Фотобиореакторы, системы аккумулирования солнечной энергии и способы регулирования температуры
Номер патента: 22616
Опубликовано: 29.02.2016
Авторы: Ван Валсем Йохан, Морган Фредерик В., Якобсон Стюарт А.
Формула / Реферат
1. Фотобиореактор, содержащий:
a) реакционную камеру для содержания фототрофных микроорганизмов и питательной среды для них;
b) систему тепловой энергии, структурно соединенную с реакционной камерой; и
c) надувной терморегулирующий слой для содержания жидкости,
причем по меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах, и надувной терморегулирующий слой обеспечивает регулируемый термоконтакт между реакционной камерой и системой тепловой энергии.
2. Фотобиореактор по п.1, в котором в качестве текучей среды используется газ, и оболочка обладает гибкостью, чтобы обеспечивать хороший конструктивный и тепловой контакт между реакционной камерой и системой тепловой энергии в отсутствии газа и уменьшать или вообще исключать указанный конструктивный и тепловой контакт в присутствии газа.
3. Фотобиореактор по п.2, в котором реакционная камера выполнена из гибкого материала в той ее части, которая находится в контакте с терморегулирующим слоем.
4. Фотобиореактор по п.1, в котором часть реакционной камеры является пластмассовой пленкой, которая также является частью закрытой оболочки терморегулирующего слоя.
5. Фотобиореактор по п.1, в котором текучая среда представляет собой жидкость, и термоконтакт между реакционной камерой и системой тепловой энергии обеспечивается через закрытую оболочку и жидкость, причем в отсутствие жидкости термоконтакт уменьшен или вообще отсутствует.
6. Фотобиореактор по п.1, в котором система тепловой энергии представляет собой теплообменную камеру для содержания теплообменной текучей среды и выполнена из гибкого материала в той ее части, которая находится в контакте с терморегулирующим слоем.
7. Фотобиореактор по п.6, содержащий группу реакционных камер, каждая из которых независимо от других реакционных камер находится в регулируемом термоконтакте с теплообменной камерой.
8. Фотобиореактор по п.6, содержащий группу реакционных камер и группу теплообменных камер, причем каждая из реакционных камер независимо от других реакционных камер находится в регулируемом термоконтакте с соответствующей теплообменной камерой.
9. Фотобиореактор по п.1, в котором реакционная камера обладает гибкостью для адаптации к надуванию надувного терморегулирующего слоя.
10. Фотобиореактор по п.1, в котором реакционная камера и система тепловой энергии составляют одно целое с фотобиореактором.
11. Фотобиореактор по п.1, содержащий одну или несколько реакционных камер, причем регулируемый термоконтакт обеспечивается надувным терморегулирующим слоем, содержащим полости.
12. Фотобиореактор по п.11, в котором полости устроены с возможностью их заполнения жидкостью в разной степени для обеспечения наклона реакционных камер.
13. Фотобиореактор по п.1, содержащий одну или несколько реакционных камер, причем регулируемый термоконтакт обеспечивается надувным терморегулирующим слоем, и система тепловой энергии содержит группу надувных теплообменных камер.
14. Фотобиореактор по п.13, в котором теплообменные камеры устроены с возможностью их заполнения жидкостью в разной степени для обеспечения наклона реакционных камер.
15. Фотобиореактор по п.1, приспособленный для стерилизации парами перекиси водорода, озоном или излучением и выполненный из материала, характеристики которого практически не ухудшаются при стерилизации парами перекиси водорода, озоном, гидроокисью натрия или излучением.
16. Способ регулирования температуры питательной среды, содержащей фототрофные микроорганизмы в фотобиореакторе по пп.1-15, включающий:
a) измерение температуры питательной среды, содержащейся в реакционной камере фотобиореактора, которая расположена примерно горизонтально для обеспечения свободного пространства над жидкостной культурой, причем по меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах;
b) измерение температуры жидкого теплоносителя, содержащегося в теплообменной камере, причем теплообменная камера и реакционная камера конструктивно соединены с терморегулирующим слоем, который расположен между теплообменной камерой и реакционной камерой, причем терморегулирующий слой устроен таким образом, чтобы он содержал текучую среду;
c) определение необходимости изменения термоконтакта между реакционной камерой и теплообменной камерой и
d) изменение присутствия текучей среды в терморегулирующем слое в случае необходимости изменения термоконтакта.
17. Способ по п.16, в котором изменение присутствия текучей среды включает надувание терморегулирующего слоя газом, если необходимо уменьшение теплового контакта между теплообменной камерой и реакционной камерой и, соответственно, уменьшение теплообмена между питательной средой и жидким теплоносителем.
18. Способ по п.17, в котором изменение присутствия текучей среды включает также выпуск газа из терморегулирующего слоя, если необходим термоконтакт между теплообменной камерой и реакционной камерой и, соответственно, теплообмен между питательной средой и жидким теплоносителем.
19. Способ по п.18, в котором терморегулирующий слой имеет гибкую оболочку, обеспечивающую его складывание для установления термоконтакта между теплообменной камерой и реакционной камерой.
20. Способ по п.17, в котором изменение присутствия текучей среды включает также заполнение терморегулирующего слоя жидкостью, если необходим термоконтакт между теплообменной камерой и реакционной камерой и, соответственно, теплообмен между питательной средой и жидким теплоносителем.

Текст
ФОТОБИОРЕАКТОРЫ, СИСТЕМЫ АККУМУЛИРОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В изобретении описываются фотобиореакторы, системы аккумулирования солнечной энергии и способы регулирования температуры питательной среды, которая содержит фототрофные микроорганизмы в фотобиореакторе, обеспечивающие экономичное техническое решение,при котором снижаются затраты энергии на регулирование температуры питательной среды,содержащей фототрофные микроорганизмы. Морган Фредерик В., Якобсон Стюарт А., Ван Валсем Йохан (US) Угрюмов В.М. (RU) Родственные заявки В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по предварительной заявке США US 61/322192, поданной 8 апреля 2010 г., и предварительной заявке 61/271904, поданной 28 июля 2009 г. Полное содержание указанных заявок вводится ссылкой в настоящую заявку. Уровень техники Поскольку потребность в энергии в мире растет и производство энергии из невозобновляемых источников становится все более затратным, трудоемким и вредным для окружающей среды, соответственно, все более интенсивно идут поиски возможностей улавливания солнечной энергии. Известны фотобиореакторы (ФБР), в которых для получения биотоплива из микроорганизмов используется солнечный свет. Подходящие микроорганизмы, обычно это фототрофные организмы, растут или размножаются в этих фотобиореакторах с использованием солнечной энергии для производства биомассы или получения определенных соединений. Рост фототрофных микроорганизмов и получение определенных соединений, например этанола, с использованием фототрофных микроорганизмов зависит от температуры. Кроме того, существуют проблемы, например, связанные с действием на культуры фототрофных микроорганизмов инфракрасного излучения, что приводит к возникновению повышенных температур, которые не являются оптимальными для процесса, и активное регулирование температуры требует значительных затрат энергии, что ухудшает характеристики производства энергии. Поэтому существует потребность в системах, устройствах и способах, обеспечивающих экономичное регулирование температуры, при котором снижается расход энергии, необходимой для такого регулирования температуры питательной среды, содержащей фототрофные микроорганизмы в фотобиореакторе. Сущность изобретения Один из вариантов осуществления настоящего изобретения представляет собой фотобиореактор. Фотобиореактор содержит: (а) реакционную камеру для содержания фототрофных микроорганизмов и питательной среды для них и (b) систему тепловой энергии. По меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах, и реакционная камера и система тепловой энергии находятся в регулируемом термоконтакте. Другой вариант представляет собой фотобиореактор, который содержит: (а) реакционную камеру для содержания фототрофных микроорганизмов и питательной среды для них; (b) теплообменную камеру для содержания теплообменной текучей среды и (с) терморегулирующий слой между реакционной камерой и теплообменной камерой. По меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах, и терморегулирующий слой прилегает к реакционной камере своей первой стороной и прилегает к теплообменной камере своей второй стороной, терморегулирующий слой предназначен для регулирования теплообмена между питательной средой и теплообменной текучей средой. Другой вариант осуществления изобретения представляет собой систему аккумулирования солнечной энергии. Система содержит: (а) фотобиореактор, который содержит: (i) реакционную камеру для содержания фототрофных микроорганизмов и питательной среды для них и (ii) теплообменную камеру для содержания теплообменной текучей среды. Реакционная камера и теплообменная камера находятся в регулируемом термоконтакте. Система содержит также (b) охлаждающее устройство, предназначенное для регулируемого охлаждения теплообменной текучей среды. По меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах. Другой вариант осуществления изобретения представляет собой способ регулирования температуры питательной среды, содержащей фототрофные микроорганизмы в фотобиореакторе. Способ включает: (а) измерение температуры питательной среды, содержащейся в реакционной камере фотобиореактора, которая расположена примерно горизонтально для обеспечения свободного пространства над жидкостной культурой, причем по меньшей часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны,для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах; (b) измерение температуры жидкого теплоносителя, содержащегося в теплообменной камере, причем теплообменная камера и реакционная камера конструктивно соединены с терморегулирующим слоем, который расположен между теплообменной камерой и реакционной камерой, причем терморегулирующий слой устроен таким образом, чтобы он содержал текучую среду; (с) определение необходимости изменения термоконтакта между реакционной камерой и теплообменной камерой и (d) изменение присутствия текучей среды в терморегулирующем слое в случае необходимости изменения термоконтакта. Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой фотобиореактор, который содержит: (а) реакционную камеру для содержания фототрофных микроорганизмов и питательной среды для них и (b) теплообменную камеру для содержания теплообменной текучей среды. По меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах, и реакционная камера и теплообменная камера находятся в термоконтакте, осуществляемом, в основном, через разделительный слой. Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой систему аккумулирования солнечного света, которая содержит (а) фотобиореактор. Фотобиореактор содержит: (i) реакционную камеру для содержания фототрофных микроорганизмов и питательной среды для них и (ii) теплообменную камеру для содержания теплообменной текучей среды, причем реакционная камера и теплообменная камера находятся в термоконтакте, осуществляемом, в основном, через разделительный слой. Система содержит также (b) охлаждающее устройство, предназначенное для регулируемого охлаждения и/или замены теплообменной текучей среды; По меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах. В настоящем изобретении предлагаются системы, устройства и способы, обеспечивающие экономичное регулирование температуры, при котором снижается расход энергии, необходимой для такого регулирования температуры питательной среды, содержащей фототрофные микроорганизмы в фотобиореакторе. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - вид в перспективе части тонкопленочной панели фотобиореактора; фиг. 2 - вид поперечного сечения одного из каналов панели фотобиореактора фиг. 1; фиг. 3 - вид поперечного сечения трех каналов панели фотобиореактора фиг. 1; фиг. 4 - вид поперечного сечения реакционной камеры панели фотобиореактора, содержащей отдельный терморегулирующий слой для регулируемого термоконтакта между тонкопленочной реакционной камерой и соответствующей тонкопленочной теплообменной камерой; фиг. 5 - вид поперечного сечения трех каналов панели фотобиореактора, включающей слой, который является общим для всех каналов, причем терморегулирующий слой обеспечивает регулируемый термоконтакт между показанными тонкопленочными реакционными камерами и тонкопленочными теплообменными камерами; фиг. 6 - виды поперечного сечения сегментов панели фотобиореактора для различных вариантов осуществления изобретения, с термоконтактом (сегменты на левой стороне) и с уменьшенным контактом или вообще без него (сегменты на правой стороне); фиг. 7 а - вид в перспективе части панели фотобиореактора, в котором надувной терморегулирующий слой надувают для обеспечения термоизоляции группы соединенных реакционных камер от системы тепловой энергии; фиг. 7b - вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 7 а; фиг. 8 а - вид в перспективе части панели фотобиореактора, в котором из надувного терморегулирующего слоя откачан воздух для обеспечения термоконтакта группы соединенных реакционных камер и системы тепловой энергии; фиг. 8b - вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 8 а; фиг. 9 а - вид в перспективе части панели фотобиореактора, в которой надувной секционированный(с тремя полостями) терморегулирующий слой заполнен жидкостью для обеспечения термоконтакта группы соединенных реакционных камер и системы тепловой энергии; фиг. 9b - вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 9 а; фиг. 9 с - вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 9 а, на котором секции/полости заполнены в разной степени, что приводит к наклону реакционных камер; фиг. 10 а - вид в перспективе части панели фотобиореактора, в которой надувной терморегулирующий слой помещен между реакционными камерами и системой тепловой энергии и содержит три надувных теплообменных камеры, которые могут заполняться жидкостью независимо друг от друга; фиг. 10b - вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 10 а; фиг. 10 с - вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 10 а, на котором секции/полости системы тепловой энергии заполнены в разной степени, что приводит к наклону реакционных камер; фиг. 11 - вид соединений фотобиореактора для выполнения его стерилизации с помощью паров перекиси водорода; фиг. 12 - вид, на котором иллюстрируется схема соединений для выполнения стерилизации фотобиореактора; фиг. 13 - вид соединений фотобиореактора для выполнения его стерилизации с помощью озона; фиг. 14 - вид блока соленоидов, используемого для управления процессом стерилизации фотобиореактора. Чертежи необязательно выполнены в масштабе, поскольку основное внимание уделено иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения. Подробное описание изобретения Ниже приводится описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Хотя настоящее изобретение было рассмотрено и описано со ссылками на конкретные предпочтительные варианты его осуществления, однако специалистам в данной области техники будет ясно, что в эти варианты могут быть внесены различные изменения их формы и деталей без выхода за пределы объема изобретения, который определяется прилагаемой формулой. Нижеприведенные объяснения терминов и способов даются с целью сделать описание более понятным, чтобы специалисты в данной области могли составить представление о применении изобретения на практике. Как это используется в настоящем описании, указание "содержащий" означает "включающий",и указание единственной формы включает также и множественную форму, если в тексте не указано иное. Например, указание "содержащий фототрофный микроорганизм" подразумевает один фототрофный микроорганизм или множество таких микроорганизмов. Указание "или" относится к одному элементу из перечисленных альтернативных элементов или к сочетанию двух или более элементов, если в тексте не указано иное. Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем описании,имеют то значение, которое широко известно специалистам в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Хотя для осуществления или проверки настоящего изобретения могут использоваться способы и материалы, аналогичные или эквивалентные способам и материалам, указанным в настоящем описании, ниже описываются подходящие материалы и способы. Материалы, способы и примеры указываются лишь в целях иллюстрации изобретения и не должны пониматься в ограничивающем смысле. Другие признаки изобретения станут ясными из нижеприведенного подробного описания и прилагаемой формулы изобретения. На фиг. 1 показана тонкопленочная панель фотобиореактора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Тонкопленочная панель 100 фотобиореактора содержит 19 сегментов 105, каждый из которых содержит параллельные реакционные камеры 110 в форме каналов(верхняя сторона) и соответствующие теплообменные камеры 120 (нижняя сторона), отделенные от реакционных камер разделительным слоем 130. Панель 100 фотобиореактора может включать другие элементы (не показаны), такие как впускные и выпускные отверстия, например, для пополнения среды, источники углерода (например, CO2), и измерительные устройства, такие как измеритель плотности и термометры. Эти элементы могут быть расположены в торцевых крышках (не показаны), которые могут быть конструктивно присоединены к панелям фотобиореактора. Обычно панель 100 фотобиореактора изготавливается из тонкой полимерной пленки, как это описывается ниже. Реакционные камеры панели 100 фотобиореактора содержат фототрофные микроорганизмы, такие как морские водоросли или цианобактерии, и питательную среду 140 для них. На фиг. 2 приведен вид поперечного сечения одного из сегментов 105 или каналов части панели фотобиореактора, показанной на фиг. 1. Реакционная камера 110 и теплообменная камера 120 имеют тонкопленочную оболочку, выполненную, как правило, из полимерного материала. Реакционная камера содержит питательную среду 140 и свободное пространство 145 вверху, которое обеспечивает, например,прохождение потока углекислого газа для фототрофных микроорганизмов, и потока газа, например, потока воздуха для целей охлаждения. Разделительный слой 130 отделяет реакционную камеру от теплообменной камеры 120 и, соответственно, питательную среду 140 от жидкого теплоносителя 150. В других вариантах теплообменная камера 120, содержащая жидкий теплоноситель 150, может быть заменена твердым материалом с высокой теплоемкостью. На фиг. 3 приведен вид поперечного сечения трех сегментов 105 или каналов панели фотобиореактора фиг. 1. На фиг. 4 приведен вид поперечного сечения одного сегмента или канала тонкопленочного фотобиореактора. Как показано на фиг. 2, реакционная камера 110 и теплообменная камера 120 имеют тонкопленочную оболочку, выполненную, как правило, из полимерного материала. Реакционная камера содержит питательную среду 140 и свободное пространство 145 вверху, которое обеспечивает, например,прохождение потока углекислого газа для фототрофных микроорганизмов и потока газа, например потока воздуха, для целей охлаждения. Разделительный слой 130 отделяет реакционную камеру от теплообменной камеры 120 и, соответственно, питательную среду 140 от жидкого теплоносителя 150. В варианте, показанном на фиг. 4, в дополнение к варианту, показанному на фиг. 2, используется терморегулирующий слой 160, обеспечивающий регулируемый термоконтакт между реакционной камерой и теплообменной полостью. В типичных вариантах панель фотобиореактора содержит множество таких сегментов или каналов 400, каждый из которых содержит терморегулирующий слой 160, и терморегулирующие слои могут быть выполнены таким образом, чтобы они действовали независимо друг от друга для обеспечения терморегулирования в каждом сегменте, и/или они могут быть выполнены таким образом, чтобы они действовали в целом как один терморегулирующий слой, путем установления соответствующего сообщения между текучими средами терморегулирующих слоев каждого сегмента панели фотобиореактора. На фиг. 5 приведен вид 500 поперечного сечения трех сегментов или каналов 510 панели фотобиореактора, включающей терморегулирующий слой 520, который является общим для всех каналов, причем терморегулирующий слой обеспечивает регулируемый термоконтакт между показанными тонкопленочными реакционными камерами 105 и тонкопленочными теплообменными камерами 120. На фиг. 6 приведены виды поперечного сечения сегментов панели фотобиореактора для различных вариантов осуществления изобретения с термоконтактом (сегменты на левой стороне) и с уменьшенным термоконтактом или вообще без него (сегменты на правой стороне). Сегмент 105 полностью соответствует сегменту, показанному на фиг. 2. Теплообменная камера, показанная в этом сегменте, находится в тепловом контакте с разделительным слоем 130. При этом осуществляется теплообмен между жидким теплоноси-3 022616 телем 150 (обычно вода) и питательной средой 140, содержащей фототрофные микроорганизмы. Теплообмен между жидким теплоносителем и питательной средой может быть существенно снижен, например, за счет уменьшения уровня жидкого теплоносителя в теплообменной камере для формирования термоизоляционного пространства 610, заполненного газом, как показано на примере сегмента 605, который конструктивно полностью соответствует сегменту 105. В некоторых вариантах регулирование размера пространства 610, заполненного газом, внутри теплообменной камеры может обеспечивать регулирование термоконтакта между реакционной камерой и теплообменной камерой (например, для системы тепловой энергии), то есть обеспечивается регулируемый термоконтакт. Ниже показаны альтернативные варианты. Сегменты 400 и 655 (на фиг. 6 справа) содержат терморегулирующий слой, который может быть (а) конструктивно гибким слоем 658, заполненным текучей средой, являющейся хорошим термоизолятором, например газом, таким как воздух, или (b) конструктивно жестким слоем 160, заполненным термоизолирующей текучей средой, например газом, таким как воздух, или же может использоваться вакуум. В каждом из указанных вариантов термоконтакт между теплообменной камерой и реакционной камерой существенно уменьшается. Термоконтакт может быть увеличен путем пропускания теплопроводной текучей среды 660, например воды, в терморегулирующем слое, как показано для сегмента 650. В альтернативном варианте, если терморегулирующий слой имеет гибкую оболочку (см. 655 на фиг. 6) и содержит газ, то откачивание этого газа или складывание гибкой оболочки в сложенное положение 670 может увеличить термоконтакт. Вышеуказанные варианты иллюстрируют различные части панели фотобиореактора, в которых реакционная камера и система тепловой энергии находятся в регулируемом термоконтакте. На фиг. 7 а приведен вид в перспективе части панели фотобиореактора, в которой надувной терморегулирующий слой 710 (например, гибкая полимерная закрытая оболочка) находится в надутом состоянии (например, заполнен воздухом для формирования полости, заполненной воздухом) для обеспечения термоизоляции множества связанных реакционных камер 720 (например, закрытых оболочек, изготовленных из полимерного материала) от системы 730 тепловой энергии (обычно действующей в качестве теплопоглощающего средства в дневное время и в качестве источника тепла в ночное время работы). Соответствующий вид поперечного сечения приведен на фиг. 7b. На фиг. 8 а приведен вид в перспективе части панели фотобиореактора, в которой надувной терморегулирующий слой 710 (например, гибкая полимерная закрытая оболочка) находится в спущенном состоянии (например, большая часть воздуха удалена из воздушной полости) для увеличения термоконтакта множества связанных реакционных камер 720 (например, закрытых оболочек, изготовленных из полимерного материала) с системой 730 тепловой энергии (обычно действующей в качестве теплопоглощающего средства в дневное время и в качестве источника тепла в ночное время работы). Соответствующий вид поперечного сечения приведен на фиг. 8b. Термин "спектр электромагнитного излучения", как он используется в настоящем описании, относится к электромагнитному излучению разных длин волн, включая длины волн инфракрасного, видимого и/или ультрафиолетового света. Спектр электромагнитного излучения обеспечивается источником электромагнитного излучения, который обеспечивает подходящую энергию ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях спектра, обычно солнцем. Фотобиореакторы по настоящему изобретению обеспечивают поддержку деятельности биологически активной среды, в которой возможны химические процессы, включающие фотосинтез в микроорганизмах, таких как фототрофные микроорганизмы, или биохимически активные вещества, получаемые из таких микроорганизмов. Фотореакторы могут поддерживать жизнедеятельность аэробных или анаэробных микроорганизмов. Фотобиореакторы могут содержать одну или несколько реакционных камер. Как правило, фотобиореакторы содержат группу реакционных камер, например, от 2 до 40 и чаще всего от 5 до 30. Панели фотобиореакторов могут иметь различные формы (например, удлиненную полукруглую форму, плоскую и др.) и различные размеры. Чаще всего они имеют примерно плоскую форму. Такая форма удобна, например, для установки панелей на плоских поверхностях, таких как плоская площадка на земле или водная поверхность водоема, такого как озеро. В целях настоящего изобретения могут использоваться панели фотобиореакторов разных размеров. Однако обычно размеры панелей фотобиореакторов определяются используемыми материалами и производственными соображениями. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения панели фотобиореакторов изготавливаются из тонкой полимерной пленки, как показано на фиг. 1, и могут иметь длину от 1 до 100 м. В предпочтительных вариантах панель фотобиореактора имеет ширину 1 м (например, 19 сегментов, имеющих ширину примерно 5 см) и длину 40 м. Другое соображение касается возможностей транспортировки изготовленной панели фотобиореактора, которые существенно улучшаются в случае гибких тонкопленочных панелей фотобиореакторов, которые можно, по меньшей мере, частично свертывать и/или складывать. Для фотобиореакторов, имеющих очень большие размеры панелей, гибкость тонкопленочных панелей является существенным достоинством, поскольку в этом случае нет необходимости в получении дорогостоящих разрешений на транспортировку и в использовании крупноразмерных транспортных средств, кроме того, в этом случае снижаются расходы по установке фотобиореакторов на месте их эксплуатации. Обычно ши-4 022616 рина плоских панелей фотобиореакторов находится в диапазоне от примерно 10 см до примерно 5 м, и чаще от примерно 50 см до 3 м. Каждая реакционная камера фотобиореактора может иметь форму и размеры, которые отличаются от формы и размеров других камер. Однако обычно в фотобиореакторах, содержащих группу реакционных камер, эти камеры имеют одинаковую форму и размеры, например представляют собой каналы, расположенные параллельно друг другу, причем длина каналов существенно превышает их ширину. Для использования в целях настоящего изобретения подходят различные формы поперечного сечения реакционных камер, например прямоугольные, цилиндрические или полуэллиптические, как показано на фиг. 1-8. В предпочтительных вариантах реакционные камеры имеют полуэллиптическую или прямоугольную форму. Реакционные камеры могут представлять собой замкнутые оболочки (например, контейнеры), сваренные из тонких полимерных пленок. Такие реакционные камеры могут быть компактно сложены для транспортировки, они обеспечивает улучшенные возможности по стерилизации (например,-излучением) перед их установкой на месте работы и позволяют использовать как одноразовые компоненты, что связано с их сравнительно невысокой стоимостью. Однако они также могут использоваться повторно. Для роста фототрофных микроорганизмов, используемых в фотобиореакторах, и/или для производства ими продукции на основе углерода требуется свет. Поэтому фотобиореакторы и, в частности, реакционные камеры устроены таким образом, чтобы обеспечивалось попадание на питательную среду света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах. Обычно по меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах. Этого можно достичь за счет соответствующего выбора материала, например тонкопленочного материала для реакционной камеры,который позволяет свету проходить во внутреннее пространство реакционной камеры. Обычно реакционные камеры фотобиореакторов устроены таким образом, что выращивание в них фототрофных микроорганизмов осуществляется в тонком слое. Обычно толщина такого слоя находится в диапазоне от примерно 5 до примерно 30 мм и чаще всего от примерно 10 до примерно 15 мм. Обычно панели фотобиореакторов, рассматриваемые в настоящем описании, располагают на земле или на водной поверхности таким образом, чтобы реакционные камеры были обращены вверх, а система тепловой энергии, например теплообменные камеры, прилегала к поверхности. В предпочтительных вариантах теплообменные камеры заглубляются в землю, по меньшей мере частично, для увеличения пассивной составляющей функции терморегулирования фотобиореактора. В случае расположения фотобиореактора на водной поверхности система тепловой энергии, по меньшей мере частично, окружена водой. В альтернативных вариантах фотобиореакторы можно также устанавливать на земле, используя прочные опорные конструкции, изготовленные из металла, сетки или ткани. Фотобиореакторы могут работать в циклическом режиме, в циклическом режиме с подпиткой или в непрерывном режиме. Фотобиореакторы по настоящему изобретению могут содержать ряд устройств, которые могут поддерживать работу фотобиореактора. Например, устройства для прокачивания газа (например, углекислого газа, воздуха и/или других газов), измерительные устройства (например, измерители оптической плотности, термометры), впускные и выпускные устройства, а также и другие элементы могут быть интегрированы в панели фотобиореакторов или соединены с ними функционально. Обычно фотобиореактор содержит один или несколько насосов для обеспечения потока культуры микроорганизмов через реакционные камеры в процессе работы; в этом случае также обеспечивается установка фотобиореактора на неровной поверхности, благодаря чему увеличивается площадь поверхности земли, доступной без проведения серьезных подготовительных работ. Кроме того, панели фотобиореактора могут быть приспособлены для пропускания потока газа через полости реактора. Поток газа (например, CO2) может пропускаться в одном направлении с потоком жидкости через реакционные камеры фотобиореактора или в противоположном направлении. Например, в некоторых вариантах фотобиореакторы могут быть устроены таким образом, чтобы поток газа проходил в одном направлении с потоком жидкости в одной части реакционной камеры и в противоположном направлении в другой части. В других вариантах в одной или нескольких реакционных камерах фотобиореактора поток газа может проходить в одном направлении с потоком жидкости, и в противоположном направлении в других реакционных камерах. Фототрофные микроорганизмы, выращиваемые в фотобиореакторах, могут быть взвешенными или прикрепленными. Фотобиореакторы, подходящие для целей настоящего изобретения, являются закрытыми биореакторами, в отличие от открытых биореакторов, таких как пруды или другие открытые водоемы, открытые резервуары, открытые каналы и т.п. Обычно фотобиореакторы имеют множество сообщающихся каналов. Используемые системы тепловой энергии - это системы, действующие в качестве теплопоглотителей или источников тепла. Обычно система тепловой энергии содержит материал с достаточно высокой теплоемкостью. Материал может быть твердым, например металл или полимер, или жидким, например вода. Предпочтительно система тепловой энергии содержит теплообменную камеру, в которой находится жидкий теплоноситель, такой как вода, а также может содержать впускные и выпускные устройства для замены теплоносителя. Термин "свет длины волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах" относится к свету, который может использоваться микроорганизмами для роста и/или производства углеродсодержащих продуктов, представляющих интерес, например топлив, включая биотоплива. Термин "биотопливо" относится к любому топливу, получаемому из биологического источника,включая один или несколько углеводородов, один или несколько спиртов, один или несколько сложных жирных эфиров или их смеси. Обычно может вырабатываться этанол или другие жидкие углеводородные топлива."Углеродсодержащие продукты, представляющие интерес" включают спирты, такие как этиловый спирт, пропиловый спирт, изопропиловый спирт, бутиловый спирт, жирные спирты, сложные эфиры жирных кислот, сложные этиловые эфиры, восковые эфиры; углеводороды и алканы, такие как пропан,октан, дизельное топливо, авиационное топливо (JP8); полимеры, такие как терефталат, 1,3-пропандиол,1,4-бутандиол, полиолы, полиоксиалканаты (РНА), полибетагидроксибутират (РНВ), акрилат, адипиновая кислота, -капролактон, изопрен, капролактам, каучук; химические продукты, такие как лактат, докозагексаеновая кислота (DHA), 3-гидроксипропионат, -валеролактон, лизин, серин, аспартат, аспарагиновая кислота, сорбит, аскорбат, аскорбиновая кислота, изопентенол, ланостерол, омега-3 DHA, ликопен,итаконат, 1,3-бутадиен, этилен, пропилен, сукцинат, цитрат, лимонная кислота, глутамат, соль яблочной кислоты, 3-гидроксипропионовая кислота (НРА), молочная кислота, тетрагидрофолевая кислота, бутиролактон, пирролидоны, гидроксибутират, глютаминовая кислота, левулиновая кислота, акриловая кислота, малоновая кислота; специализированные химические продукты, такие как каротиноиды, изопреноиды, итаконовая кислота; фармацевтические вещества и продукты для их получения, такие как 7 аминодеацетоксицефалоспорановая кислота (7-ADCA)/цефалоспорин, эритромицин, поликетиды, статины, паклитаксел, доцетаксел, терпены, пептиды, стероиды, омега-жирные кислоты и другие подходящие продукты, представляющие интерес. Такие продукты могут использоваться как биотоплива, промышленные и узкоспециализированные химические продукты, такие как промежуточные продукты для получения различных продуктов, таких как питательные добавки, нутрицевтики, полимеры, заменители парафинов, продукты личной гигиены и фармацевтические продукты."Фототрофные организмы" или "фотоавтотрофные организмы" являются организмами, которые осуществляют процесс фотосинтеза, такие как эукариотические растения, водоросли, одноклеточные организмы и прокариотические цианобактерии, серные зеленые бактерии, несерные зеленые бактерии,серные пурпурные бактерии и несерные пурпурные бактерии. Фототрофные микроорганизмы включают микроорганизмы природного и искусственного происхождения, которые осуществляют процесс фотосинтеза и микроорганизмы с очень высокой способностью усваивания света. Термин "организмы", как он используется в настоящем описании, охватывает автотрофные организмы, фототрофные организмы, гетеротрофные организмы, синтезированные организмы, усваивающие свет, а также на клеточном уровне, например одноклеточные и многоклеточные организмы. Термины "каскад реакций биосинтеза" или "каскад метаболических реакций" относятся к группе анаболических или катаболических биохимических реакций для преобразования одних химических веществ в другие химические вещества. Например, каскад реакций биосинтеза углеводородов относится к группе биохимических реакций, которые преобразуют сырье и/или продукты метаболизма в промежуточные углеводородоподобные продукты и затем в углеводороды или в углеводородные продукты. Каскады анаболических реакций включают получение молекул больших размеров из молекул меньших размеров, причем процесс требует затрат энергии. Каскады катаболических реакций включают разрушение молекул увеличенных размеров, часто с высвобождением энергии. Термин "свет", как он используется в настоящем описании, как правило, относится к солнечному свету, но может использоваться также свет от искусственных источников, таких как лампы накаливания,светодиоды, волоконно-оптические, галоидные, неоновые, галогеновые и флюоресцентные лампы. Указание "содержит" или "содержащий", как оно используется в описании и формуле изобретения,понимается как включение указанного элемента или группы элементов, но не как исключение любых других элементов или групп элементов. Другие варианты настоящего изобретения направлены на системы аккумулирования солнечной энергии, содержащие вышеописанный фотобиореактор. Фотобиореакторы и системы аккумулирования солнечной энергии по настоящему изобретению обеспечивают экономичное техническое решение, при котором снижаются затраты энергии на регулирование температуры питательной среды, содержащей фототрофные микроорганизмы. Предлагаемые в настоящем изобретении фотобиореакторы и системы аккумулирования солнечной энергии устроены таким образом, чтобы максимально использовать возможности пассивного охлаждения и нагрева, в результате чего снижается потребность в активном охлаждении или нагреве. В некоторых вариантах ис-6 022616 пользуется тонкопленочный фотобиореактор, предназначенный для горизонтального (плоского) расположения на земле или на плаву на поверхности воды. Кроме того, в этом случае земля или вода может использоваться в качестве теплопоглотителя и/или источника тепла, и при таком расположении фотобиореакторов для них требуется меньшая конструктивная опора. Использование тонкопленочных полимерных материалов также требует меньшего расхода материала на единицу площади панели фотобиореактора. Кроме того, гибкость панелей фотобиореакторов снижает расходы на их транспортировку и установку на месте эксплуатации. Могут быть изготовлены тонкопленочные полимерные панели фотобиореакторов, имеющие очень большие размеры, что также может снижать их стоимость. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения регулируемый термоконтакт обеспечивается путем регулируемого надувания надувного терморегулирующего слоя, такого как гибкая полимерная закрытая оболочка. Обычно надувной терморегулирующий слой может надуваться текучей средой. Предпочтительно текучая среда имеет низкую теплопроводность. Текучая среда может быть жидкостью или газом, таким как воздух. Надувание надувного терморегулирующего слоя текучей средой обычно приводит к увеличению толщины этого слоя и, соответственно, к увеличению величины пространства между реакционными камерами и системой тепловой энергии (действующей в качестве теплопоглотителя при работе в дневное время и в качестве источника тепла при работе в ночное время). Таким образом, обычно при надувании терморегулирующего слоя увеличивается термоизоляция между реакционными камерами и системой тепловой энергии. Обычно гибкий терморегулирующий слой располагается между реакционными камерами и системой тепловой энергии. Предпочтительно один надувной терморегулирующий слой располагается между реакционными камерами (если используется несколько реакционных камер (предпочтительный вариант), то все реакционные камеры прилегают к надувному терморегулирующему слою) и системой тепловой энергии. В других предпочтительных вариантах реакционные камеры обладают гибкостью, например, для адаптации к регулируемому надуванию надувного терморегулирующего слоя. Кроме того, реакционные камеры могут быть устроены таким образом, чтобы они складывались, когда в них ничего нет (а именно,в них нет питательной среды и газов), и формировали выпуклые оболочки, когда они заполнены существенным количеством питательной среды, а именно, таким количеством, которое обычно имеется в них при нормальной работе фотобиореактора. Формируемые выпуклые оболочки могут иметь любую форму поперечного сечения, однако предпочтительно используется примерно прямоугольная форма, как показано, например, для реакционных камер 720 на фиг. 7b и 8b. В других предпочтительных вариантах система тепловой энергии может быть разделительным слоем между землей или водой, на которой располагается (или плавает) фотобиореактор. Обычно разделительный слой устроен таким образом, чтобы он передавал существенные количества тепла между землей или водой и терморегулирующим слоем. В других предпочтительных вариантах настоящего изобретения используется вышеописанный фотобиореактор (как отдельная установка или в составе системы аккумулирования солнечной энергии), но без системы тепловой энергии, то есть реакционные камеры фотобиореактора находятся в регулируемом термоконтакте с землей или водой, на которой установлен фотобиореактор. Например, один или несколько надувных терморегулирующих слоев могут быть расположены между реакционными камерами фотобиореактора и землей или водой. В других предпочтительных вариантах осуществления изобретения надувной терморегулирующий слой (например, терморегулирующий слой 710) также может быть устроен таким образом, чтобы его можно было надувать жидкостью, имеющей высокую теплопроводность. Такие жидкости могут обеспечивать хороший термоконтакт между реакционными камерами и системой тепловой энергии и/или землей или водой (в случае, если система тепловой энергии не используется). Термоизоляция реакционных камер от системы тепловой энергии и/или от земли или воды может быть достигнута путем спуска жидкости, то есть при опорожненном терморегулирующем слое. Использование надувного терморегулирующего слоя с жидкостью, как это было описано, может снижать или вообще сводить к нулю сопротивление термоконтакта при необходимости теплопередачи и повышает сопротивление термоконтакта, когда жидкость спущена, для улучшения термоизоляции, когда она необходима. В альтернативных вариантах надувной терморегулирующий слой (например, терморегулирующий слой 710) может быть разбит на секции для обеспечения нескольких полостей (например, двух полостей,но обычно не больше 100 полостей, чаще всего не более 10 полостей), которые могут заполняться жидкостью независимо друг от друга. В этих вариантах надувной терморегулирующий слой может быть дополнительно устроен таким образом, чтобы он обеспечивал наклон реакционных камер, когда полости надувного терморегулирующего слоя заполнены жидкостью в разной степени. Надувной терморегулирующий слой может быть устроен таким образом, чтобы он обеспечивал наклон благодаря подъему реакционных камер над надувными полостями и/или благодаря вращению вокруг продольной оси, поскольку вес жидкости в заполненных полостях/секциях может создавать момент, который может приводить к вращению и, соответственно, к ориентированию реакционных камер надувного терморегулирующего слоя при надувании полостей в разной степени. Например, если надувной терморегулирующий слой разделен на две полости, имеющие одинаковые размеры (первая и вторая полости), то надувание первой полости большим количеством жидкости по сравнению со второй полостью может приподнимать реакционные камеры, расположенные над первой полостью, относительно реакционных камер, расположенных над второй полостью, в результате чего реакционные камеры поворачиваются в определенную сторону. Соответственно, надувные терморегулирующие слои, имеющие несколько полостей, которые можно независимо заполнять жидкостью, обеспечивают не только регулируемый термоконтакт между реакционными камерами и системой тепловой энергии (и/или землей или водой), но также и регулируемое ориентирование реакционных камер для управления углом падения лучей света, например солнечного света. Например, реакционные камеры могут быть наклонены на восток утром и на запад вечером. Кроме того, в разных полостях надувного терморегулирующего слоя могут использоваться жидкости,имеющие разную теплопроводность. Пример такого варианта иллюстрируется на фиг. 9 а, на которой приведен вид в перспективе части панели фотобиореактора, в которой надувной секционированный (с тремя полостями) терморегулирующий слой 900 заполняют жидкостью для обеспечения термоконтакта группы соединенных реакционных камер 720 и системы 730 тепловой энергии. Система 730 тепловой энергии может быть частью фотобиореактора, или же это может быть земля, или вода, или другая поверхность, на которой установлен фотобиореактор. На фиг. 9b приведен вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 9 а. На фиг. 9 с приведен вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 9 а, на котором секции/полости заполнены в разной степени, что приводит к наклону реакционных камер. В других вариантах система тепловой энергии (например, система 730) может представлять собой или содержать надувные теплообменные камеры, которые могут заполняться жидкостью независимо друг от друга. В этих вариантах надувные теплообменные камеры могут быть дополнительно устроены таким образом, чтобы они обеспечивали наклон реакционных камер, когда надувные теплообменные камеры заполнены жидкостью в разной степени. Например, в случае использования двух теплообменных камер полости, имеющих одинаковые размеры (первая и вторая камеры), надувание первой камеры большим количеством жидкости по сравнению со второй камерой может приподнимать реакционные камеры, расположенные над первой камерой, относительно реакционных камер, расположенных над второй камерой, в результате чего реакционные камеры поворачиваются в определенную сторону. Соответственно, система тепловой энергии, содержащая надувные теплообменные камеры, которые можно независимо заполнять жидкостью, обеспечивает регулируемое ориентирование реакционных камер для управления углом падения лучей света, например солнечного света. Такие системы тепловой энергии могут также использоваться в сочетании с надувными терморегулирующими слоями, описанными в предыдущем абзаце. Соответствующий вариант иллюстрируется на фиг. 10 а, на которой приведен вид в перспективе части панели фотобиореактора с надувным терморегулирующим слоем 710, помещенным между реакционными камерами 720 и системой 1000 тепловой энергии, содержащей три надувные теплообменные камеры, которые могут заполняться жидкостью независимо друг от друга. На фиг. 10b приведен вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 10 а. На фиг. 10 с приведен вид поперечного сечения панели фотобиореактора фиг. 10 а, на котором секции/полости системы тепловой энергии заполнены в разной степени, что приводит к наклону реакционных камер. Системы аккумулирования солнечной энергии, например, вышеописанные фотобиореакторы могут стерилизоваться парами перекиси водорода,озоном, озонированной водой, гидроокисью натрия и/или излучением. Обычно пары перекиси водорода используют для стерилизации внутренних поверхностей фотобиореактора и, дополнительно, всех подсоединенных периферийных частей. Способы стерилизации могут использоваться для фотобиореакторов, систем и групп фотобиореакторов, содержащих материалы с низкой температурой обработки, для которых неприменимы традиционные способы стерилизации, такие как обработка паром. Было обнаружено, что пары перекиси водорода могут использоваться для стерилизации фотобиореакторов, систем и групп фотобиореакторов для обеспечения выращивания микроорганизмов, причем такая стерилизация предотвращает (снижает/замедляет) существенное загрязнение в течение длительного времени. Системы аккумулирования солнечной энергии (например, фотобиореакторы) по настоящему изобретению изготавливают из материалов, которые допускают стерилизацию парами перекиси водорода,озоном, озонированной водой, гидроокисью натрия и/или излучением без существенного ухудшения со временем характеристик материалов. В другом варианте настоящего изобретения используется способ получения представляющих интерес углеродсодержащих продуктов, включающий: (а) стерилизацию системы аккумулирования солнечной энергии (например, фотобиореактора), как это указано в настоящем описании, с использованием паров перекиси водорода, озона или излучения и (b) выращивание микроорганизмов в системе аккумулирования солнечной энергии (например, в фотобиореакторе) для получения представляющих интерес углеродсодержащих продуктов. Как правило, системы аккумулирования солнечной энергии (например, фотобиореакторы) по настоящему изобретению устроены таким образом, чтобы предотвращалось (снижалось/замедлялось) поступление нестерильного воздуха в систему аккумулирования солнечной энергии (например, в фотобио-8 022616 реактор) при добавлении среды или взятии проб. Другой вариант настоящего изобретения относится к способу стерилизации фотобиореакторов по настоящему изобретению. Способ включает синхронизацию моментов открытия и закрытия клапанов, впускных и выпускных устройств фотобиореактора с помощью блока соленоидов. На фиг. 14 приведено изображение такого устройства, используемого в способе стерилизации для предотвращения поступления нестерильного воздуха в реактор при добавлении среды и при взятии проб. Способы стерилизации по настоящему изобретению выполняются достаточно быстро и предотвращают или по меньшей мере ослабляют конкурентное развитие нежелательных видов, таких как бактерии,грибки, простейшие животные организмы или различные виды водорослей, так что при проведении обычных операций эти загрязняющие агенты присутствуют в незначительных количествах. Стерилизация также может обеспечивать начальный экспоненциальный рост посевного материала при его размножении. На начальной латентной стадии роста и первой части стадии экспоненциального роста культура микроорганизмов находится в большой опасности подавления конкурирующими загрязняющими организмами, такими как Pseudomonas или Microbacterium. Таким образом, эффективные способы стерилизации могут обеспечивать выращивание в фотобиореакторе только требуемых видов микроорганизмов. После достижения некоторой величины оптической плотности опасность загрязнений и конкуренции со стороны других видов снижается. Кроме того, стерилизация может обеспечивать выращивание монокультуры, в результате чего повышается выход продукции. Примеры стерилизации Стерилизация фотобиореакторов с помощью паров перекиси водорода. Использование стерилизации парами для фотобиореактора иллюстрируется на фиг. 11. Внутренние поверхности фотобиореактора очищали и высушивали. Влажность внутри фотобиореактора понижали ниже точки росы паров перекиси водорода. Перекись водорода испаряли в испарителе,таком как "VHP ARD Mobile" компании Steris. Пары перекиси водорода подавали в фотобиореактор с регулируемой интенсивностью так, чтобы все биологические агенты внутри реактора были убиты (а именно, 400 ppm в течение 30 мин). На протяжении выполнения всей этой процедуры не допускается превышение парами перекиси водорода точки росы. По окончании процедуры пары перекиси водорода удаляются из фотобиореактора вентиляцией так, чтобы уровень содержания паров не превышал 1 ppm. Эффективность процедуры стерилизации может быть проверена с помощью биологических индикаторов,помещенных внутрь фотобиореактора перед началом стерилизации. Биологические индикаторы могут быть размещены в разных местах внутри фотобиореактора. Затем фотобиореактор подвергается стерилизации. По окончании процедуры стерилизации биологические индикаторы извлекают и помещают в питательную среду. Если рост отсутствует, то индикаторы были деактивированы. На каждом биологическом индикаторе имеется 106 организмов. Отсутствие роста соответствует порядку уменьшению 6 по логарифмической шкале. Схема стерилизации озоном. Фотобиореактор 8 мм был успешно простерилизован с помощью озона. Схема соединений фотобиореактора была подготовлена к проведению стерилизации, как показано на фиг. 12. Была подготовлена соответствующая конфигурация трубок и фильтров, показанная на фиг. 12, и обработана в автоклаве (30 мин при температуре 121C) перед началом процедуры стерилизации. Стерильную конфигурацию трубок и фильтров (фиг. 12) помещали в автоматизированный блок взятия проб. Затем все соленоидные клапаны блока взятия проб были закрыты, и их положение проверено. Затем снимали колпачок и открытый конец вставляли в нижнюю часть с надписью "Выпускное отверстие". Блок взятия проб использовался для предотвращения поступления в реактор нестерильного воздуха при добавлении питательной среды и при взятии проб. Это достигалось путем синхронизации моментов открытия и закрытия клапанов. Выпускные трубки подсоединялись к выпускной стороне вентилирующего устройства с фильтром с площадью фильтрующей поверхности, равной 625 см 2, и к выпускной стороне фильтра выпускаемого воздуха с площадью фильтрующей поверхности, равной 1300 см 2. Затем обе выпускные трубки соединялись в одну трубку, которая подсоединялась к осушителю и затем к модулю разрушения озона (фиг. 13). Процедура стерилизации озоном. На фиг. 13 приведена схема стерилизации фотобиореактора озоном. Трубку от генератора озона, в который подавался кислород из резервуара, подсоединяли к фильтру входного воздуха и к боковому патрубку выпускного устройства фотобиореактора. Трубку выпускного устройства перекрывали с помощью винтового зажима (или аналогичного устройства). В фотобиореактор добавляли 200-400 мл деионизированной воды. Включали подачу кислорода, и интенсивность потока устанавливали равной 2-5 л/мин. Зажим на трубке, ведущей к выпускному устройству, немного приоткрывали, чтобы можно было видеть пузырьки, формирующиеся в нижней торцевой части фотобиореактора. При необходимости корректировали подачу кислорода. Систему проверяли на наличие утечек с помощью датчика O2, и/или соединения обмазывали жидким моющим средством. После проверки надлежащей работы системы включали генератор озона. Все соединения снова проверялись на наличие утечек с помощью индикатора озона. Такие проверки проводились также регулярно при проведении процесса стерилизации. Также регулярно проверялся выпуск устройства разрушения озона для контроля надлежащей работы катализатора. Озонирование выполнялось в течение примерно 3 ч. По истечении времени стерилизации зажим на трубке, подсоединенной к выпускному устройству, закрывали. Подачу озона перекрывали до выключения генератора озона, чтобы предотвратить поступление в фотобиореактор нестерилизованного/нефильтрованного газа. Затем выключали генератор озона. Подачу кислорода через входной фильтр оставляли на несколько минут и затем ее также выключали. Пропускание газа через систему прекращалась. Отсоединяли трубку на той стороне закрытого винтового зажима, на которой не выполнялась стерилизация. Блок обычно оставляли на месте примерно на 12 ч, чтобы прореагировал весь озон, остающийся в фотобиореакторе. Если блок необходимо было убрать, не дожидаясь этого 12-часового периода, сначала необходимо было зажать трубки. Трубку на стерильной стороне фильтра входного воздуха зажимали и снимали трубку на нестерильной стороне. Зажимали трубки на стерильной стороне фильтра площадью 652 см 2 и фильтра выходного воздуха площадью 1300 см 2. Затем снимали трубки с этих фильтров. По истечении 12 ч зажимы уже не были нужны. Поддерживая стерильность, спускали воду из реактора перед загрузкой в него питательной среды. Выращивание в фотобиореакторе сине-зеленых водорослей (цианобактерий). После стерилизации фотобиореактора озона, как это было описано, в реактор загружали посевной материал, содержащий Synechococcus 7002. Рост посевного материала без загрязняющих агентов отмечался в течение 2 недель. Все патенты, заявки на изобретения и публикации, указанные в описании, вводятся ссылкой в настоящую заявку во всей их полноте. Хотя настоящее изобретение было рассмотрено и описано со ссылками на конкретные иллюстративные варианты его осуществления, однако специалистам в данной области техники будет ясно, что в эти варианты могут быть внесены различные изменения их формы и деталей без выхода за пределы объема изобретения, который определяется прилагаемой формулой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Фотобиореактор, содержащий:a) реакционную камеру для содержания фототрофных микроорганизмов и питательной среды для них;c) надувной терморегулирующий слой для содержания жидкости,причем по меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах, и надувной терморегулирующий слой обеспечивает регулируемый термоконтакт между реакционной камерой и системой тепловой энергии. 2. Фотобиореактор по п.1, в котором в качестве текучей среды используется газ, и оболочка обладает гибкостью, чтобы обеспечивать хороший конструктивный и тепловой контакт между реакционной камерой и системой тепловой энергии в отсутствии газа и уменьшать или вообще исключать указанный конструктивный и тепловой контакт в присутствии газа. 3. Фотобиореактор по п.2, в котором реакционная камера выполнена из гибкого материала в той ее части, которая находится в контакте с терморегулирующим слоем. 4. Фотобиореактор по п.1, в котором часть реакционной камеры является пластмассовой пленкой,которая также является частью закрытой оболочки терморегулирующего слоя. 5. Фотобиореактор по п.1, в котором текучая среда представляет собой жидкость, и термоконтакт между реакционной камерой и системой тепловой энергии обеспечивается через закрытую оболочку и жидкость, причем в отсутствие жидкости термоконтакт уменьшен или вообще отсутствует. 6. Фотобиореактор по п.1, в котором система тепловой энергии представляет собой теплообменную камеру для содержания теплообменной текучей среды и выполнена из гибкого материала в той ее части,которая находится в контакте с терморегулирующим слоем. 7. Фотобиореактор по п.6, содержащий группу реакционных камер, каждая из которых независимо от других реакционных камер находится в регулируемом термоконтакте с теплообменной камерой. 8. Фотобиореактор по п.6, содержащий группу реакционных камер и группу теплообменных камер,причем каждая из реакционных камер независимо от других реакционных камер находится в регулируемом термоконтакте с соответствующей теплообменной камерой. 9. Фотобиореактор по п.1, в котором реакционная камера обладает гибкостью для адаптации к надуванию надувного терморегулирующего слоя. 10. Фотобиореактор по п.1, в котором реакционная камера и система тепловой энергии составляют одно целое с фотобиореактором. 11. Фотобиореактор по п.1, содержащий одну или несколько реакционных камер, причем регулируемый термоконтакт обеспечивается надувным терморегулирующим слоем, содержащим полости. 12. Фотобиореактор по п.11, в котором полости устроены с возможностью их заполнения жидкостью в разной степени для обеспечения наклона реакционных камер. 13. Фотобиореактор по п.1, содержащий одну или несколько реакционных камер, причем регулируемый термоконтакт обеспечивается надувным терморегулирующим слоем, и система тепловой энергии содержит группу надувных теплообменных камер. 14. Фотобиореактор по п.13, в котором теплообменные камеры устроены с возможностью их заполнения жидкостью в разной степени для обеспечения наклона реакционных камер. 15. Фотобиореактор по п.1, приспособленный для стерилизации парами перекиси водорода, озоном или излучением и выполненный из материала, характеристики которого практически не ухудшаются при стерилизации парами перекиси водорода, озоном, гидроокисью натрия или излучением. 16. Способ регулирования температуры питательной среды, содержащей фототрофные микроорганизмы в фотобиореакторе по пп.1-15, включающий:a) измерение температуры питательной среды, содержащейся в реакционной камере фотобиореактора, которая расположена примерно горизонтально для обеспечения свободного пространства над жидкостной культурой, причем по меньшей мере часть реакционной камеры прозрачна для света с длиной волны, для которой обеспечивается активный фотосинтез в фототрофных микроорганизмах;b) измерение температуры жидкого теплоносителя, содержащегося в теплообменной камере, причем теплообменная камера и реакционная камера конструктивно соединены с терморегулирующим слоем, который расположен между теплообменной камерой и реакционной камерой, причем терморегулирующий слой устроен таким образом, чтобы он содержал текучую среду;c) определение необходимости изменения термоконтакта между реакционной камерой и теплообменной камерой иd) изменение присутствия текучей среды в терморегулирующем слое в случае необходимости изменения термоконтакта. 17. Способ по п.16, в котором изменение присутствия текучей среды включает надувание терморегулирующего слоя газом, если необходимо уменьшение теплового контакта между теплообменной камерой и реакционной камерой и, соответственно, уменьшение теплообмена между питательной средой и жидким теплоносителем. 18. Способ по п.17, в котором изменение присутствия текучей среды включает также выпуск газа из терморегулирующего слоя, если необходим термоконтакт между теплообменной камерой и реакционной камерой и, соответственно, теплообмен между питательной средой и жидким теплоносителем. 19. Способ по п.18, в котором терморегулирующий слой имеет гибкую оболочку, обеспечивающую его складывание для установления термоконтакта между теплообменной камерой и реакционной камерой. 20. Способ по п.17, в котором изменение присутствия текучей среды включает также заполнение терморегулирующего слоя жидкостью, если необходим термоконтакт между теплообменной камерой и реакционной камерой и, соответственно, теплообмен между питательной средой и жидким теплоносителем.
МПК / Метки
МПК: C12M 1/00
Метки: регулирования, системы, фотобиореакторы, солнечной, температуры, способы, аккумулирования, энергии
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/17-22616-fotobioreaktory-sistemy-akkumulirovaniya-solnechnojj-energii-i-sposoby-regulirovaniya-temperatury.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Фотобиореакторы, системы аккумулирования солнечной энергии и способы регулирования температуры</a>