借助于CO2源来培养光合生物的方法技术

本发明专利技术的目标在于借助于连续或不连续的CO2源来培养选自微观藻类、蓝细菌和大型藻类的光合生物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】借助于CO2源来培养光合生物的方法本专利技术的目标在于借助于连续或不连续的CO2源来培养光合生物的方法。微观藻类和蓝细菌是能够产生各种不同类型的有机物质(例如蛋白质、糖类、脂质)的单细胞光合微生物，并且被认为是用于获得高附加值产品(例如功能性多糖、类胡萝卜素、维生素、不饱和脂肪酸等)的最佳生物。关于大型藻类，其食用价值使得它们的培养特别令人感兴趣。此外，在培养微观藻类、蓝细菌和大型藻类的过程中，二氧化碳(其是地球变暖的主要因素)被消耗，并因而被去除。这些光合生物具有比陆生植物更短的增殖时间(和因此可以有效地减少二氧化碳的量)，在贫瘠的环境中快速地成长，并且可以直接利用来自发电厂或工厂的燃烧气体。为了通过以高产率产生微观藻类、蓝细菌和大型藻类和/或目的化合物来有效地去除二氧化碳，需要拥有使得能够适应间歇性二氧化碳源的设备，因为二氧化碳在传统上就是以该形式被排出到大气中。目前，气体排出物尤其被直接注入到培养系统中，在那里它被转移至培养的液体相。在间歇性生产源停止阶段期间，培养物消耗残留的溶解碳，这可以导致生长限制，如果溶解碳变得不足。气体排出物也可以被注入到系统上游的液体溶液中以形成经碳酸化的溶液，其然后用于对培养系统进行供给。这使得能够在停止阶段期间拥有溶解碳源。然而，碳的大量溶解意味着必须在与培养系统的pH调节不相容的高pH下进行工作，这需要施加酸源，因为通过微观藻类生长对溶解碳的消耗使培养基碱化。因此，本专利技术的一个目的是提供使得能够用间歇性气态CO2源来进行光合生物的最佳培养的方法。本专利技术的另一个目的是提供使得能够用间歇性气态CO2源来协调光合生物的培养系统在溶解碳供应方面和在pH调节方面的持续需求的方法。因此，本专利技术的目标在于具有大于pHH的pH的第一水性组合物和具有小于pHB的pH的第二组合物用于在包含培养基的培养系统中培养选自微观藻类、蓝细菌和大型藻类的光合生物的用途，其中：-所述具有大于pHH的pH的第一水性组合物通过使由连续或不连续的CO2源产生的CO2，碱，水，和任选地藻类培养基的全部或部分组分进行接触来获得；-所述具有小于pHB的pH的第二水性组合物通过将由所述源产生的CO2溶解在水或者含有藻类培养基的全部或部分组分的水性溶液中来获得；所述培养基的pH是这样的，即使得：-当所述培养基的pH达到上限pHH时，向所述培养基中添加所述第二水性组合物和/或由所述源产生的CO2，以便使pH下降，优选地直至所述培养基的pH达到下限pHB；-当所述培养基的pH达到所述下限pHB时，向所述培养基中添加所述第一水性组合物，以便使pH上升，优选地直至所述培养基的pH达到中间值pHI，其中pHB<pHI<pHH；和-任选地，当所述培养基的pH低于pHH，特别是低于pHI时，向所述培养基中添加所述第一水性组合物，以便使pH上升，特别地直至所述培养基的pH达到中间值pHI。令人惊讶地，根据本专利技术使用所述两种水性组合物使得能够确保光合生物的培养系统在溶解碳供应方面的持续需求，同时允许pH调节，这整个一切甚至用间歇性气态CO2源也是可能的。“微观藻类”意指用显微镜才能看见的藻类。“蓝细菌”意指蓝细菌门(Cyanobacteria)，蓝藻纲(Cyanophyceae)的细菌。“大型藻类”意指大的藻类或巨大的藻类，即比微观藻类大的藻类。“CO2源”意指产生CO2(尤其以气态形式)的源，或者包含CO2(尤其以气态形式)的组合物(尤其是气态的)。该源可以是连续的，即在给定的时间段(例如一小时、一天或一周)内，以非零流量释放CO2。特别地，该非零流量是恒定的。备选地，所述源可以是不连续的，即在给定的时间段(例如一小时、一天或一周)内，时而以非零流量释放CO2，时而不产生CO2。“藻类培养基”意指使得能够对所述光合生物进行培养的介质。除了所述选自微观藻类、蓝细菌和大型藻类的光合生物(即藻类生物质)外，所述培养基还包含允许所述光合生物生长和/或通过所述光合生物来产生目的分子的组分。所述培养基例如由下列组分组成：水，用于所述光合生物的营养成分例如矿物盐(例如硝酸盐、铵、磷酸盐、硫酸盐和铁、镁类型的金属等等)，碳酸根离子，甚至糖类型的有机成分。“pHH”意指培养基的pH的上限。pHH尤其是为了与进行培养的光合生物的生理学相容而定义的。因此，pHH可以是这样的值，在超过该值时，所述光合生物的生长和/或通过所述光合生物的目的分子的产生不再是最佳的。“pHB”意指培养基的pH的下限。pHB尤其是为了与进行培养的光合生物的生理学相容而定义的。因此，pHB可以是这样的值，在低于该值时，所述光合生物的生长和/或通过所述光合生物的目的分子的产生不再是最佳的。pHB和pHH围绕pHI。该中间值特别地是允许所述光合生物的最佳生长和/或目的分子的最佳产生的pH。“第一水性组合物”意指具有大于pHH的pH的包含水的组合物，特别是水性溶液。所述第一水性组合物任选地包含藻类培养基的全部或部分组分(如上面所定义的)。该第一水性组合物包含碳酸根离子和碳酸氢根离子，碳酸根和碳酸氢根离子尤其是在那里占多数的碳酸化种类。溶解无机碳(dissolvedinorganiccarbon；DIC)尤其包括碳酸根离子、碳酸氢根离子和碳酸。在所述第一水性组合物中，DIC占多数地以碳酸根离子和碳酸氢根离子的形式。所述碱使得能够增加所述第一水性组合物的pH，和DIC浓度。例如，在处于25℃的包含9％的CO2的工业烟气的情况下，pH和DIC如在下表中所示的那样相关联：“第二水性组合物”意指具有小于pHB的pH的包含水的组合物，特别是水性溶液。所述第二水性组合物任选地包含藻类培养基的全部或部分组分(如上面所定义的)。该第二水性组合物包含碳酸，碳酸尤其是在那里占多数的碳酸化种类。在所述第二水性组合物中，DIC占多数地以碳酸的形式。例如，在处于25℃的包含9％的CO2的工业烟气的情况下，所述第二水性组合物的pH在平衡状态下为4.42，和DIC浓度为3mM。根据一个有利的实施方案，本专利技术涉及前面所定义的用途，其中所述光合生物选自由下列各项组成的组：-微观藻类，特别是小球藻属(Chlorella)、微拟球藻属(Nannochloropsis)、衣藻属(Chlamydomonas)、四爿藻属(Tetraselmis)、栅藻属(Scendesmus)、拟小球藻属(Parachlorella)、紫球藻属(Porphyridium)、丛粒藻属(Botryococcus)和新绿藻属(Neochloris)的微观藻类；-蓝细菌，特别是节旋藻属(Arthrospira)、束丝藻属(Aphanizomenon)和集胞藻属(Synechocystis)的蓝细菌；和-大型藻类，特别是石莼属(Ulva)、墨角藻属(Fucus)、掌形藻属(Palmaria)的大型藻类。节旋藻属这一蓝细菌的属通常被称为螺旋藻。根据一个有利的实施方案，本专利技术涉及前面所定义的用途，其中所述CO2源由工业烟气构成，所述CO2源特别地选自由下列各项组成的组：锅炉、热动力厂、水泥厂、钢铁工业、精炼厂、氨制造工厂、发酵过程和厌氧消化过程的排放物。根据一个有利的实施方案，本专利技术涉及前面所定义的用途，其中在所述培本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有大于pHH的pH的第一水性组合物和具有小于pHB的pH的第二组合物用于在包含培养基的培养系统中培养选自微观藻类、蓝细菌和大型藻类的光合生物的用途，其中：‑所述具有大于pHH的pH的第一水性组合物通过使由连续或不连续的CO2源产生的CO2，碱，水，和任选地藻类培养基的全部或部分组分进行接触来获得；‑所述具有小于pHB的pH的第二水性组合物通过将由所述源产生的CO2溶解在水或者含有藻类培养基的全部或部分组分的水性溶液中来获得；所述培养基的pH是这样的，即使得：‑当所述培养基的pH达到上限pHH时，向所述培养基中添加所述第二水性组合物和/或由所述源产生的CO2，以便使pH下降，优选地直至所述培养基的pH达到下限pHB；‑当所述培养基的pH达到所述下限pHB时，向所述培养基中添加所述第一水性组合物，以便使pH上升，优选地直至所述培养基的pH达到中间值pHI，其中pHB

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.24 FR 16/515161.具有大于pHH的pH的第一水性组合物和具有小于pHB的pH的第二组合物用于在包含培养基的培养系统中培养选自微观藻类、蓝细菌和大型藻类的光合生物的用途，其中：-所述具有大于pHH的pH的第一水性组合物通过使由连续或不连续的CO2源产生的CO2，碱，水，和任选地藻类培养基的全部或部分组分进行接触来获得；-所述具有小于pHB的pH的第二水性组合物通过将由所述源产生的CO2溶解在水或者含有藻类培养基的全部或部分组分的水性溶液中来获得；所述培养基的pH是这样的，即使得：-当所述培养基的pH达到上限pHH时，向所述培养基中添加所述第二水性组合物和/或由所述源产生的CO2，以便使pH下降，优选地直至所述培养基的pH达到下限pHB；-当所述培养基的pH达到所述下限pHB时，向所述培养基中添加所述第一水性组合物，以便使pH上升，优选地直至所述培养基的pH达到中间值pHI，其中pHB<pHI<pHH；和-任选地，当所述培养基的pH低于pHH，特别是低于pHI时，向所述培养基中添加所述第一水性组合物，以便使pH上升，特别地直至所述培养基的pH达到中间值pHI。2.借助于连续或不连续的CO2源来培养选自微观藻类、蓝细菌和大型藻类的光合生物的方法，其中借由优选地由自动装置操控的管道和阀门来将CO2引导：-至包含光合生物培养基的培养系统中；和/或-至水或者含有藻类培养基的全部或部分组分的水性溶液中，以在碱存在下获得具有大于pHH的pH的第一水性组合物；和/或-至水或者含有藻类培养基的全部或部分组分的水性溶液中，以通过将由所述源产生的CO2溶解在水中来获得具有小于pHB的pH的第二水性组合物；所述方法的特征为：在借助于来自所述源的CO2和/或分别包含在所述第一和第二水性组合物中的碳酸根离子和碳酸来在所述培养基中培养光合生物以获得光合生物的生物质的过程中：i当所述培养基的pH达到上限pHH时，向所述培养基中添加所述第二水性组合物和/或由所述源产生的CO2，以便使pH下降，优选地直至所述培养基的pH达到下限pHB；ii当所述培养基的pH达到所述下限pHB时，向所述培养基中添加所述第一水性组合物，以便使pH上升，优选地直至所述培养基的pH达到中间值pHI，其中pHB<pHI<pHH；和iii任选地，当所述培养基的pH低于pHH，特别是低于pHI时，向所述培养基中添加所述第一水性组合物，以便使pH上升，特别地直至所述培养基的pH达到中间值pHI；在所述培养基中，所述pHI的值尤其为6至10；在所述培养基中，所述pHH尤其是这样的，即使得pHH＝pHI+x，x为0.02至1.5，特别地0.1至0.2；在所述培养基中，所述pHB尤其是这样的，即使得pHB＝pHI-y，y为0.02至1.5，特别地0.1至0.2；所述碱尤其选自由氢氧化钠和氢氧化钾组成的组；所述培养基尤其处于15℃至35℃的温度下。3.根据权利要求2的方法，其中所述光合生物选自由下列各项组成的组：-微观藻类，特别是小球藻属(Chlorella)、微拟球藻属(Nannochloropsis)、衣藻属(Chlamydomonas)、四爿藻属(Tetraselmis)、栅藻属(Scendesmus)、拟小球藻属(Parachlorella)、紫球藻属(Porphyridium)、丛粒藻属(Botryococcus)和新绿藻属(Neochloris)的微观藻类；-蓝细菌，特别是节旋藻属(Arthrospira)、束丝藻属(Aphanizomenon)和集胞藻属(Synechocystis)的蓝细菌；和-大型藻类，特别是石莼属(Ulva)、墨角藻属(Fucus)、掌形藻属(Palmaria)的大型藻类。4.根据权利要求2的方法，其中所述CO2源由工业烟气构成，所述CO2源特别地选自由下列各项组成的组：锅炉、热动力厂、水泥厂、钢铁工业、精炼厂、氨制造工厂、发酵过程和厌氧消化过程的排放物。5.根据权利要求2的方法，其中所述CO2源是不连续的，并且所述自动装置作用于使包含所述培养基的光合生物培养系统、所述具有大于pHH的pH的第一水性组合物和所述具有小于pHB的pH的第二组合物相互连接的各个不同阀门，从而使得：-在所述CO2源产生CO2的情况下，○将CO2引导至水或者含有藻类培养基的全部或部分组分的水性溶液中以在碱存在下获得所述第一水性组合物，和引导至水或者含有藻类培养基的全部或部分组分的水性溶液中以通过将由所述源产生的CO2溶解在水或水性溶液中来获得所述第二水性组合物；○(如果需要)将CO2直接引导至所述培养系统中，如果pH是这样的，即使得pHB<pH<pHH；○当所述培养基的pH达到上限pHH时，向所述培养基中添加由所述源产生的CO2和任选地所述第二水性组合物，以便使pH下降，优选地直...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·布吕沃，B·勒桂克，
申请(专利权)人：南特大学，国家科研中心，
类型：发明
国别省市：法国,FR