例。藻類在一生物反應(yīng)器中生長，許多種裝置中的一個提供了恰當?shù)臈l件使藻類或以藻類為主的水生態(tài)系統(tǒng)生長。這些有效地捕獲太陽能、無機養(yǎng)分和CO2,并通過光合作用將太陽能存儲在有機物的化學鍵中。這些化學能中的一些通過食物網(wǎng)動力學轉(zhuǎn)換為細菌、原生生物和其它有機體，一些流入水中作為溶解的有機材料。在圖2中，一個生物反應(yīng)器被示為一個層疊的水管20 (藻類生物反應(yīng)器)，其中，藻類被泵送到水管的頂部并通過重力保持恒定運動。水管20也能被任何一種其它的裝置所代替，包括池塘、卵形水管、循環(huán)水管和完全封閉的生物反應(yīng)器。水通過一脫水系統(tǒng)22從水管中排出。這個裝置包括任何一種能有效地從水中分離一些或所有藻類的組件。這些可能包括過濾器、螺旋壓榨機、離心機、真空篩網(wǎng)、凝絮和沉淀機、溶解空氣凝絮機以及許多其它的裝置。被分離出的藻類被去除并加工為目標能量或者食品產(chǎn)物。去除了藻類的排出物被移動到除氣系統(tǒng)24。這個排出物包含任何的沒有被去除的藻類或其它的顆粒，以及任何在脫水期間沒有被去除或增加的溶解材料。在該系統(tǒng)的一些實施例中，可以沒有脫水系統(tǒng)22，水管生物反應(yīng)器的水能被直接轉(zhuǎn)移給除氣系統(tǒng)24。除氣系統(tǒng)24去除過量的氧氣，然后通過呼吸作用用于氧氣的剩余部分的生物學脫氧。它可像一個管道一樣簡單，具有足夠的水駐留時間以確保所有的氧氣被細菌或一些更復(fù)雜的能完成同樣的功能的東西所消耗。無氧排出物然后傳給微生物發(fā)生器26。微生物發(fā)生器是任何一種使用微生物燃料電池原理產(chǎn)生電流的裝置。這些裝置有效地在生物呼吸作用的電子傳輸系統(tǒng)中插入一根線，通常地是利用細菌，其能使用一根線作為終端的電子受體。在該過程中，細菌從排出物中的溶解的顆粒有機物產(chǎn)生電能，將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和無機養(yǎng)分。無機養(yǎng)分然后傳回給生物反應(yīng)器以給新的藻類和生物質(zhì)的生長供給燃料。在圖2的例子中，排出物從微生物反發(fā)生器26轉(zhuǎn)移到水管生物反應(yīng)器20，使用泵28將其提升回層疊水管的頂部。在其它一些實施例中，泵28能將水轉(zhuǎn)移到在水循環(huán)的任何一個其他部分的一個高度，并利用重力或水壓進行其它的流動。生物質(zhì)收獲和脫水作用
一旦在生物反應(yīng)器中的生物質(zhì)達到一定的產(chǎn)量水平(每天每平方米的克數(shù)或每升的克數(shù)的目標產(chǎn)量)，收獲開始后將是一個規(guī)則和不斷進行的活動，除非系統(tǒng)崩潰或維修。在生物反應(yīng)器中的有機體具有一生物加倍速率，一個被直接測量的參數(shù)(并且能隨著季節(jié)和環(huán)境而變化)。這決定了收獲的速率。連續(xù)提取使得生物反應(yīng)器就像一個恒化器，但是在這種情況下，為了收獲速率侮小時水的比例)和在那種加倍速率下的現(xiàn)存量，必須優(yōu)化系統(tǒng)。可選地，生物反應(yīng)器能在離散的時間收獲(即，為了一個系統(tǒng)每天加倍，一半系統(tǒng)每天能被收獲一次)。為了收獲，充滿藻類的水通過泵或重力流動從生物反應(yīng)器中去除。其通常包含具有0. 01-2. 0%的懸浮固體的生物質(zhì)。一些版本的裝置可使得一個非常大的生物質(zhì)積累到一個點，此處光的限制放緩了新材料的凈生長速率。高生物質(zhì)將簡化收獲和脫水并降低其成本。在高生物質(zhì)時，凝絮物也易于被刺激，從而以總產(chǎn)量為代價降低了脫水成本。可選地， 生物反應(yīng)器能被維持在最高的可能收獲速率，在這種情況下，一個生物質(zhì)水平將相當?shù)筒⒉话l(fā)光或有養(yǎng)分的限制。這將產(chǎn)生更高的總產(chǎn)量，但是在所有尺寸范圍的生物質(zhì)的去除的成本將更高。在選擇制造電能與生物質(zhì)之間的平衡中，這里所描述的本發(fā)明要求在收獲的選擇中靈活的選擇一個作為主要的變量。為了去除一些顆粒物質(zhì)，來自生物反應(yīng)器的水的一部分流過脫水系統(tǒng)。這些系統(tǒng)被設(shè)計去除一些生物質(zhì)，系統(tǒng)的選擇和任何系統(tǒng)內(nèi)的努力水平是工程或本發(fā)明動態(tài)平衡的一部分。在最簡單的情況下，脫水系統(tǒng)是一個篩網(wǎng)(例如一個100微米的篩網(wǎng))以去除相對大的藻類。大的網(wǎng)孔尺寸消耗較少的材料(僅僅是最大的顆粒和聚集體)，并在電能、泵、駐留時間和對材料的損壞方面花費較低。小的網(wǎng)孔消耗更多的材料，需要更高的成本和功率。 凝絮和其它預(yù)處理也能將更小的單元聚集為更大的聚集體，其被保留在一個大網(wǎng)孔的篩網(wǎng)上。在被清洗之前，根據(jù)載荷，篩網(wǎng)也將聚集較小的藻類，增加了功率的需求以促使水穿過填滿的篩網(wǎng)。在一些方案中，脫水使用一更復(fù)雜的技術(shù)，例如過濾擠壓機、帶式過濾機、螺旋擠壓機或工業(yè)離心機。這些中的每一個從水中以更大的能量和資金花費去除更多和更小的顆粒。如用最初的篩網(wǎng)，越多的提取物被推動以去除越來越精細的顆粒，將要消耗的功率更多。像這些的商業(yè)裝置可以從許多制造商購得，比如西門子。脫水的產(chǎn)物是高濃度藻類的漿或餅。根據(jù)終產(chǎn)物，這些可被進一步干燥和壓縮用于運輸。本發(fā)明的生物質(zhì)產(chǎn)物將被用于能源、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥或食物應(yīng)用。藻類包含有價值的油，其能被提取并轉(zhuǎn)化為燃料。餅狀藻類能加工成魚食和動物食物添加劑。生物質(zhì)能被供給工業(yè)能源系統(tǒng)，作為煤的補充或者甚至作為替代品。藻類被氣化并變成合成氣，其然后通過像費托合成的工藝被轉(zhuǎn)化成生物柴油、噴氣燃料和各種其它液體能量燃料。根據(jù)藻類源和工業(yè)目的，許多其它的應(yīng)用也是可能的。來自脫水系統(tǒng)的排出物包含比脫水系統(tǒng)能夠處理的更小的藻類、細菌、原生生物、 微粒和溶解的有機物。在生物反應(yīng)器中，當藻類生長并且它們中的一些被異養(yǎng)生物吃掉時， 它們將溶解的有機物滲入水中。這種材料具有非常不均勻的成分，但是包括一些東西，如糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、復(fù)合的碳水化合物、核酸和許多其它的化合物。所有的這些包含藻類通過光合作用原始產(chǎn)生的一些太陽能。在一常規(guī)的應(yīng)用中，溶解的有機物可包括通過光合作用產(chǎn)生的三分之一化學能。這種排出物進一步在微生物發(fā)生器中進行加工。微生物發(fā)生器
來自脫水系統(tǒng)的排出物被“微生物發(fā)生器”處理。該裝置是一種也被稱為微生物燃料電池的一類裝置的一個應(yīng)用。這些裝置在有機材料被加工成電能中是非常通用的。它們也是“自恢復(fù)的”，因為電能產(chǎn)物通過一生物學生物薄膜進行傳導(dǎo)，如果被干擾或損壞，該生物學生物薄膜可再生長。這些裝置具有兩個通過允許質(zhì)子通過的選擇性滲透膜分開的腔室。在腔室的陽極，具有有機物的缺氧流體穿過陽極。陽極可是任何一種具有大表面積并能夠從微生物中接受電子的材料，例如各種金屬、碳或某些氣凝材料。特別地選擇或修復(fù)的細菌作為一個生物膜能夠通過陽極表面而生長。特別的細菌在呼吸作用中使用陽極作為它們的終端電子接受體。它們將電子傳輸?shù)疥枠O，且電子穿過一個線到發(fā)生器的陰極側(cè)。燃料電池的陰極側(cè)包括一終端電子受體，如氧氣。它使用空氣中的氧氣接受穿過線之后的電子，并且它們與流過膜的質(zhì)子結(jié)合，最終產(chǎn)生水(參見圖3)。陰極可能是特殊金屬，如鉬，或者它們可是被特殊的細菌涂覆的簡單材料，特殊的細菌從陰極接受電子并依靠電子流給氧呼吸作用。陰極也能從空氣或水中得到它們需要的氧。如果它們從水中接受氧，微生物發(fā)生器的這側(cè)也可用于幫助在水中的氧減少到其在進入陽極之前的水平。因此，當它們呼吸排出物中的有機物 (顆粒和溶解物都有)時，在陽極上的細菌產(chǎn)生電流到陰極。通過恰當設(shè)計和正確的微生物組合，微生物燃料電池在低電壓具有高的庫倫效率。這種低電壓稍后轉(zhuǎn)化成用于電機和電網(wǎng)的較高的電壓。圖3。在圖3中示出微生物燃料電池的基本原理。包括藻類、其它顆粒和溶解有機物并且不含氧的水通過輸入端30進入微生物發(fā)生器28的陽極側(cè)32。在圖2中，這種水來自除氣裝置24。水溶液與陽極33接觸，陽極33涂覆有使用陽極作為它們的終端電子受體的微生物。這些微生物呼吸有機物并將它轉(zhuǎn)化為保留在水中的CO2和無機養(yǎng)分，它們通過輸出口 34離開微生物發(fā)生器28的陽極側(cè)。微生物傳輸它們的電子到陽極33，然后能夠流動穿過線36。腔室的另一半是陰極側(cè)38，其通過質(zhì)子滲透膜40與陽極側(cè)32分離。該膜將使質(zhì)子通過，但是水或任何和有機物不能通過。在陰極腔室38，空氣或純水進入輸入端42。 這些空氣或水包含氧氣。在腔室38的陰極側(cè)是既可涂覆有細菌也可包括一個無機材料或金屬(如鉬)的陰極42，其更有利于來自線36的電子和穿過膜40的質(zhì)子進行結(jié)合。兩個電子，兩個質(zhì)子和一個氧結(jié)合產(chǎn)生水，其通過輸出端44離開。進入微生物發(fā)生器陽極的水必須具有少量的電子受體，如氧或硫酸鹽。在淡水中， 可以通過去除氧獲得(在淡水中有很少量的其它的自然電子受體)。在裝置的海水的方案中，必須使用特殊的細菌來補償電子受體如硫酸鹽或硝酸鹽的存在。這些裝置在堿性的水中特別有效。在本發(fā)明的大多數(shù)方案中，來自脫水裝置的排出物必須首先穿過一腔室，其中細菌、藻類和異養(yǎng)生物的自然生物活動消耗所有可用的氧。這種呼吸是一種能量的損失，應(yīng)該被最小化，可能的作為被呼吸所消耗的每一點化學能都是不能被轉(zhuǎn)化為電能(在作為本發(fā)明優(yōu)點的花費和工作最佳化的范圍內(nèi))的能量。如上所述，通過空氣或低氧通風的除氧，高 CO2的水有利于這個過程并將二氧化碳返回系統(tǒng)。一些水可傳輸通過微生物發(fā)生器的陰極端，作為一種沒有減少懸浮的有機物(其在陽極腔室中進行處理)中能量含量而去除氧的低成本的方法。在淡水中，基于它通常缺少可選擇的電子受體(如在鹽水中的硫酸鹽)，該裝置也可包括一種蒸煮器，其將一些復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)化為乳酸和其它不穩(wěn)定的有機體。這也降低了氧并使得微生物發(fā)生器更有效。
來自微生物發(fā)生器的排出物具有大量的無機養(yǎng)分和來自微生物發(fā)生器內(nèi)呼吸的二氧化碳。這種水然后傳輸回生物反應(yīng)器為下一個生物生長循環(huán)提供養(yǎng)分。圖4。這里示出了圖3所描述的微生物燃料電池系統(tǒng)的一個改進的方案。這種改進將除氣功能(圖2，裝置24)和圖3所描述的微生物燃料電池組件結(jié)合起來。除非另有所述，所有的組件都是一樣的。在氧存在下，離開脫水裝置(圖2，裝置14)或生物反應(yīng)器(圖2， 裝置20)的水進入微生物燃料電池的陰極腔室40。如圖3中所述，氧氣被去除然后從陰極腔室46排出，并進入陽極腔室50的輸入端48。在該實施例中，如果需要附加的氧化能力， 也能夠增加一個更小的如在圖3中描述的傳統(tǒng)陰極腔室38。系統(tǒng)平衡
來自微生物發(fā)生器的電能部分用于覆蓋整個系統(tǒng)的電能消耗，這個發(fā)明的一個重要的新權(quán)利要求是這些裝置(生物反應(yīng)器，脫水裝置、微生物發(fā)生器)的排列，進行構(gòu)造，以使它們?yōu)榱俗詈玫摹⒆鳛檫@種生物太陽能廠的電能和生物質(zhì)的凈組合能被最優(yōu)化。在生物反應(yīng)器中的水泵和鼓風機消耗大量的功率，通過當混合數(shù)量和通風增加時而增強的生長速率平衡。脫水和干燥是非常的動力密集，動力的使用是與提取的水平成比例的。脫水裝置傾向于使用更多的動力提取更小的微生物。使用粗篩網(wǎng)的裝置將使用小動力并提取少量的生物質(zhì)。去除直徑為3-5微米的小顆粒將使用非常大量的動力。沒有被提取的顆粒連同溶解的有機物一起輸送進入微生物燃料電池。這些以非常高的效率轉(zhuǎn)化為電能。因此，在產(chǎn)生生物質(zhì)的裝置的電能消耗組件和微生物發(fā)生器中的電能產(chǎn)物之間有一個平衡。增加的生物質(zhì)產(chǎn)物消耗更多動力并留下更少的被轉(zhuǎn)化為電能的生物質(zhì)。相反地，僅僅最容易的去除生物質(zhì)的提取使用少量的電能并留下大量的用于電能產(chǎn)物的生物質(zhì)。一種極端情況，該裝置僅生產(chǎn)電能。但是，能源獨立要求美國具有可再生的電能和可再生的液體燃料。這種裝置提供了兩者的產(chǎn)物。用戶用生物質(zhì)的值，或它的衍生物產(chǎn)物，燃料(例如生物柴油、噴氣燃料、乙醇等)或非燃料顆粒產(chǎn)物(例如營養(yǎng)0食物、魚食等) 的值平衡電能產(chǎn)物的值。用戶一般運行系統(tǒng)，使得100%的電能花費被系統(tǒng)的微生物發(fā)生器部分中的局部產(chǎn)物涵蓋。這非?？捎^地減少了顆粒藻類產(chǎn)物的花費。最終的光合作用平衡可被形成微生物和電能的結(jié)合，其最大化了來自系統(tǒng)的總值，總值越大，生物質(zhì)更多，電能更多。該裝置能通過結(jié)合其它形式的電能產(chǎn)物，如太陽能電池板和風車，而進一步的提高。這些插話式的電能產(chǎn)物形式要求周圍陸地的使用是兼容的。因為生物反應(yīng)器將太陽能吸收進入藻類，它們不能被遮蔽。但是，新的太陽能面板技術(shù)未來是在線式的，其允許紅外和紫外波長之外的可見光穿過并產(chǎn)生電能。這些可被配置在生物反應(yīng)器上。在開放池塘和水管生物反應(yīng)器中，這種太陽能電池板也可減少蒸發(fā)。水管之間和鄰近脫水器的空間和電能產(chǎn)物組件也能作為傳統(tǒng)光伏太陽能面板或風車的安置點。這里可能的提高是安排水穿過微生物發(fā)生器的路徑的時間，以使得在電能產(chǎn)物的間隙充滿，其在太陽能和風能是中固有的。這能消除產(chǎn)物點的整個功率通量的流出，以使得它是一個更相容的和可期望的再生電能源。
權(quán)利要求
1.一種將水生生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料和電能的裝置，其包括一藻類生物反應(yīng)器；一可操作地連接于該藻類生物反應(yīng)器的生物質(zhì)提取系統(tǒng)，其中生物反應(yīng)器將水、藻類、生物質(zhì)和溶解的有機物供應(yīng)給提取系統(tǒng)；以及一可操作地連接于提取系統(tǒng)輸出端的微生物發(fā)生器，其中發(fā)生器產(chǎn)生作為終產(chǎn)物的電能。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中生物反應(yīng)器是一個容納水、藻類、養(yǎng)分和二氧化碳的裝置，以提供藻類生長所需要的材料，其與足夠的光接觸以刺激藻類的生長。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中生物質(zhì)提取系統(tǒng)包括從生物反應(yīng)器接收水、藻類和溶解的有機物的脫水裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中生物質(zhì)提取系統(tǒng)包括一與脫水裝置的輸出端連接的生物質(zhì)干燥機，以接收來自脫水裝置的濕藻類并在輸出端產(chǎn)生干燥的藻類產(chǎn)物。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中微生物發(fā)生器是一微生物燃料電池。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中微生物發(fā)生器的副產(chǎn)物是水、二氧化碳和藻類的養(yǎng)分，并包括將水、二氧化碳和養(yǎng)分輸送回藻類生物反應(yīng)器以補償藻類生物反應(yīng)器中藻類、 水、養(yǎng)分和二氧化碳的初始進料的裝置。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，包括從微生物發(fā)生器傳輸電能給脫水裝置的裝置。
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，包括從微生物發(fā)生器傳輸電能給生物質(zhì)干燥機的裝置。
9.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中微生物燃料電池包括兩個被選擇性滲透膜分開的腔室。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中膜的第一側(cè)是陽極，膜的第二側(cè)是陰極。
11.如權(quán)利要求2所述的裝置，包括一日光源、藻類二氧化碳源和水源，其為藻類生物反應(yīng)器提供初始進料材料。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中養(yǎng)分源、二氧化碳源和水源來自發(fā)電廠的排出物。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中養(yǎng)分源、二氧化碳源和水源來自畜牧廠和漁場的排出物。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中養(yǎng)分源、二氧化碳源和水源來自廢水處理廠的排出物。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中生物反應(yīng)器通過一個或多個泵可操作地連接到生物質(zhì)提取系統(tǒng)。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中生物反應(yīng)器包括一水管。
17.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中藻類反應(yīng)器包括一水的開放體。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中生物反應(yīng)器通過泵和重力流動的組合可操作地連接到生物質(zhì)提取系統(tǒng)。
19.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中生物反應(yīng)器被一太陽能電池板覆蓋，其傳輸可見光通過電池板，并使用非可見光產(chǎn)生電能。
20.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該裝置與一斷續(xù)的外部電源共同定位，并且其中， 通過該裝置產(chǎn)生的動力和它的藻類被進一步用于增大總的電能，這通過在低動力產(chǎn)物期間來自斷續(xù)源的填充提供。
21.一種微藻類連續(xù)養(yǎng)殖生產(chǎn)電能和生物質(zhì)的方法，其包括以下步驟在一限制的范圍內(nèi)提供一開放區(qū)域形式的藻類反應(yīng)器；在該開放區(qū)域提供一初始藻類進料，以及養(yǎng)分、水和二氧化碳； 將該開放區(qū)域暴露于光下；在一預(yù)定的周期后收獲微藻類的一部分，并向進料的收獲部分增加一養(yǎng)分的替代進料；引導(dǎo)收獲的部分到一具有脫水裝置和生物質(zhì)干燥機的生物質(zhì)提取系統(tǒng)； 引導(dǎo)一部分藻類從脫水裝置到該生物質(zhì)干燥機； 引導(dǎo)藻類的剩余部分到一微生物發(fā)生器； 處理在微生物發(fā)生器中的藻類部分以產(chǎn)生電能；并引導(dǎo)來自發(fā)生器中的水和養(yǎng)分回到生物反應(yīng)器中，作為生物反應(yīng)器中沒有被收獲的藻類的養(yǎng)分源。
全文摘要
一個使藻類生長、加工并將其轉(zhuǎn)化為電能、燃料和動物飼料的連續(xù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用一藻類生物反應(yīng)器，其將收獲的藻類提供給一生物質(zhì)提取系統(tǒng)，接著該生物質(zhì)提取系統(tǒng)引導(dǎo)收獲的藻類的一部分進入一微生物發(fā)生器。該微生物發(fā)生器將藻類轉(zhuǎn)化為電能、水和養(yǎng)分。生物質(zhì)提取系統(tǒng)包括一脫水裝置和一生物質(zhì)干燥機。該微生物發(fā)生器在一優(yōu)選的實施方式中是一微生物燃料電池。用于動物飼料、燃料等等的干燥的藻類產(chǎn)物從生物質(zhì)干燥機的輸出端獲得。
文檔編號C12M1/00GK102224235SQ200980146643
公開日2011年10月19日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者安東尼·F·邁克爾斯, 戴夫·卡倫, 肯尼斯·H·尼爾森 申請人:菲克系統(tǒng)股份有限公司