透明组合物在光生物反应器中的用途制造技术

本发明专利技术涉及光生物反应器，和具体地涉及基于至少一种甲基丙烯酸类聚合物的透明组合物在构造用于培养光敏有机体的装置中的用途。该组合物可为膜、板、异形元件或圆筒如管的形式。本发明专利技术还涉及包括至少一个甲基丙烯酸类聚合物的层和包括至少一种防污添加剂的层的透明多层结构体，以及涉及其在构造用于培养光敏有机体的装置中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】透明组合物在光生物反应器中的用途本专利技术涉及光生物反应器，和其主题更具体地为基于至少一种甲基丙烯酸类聚合物的透明组合物在构造用于培养光敏有机体的装置中的用途。该组合物可为膜、板或圆筒如管的形式。本专利技术的主题还为用于培养光敏有机体的透明多层结构体，其至少包括一个甲基丙烯酸类聚合物的层。光生物反应器为其中在光能的存在下发生生物相互作用的系统，所述生物相互作用设法通过控制培养条件来控制。在其中，为了由光合微生物、光、二氧化碳气体和最小量的矿质元素产生植物生物质，发生生物化学光合反应。在光合进程期间，产生大部分有机成分(碳水化合物、脂质和蛋白质)。在太阳辐射下光合的微藻类使得可在水产养殖中产生生物质，其组成取决于所选择的物种(species)，且在能量值方面根据估计其可达到土地植物的二十至一百倍。存在分为不同种的几千个属的微藻类，其一些代表潜在地提供可用作生物燃料或用于化妆品、制药或甚至食品加工领域的化合物的广泛族群。一些物种富含脂质；可从其中提取油(甘油三酯)，或多或少直接地产生生物燃料。残余物因此可以例如通过发酵而利用，产生生物乙醇。富含脂质的微藻类因此成为与油田的衰竭和用可再生材料替代化石来源的起始材料有关的能源问题的技术解决方案。此外，通过用来源于例如污染工业例如烧燃料的发电厂的(X)2喷射促进藻类的生产，由此避免该温室效应气体的直接排放。微藻类还构成由需要大的可种植土地面积的植物作物(例如油菜籽、甜菜根、小麦)获得生物燃料的替代方案。根据美国科学家所说，一些微藻类每公顷将能够合成的油为用于生产生物燃料的陆生植物的30倍。另外，使用该起始材料作为生物燃料来源避免作为使用陆生植物特点的季节性和供给的问题。基本上由蛋白质组成的一些物种具有优良的食品先例，因为它们富含维生素、多不饱和脂肪酸和微量元素。通过使用藻类提取物，它们在农业和园艺方面得到应用，所述藻类提取物不仅起到肥料的作用，而且起到作物促进剂和保护剂的作用。其它物种代表可用于健康领域、用于由具有生物或治疗活性的物质提取物合成药物或生物化妆品、以及通过颜料、天然染料或胶凝剂的提取和生产用于食品加工工业的生产潜力。微藻类可构成难于通过化学合成获得的分子的潜在来源。微藻类可直接涉及到新的且可再生的能源的生产，特别是生物燃料例如氢气的生产。一些物种可以在存在的氢化酶型酶的作用下产生氢气。微藻类的培养提供废水(城市、工业或农业废水)处理的有利的替代方案。其允许与潜在可利用的生物质的生产联合的三级生物处理。作为净化剂，微藻类起到多种作用， 例如同时消除营养盐(nh4+、NO3_、PO43_)，通过产生氧气(所述氧气被细菌使用以降解残留的有机化合物)净化二次排出物，或减少二次排出物中包含的致病微生物的存活的杀菌作用。该技术具有基于自然生态系统原则的优点并因此对环境没有危害。微藻类的生长可在开放的或在温室下的太阳罐(池，solar tank)的表面处进行， 其构成有限投入的光生物反应器。但是，该技术限于使用可承受温度变化或阳光或病毒的坚固(robust)物种。由所得生物质生产生物柴油还未证明与石油产品相比是经济上竞争性的。为了更稳定或更密集的生产，使用具有透明壁的封闭的太阳光生物反应器。该装置通常具有平坦几何形态(平的光生物反应器)或圆筒形几何形态(管状光生物反应器)。例如，也可使用具有更特殊几何形态例如“H”形或“I”形中空异形元件型结构的光生物反应器。平的光生物反应器由两个透明的平行面板组成，所述面板具有变化的表面积，且其间存在几厘米深的薄的培养物层。管状光生物反应器由一个或多个透明管组成，所述管具有变化的直径和长度、不同的构造，且其中可循环培养物。存在许多构型变化-宽的垂直管，形成柱，-两个不同直径的管，布置为一个在另一个中，形成环形室，-放置在地面上且具有中等直径但是具有长的长度的管，以卷的形式布置，-具有小直径和长的长度的管，围绕柱螺旋盘绕，-具有小直径的若干管，并行且垂直地布置。除了为所有生物反应器所共有的通常需求之外，光生物反应器的特殊性源于为待培养的微生物特别是微藻类供给光子能的需求，该供给对于实施光合作用是不可缺少的。 从技术观点来看，该系统的室因此必须是透明的并被设计为微藻类供给充足的光强度。为了满足该需求，光生物反应器通常由在可见范围中具有高透明度的材料例如玻璃或聚碳酸酯(PC)制成。但是，使用玻璃(其另外必须是高纯度的)具有若干缺点其是重的、昂贵的、刚性的材料，其容易破裂并且难以机械加工。玻璃还显示不如甲基丙烯酸类聚合物例如PMMA好的光散射。其使用限制反应器的几何形态的选择难以制造环路或卷形式的布置，通过管道或连接器彼此连接的管是泄漏源；由于在其壁上形成生物膜，为了保持光的恰当通路，必须非常频繁地清洁反应器。在长的管长度、在地面上的小表面积和光至培养基的可达性之间的优化证明是困难的。聚碳酸酯是随着时间不是非常耐UV的产品，并且其光透射低于PMMA。另外，对于需要大厚度的壁的光生物反应器，PC变得非常脆。最后，PC具有低的对于洗涤产品例如盐酸、漂白剂和臭氧的耐化学性。反应器的几何形态应尽可能有利于高的照射表面积对培养物体积比，而同时限制地表面积和保持适于所需生物质浓度的目标和培养的微生物的生理需要。还寻求流体动力学/调节平衡以确保充分的混合和控制例如CO2消耗、释放的氧气或温度的参数。在任何情况下，应优化对光的通路，使得实际可用的光在培养物内是大量的和均勻的。使用各种变型，例如倾斜平的反应器以改善太阳辐照度的利用，将反应器放置在反射面上以通过反射增加辐射入射，在培养基中心处的管中具有人造光源等。光生物反应器产生许多公开物；例如以下文献描述用于使用微生物实施光合反应的各种构型EP 112 556 ；EP 239 272 ；WO 99/20736 ；WO 00/12673 ；WO 00/23562 ；FR 2 907 311 ；WO 07/025145 ；WO 08/040828 ；US2005/064577。关于用来制造用于微生物光合作用的培养物区域或反应管或室的透明材料的性质，现有技术提出各种材料，包括塑料例如聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚(丙烯酸甲酯) (PMA)、甲基丙烯酸类聚合物如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)， 或非塑性材料例如玻璃。本专利技术的目的是提出能够替代玻璃或聚碳酸酯用于在光生物反应器中培养光敏有机体的透明材料，其使得可避免上述技术问题和当前使用玻璃或聚碳酸酯遇到的缺点， 且使得可改善其效率和其寿命。反应器的效率全部是更高的，因为制造其的材料将允许光通过并且光散射随着时间仍然保持为高的。另外，在清洁操作期间，必须避免划伤反应器表面及确保反应器不由于洗涤产品对材料的化学侵蚀而开裂或破裂。本专利技术的目的是提供轻的且可容易运输的热塑性塑料，其在可见范围GOO至 800nm)中是透明的，其随着时间是耐久的(特别是在长时间暴露于阳光或湿气下)，其具有高机械强度和良好的对于洗涤产品的耐化学性，和其可转变成各种形式，所述形式特别是柔性和可连接的。已令人惊讶地发现，PMMA型的甲基丙烯酸类聚合物使得可本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．基于至少一种甲基丙烯酸类聚合物的透明组合物在构造用于培养光敏有机体例如光合细菌、微藻类或微生物、或浮游生物的装置中的用途，特征在于所述甲基丙烯酸类聚合物为具有９００００ｇ／ｍｏｌ至１７００００ｇ／ｍｏｌ的重均分子量（ＰＭＭＡ标准物）的ＰＭＭＡ－甲基丙烯酸甲酯ＭＭＡ的均聚物或包括至少５０重量％的ＭＭＡ的甲基丙烯酸甲酯（ＭＭＡ）的共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P德尔普拉特，J伯格，JM鲍蒂里尔，
申请(专利权)人：阿克马法国公司，
类型：发明
国别省市：FR