(57)【要約】空気で支持された構造物の中で水耕栽培により微生物を生育するシステムと方法であって、その構造物の中で微生物が有機物のスラリーの中で生育し、収穫され、バイオ燃料や他の目的に有効な分子を獲得、加工、そして配送するために加工される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光合成微生物の水耕で栽培するためのシステムであって、
自己完結型の生育用施設であって、さらにスケルトン、前記スケルトンを覆う永久に使えるよう設置された膜、及び前記スケルトンに取り付けられた格子を含む構造物を自己完結型の生育用施設であって；
制御コンパートメントであって、さらに多数の貯蔵用タンクと前記システムのための制御装置を含む制御コンパートメントであって、少なくとも前記多数の貯蔵用タンクの第一番目の貯蔵タンクが液状の培地を貯蔵し、前記多数の貯蔵用タンクの少なくとも第二番目の貯蔵タンクが微生物を貯蔵し、及び前記液状の培地がスラリーを形成するため、あらかじめ決められた量の前記微生物と混合される混合用タンクとして機能する前記多数の貯蔵用タンクの少なくとも第三番目のタンクを含む制御コンパートメント；
さらに、複数の注入口を通して前記スラリーを受け取ること、及び収穫口の出口を通して前記微生物の収穫を可能にすることが出来る複数個のクレードルであって、並びに前記複数個のクレードルが垂直にラック取り付けられており、及び前記複数個のクレードルが前記スラリーを前記注入口から前記収穫用出口まで前記微生物の生育を可能とする方法で移動することができる複数のクレードル、
二酸化炭素と前記貯蔵用タンクの中に貯蔵された、あらかじめ決められた量の材料を前記複数個のクレードルのうちの少なくとも一つのクレードルへ搬送することができるハンドリングシステム；且つ
前記複数個のクレードルのうちの少なくとも一つのクレードルの入り口部分へ二酸化炭素を供給する手段を含むシステム。
【請求項２】
前記構造が、ファン、ヒーターそして冷房装置を含む機械的な運転システムによって維持される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記配送の手段が前記クレードルの長手方向に沿って配置される貫通したチューブである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記配送の手段が空気調節システムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記施設がすべての前記クレードルを横切るように、継続的に制御され、且つろ過された空気の流れを利用できる手段をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記クレードルの下部から前記微生物へ光を照射できる光源をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記光源が、複数個の電球を収納し、前記クレードルの下面に取り付けられ、前記下面が半透明または透明である、筒状の構造体を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記微生物が藻類である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記微生物がバクテリアである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記スラリーの動きは重力により補助される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記液状培地が農業余剰物（farming
excess）から得られた物質と水を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記膜が外に張られた膜であり、前記構造が内面に張られた膜をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
フロス浮選、凝集、空気を溶解したフローテーション、または遠心分離によって収穫する手段をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
遠心分離とホモジェナイジングによる加工方法を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記制御が前記のスラリーの混合、前記スラリーの受け取り、前記スラリーの動き、前記のハンドリングシステムの作動、前記の収穫の手段の作動、及び前記の加工手段の作動をオートメーションで操作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
光合成微生物の水耕で栽培する方法であって、
さらに膜を含む空気を供給する構造を含む、自己完結型の生育用施設を具備し；
ラックに取り付けられたクレードルを含む前記施設内のラッキングシステムを取り付けるステップ；
第一貯蔵手段から、あらかじめ決められた量の液状の培地を、第二貯蔵手段からのあらかじめ決められた量の前記微生物とスラリーを形成するために混合するステップ；
あらかじめ決められた数の前記クレードルの前記クレードルの入り口に前記スラリーを置くステップ；
前記クレードルへ二酸化炭素を供給するステップ；
前記微生物の増殖を促すような方法で、前記入り口から前記クレードルの収穫用出口へ前記スラリーを流すステップ；
前記のすべてのクレードルを横切るように、継続的に制御され且つ濾過された空気の流れを利用できるようにするステップ；
収穫用出口で前記の微生物を収穫するステップ；且つ
前記の微生物を燃料として有用な分子を得するために加工するステップであって、前記の微生物がオイルと固形物に分離されるステップを含む方法。
【請求項１７】
前記クレードルの下面から前記の微生物に光を照射するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記微生物が藻類である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記微生物がバクテリアである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記置くステップが重力により補助されるステップである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記流すステップが重力により補助されるステップである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記流すステップが、床が約１から５度の角度で設置されているクレードルにより補助されている、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記二酸化炭素が貯蔵手段から引き出される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記利用できるステップが空気調節システムで行われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記液状の培地が農業余剰物と水から取り出された物質を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２６】
前記の膜が外面の膜であり、前記の構造がさらに内面の膜、骨組み、前記骨組みに取り付けられた格子システムと、ファン、ヒーター、冷房機器をさらに含む前記構造を維持するための支持物を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記供給するステップが前記のクレードルの長手方向に沿った貫通したチューブで行われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記収穫するステップが泡状浮遊物、凝縮物、溶解した空気浮遊物、または遠心分離を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２９】
前記加工ステップが遠心分離またはホモジェナイジングを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項３０】
前記混合するステップ、前記置くステップ、前記供給するステップ、前記流すステップ、前記利用できるようにするステップ、前記収穫するステップ、そして前記加工するステップが継続的に繰り返される、請求項１６に記載の方法。
【請求項３１】
前記混合するステップ、前記置くステップ、前記供給するステップ、前記流すステップ、前記利用できるようにするステップ、前記収穫するステップ、そして前記加工するステップが自動的にコントロールされる、請求項１６に記載の方法。
【請求項３２】
光合成微生物の有益な副産物を製造する方法であって、
液状の培地を得るステップ；
前記の液状の培地を第一貯蔵手段に貯蔵するステップ；
微生物を第二貯蔵手段に貯蔵するステップ；
第一貯蔵手段から、あらかじめ決められた量の液状の培地を、第二所蔵手段からのあらかじめ決められた量の前記微生物とスラリーを形成するために混合するステップであって、前記スラリーが前記第一貯蔵手段および前記第二貯蔵手段と流体伝達できる第三貯蔵手段に貯蔵されるステップ；
二酸化炭素を第四の貯蔵手段に貯蔵するステップ；
さらに膜を含む構造を含む、自己完結型の生育用施設を具備し；
ラックに取り付けられたクレードルを含む前記施設内のラッキングシステムを取り付けるステップであって、ラッキングシステムが前記第三貯蔵手段および第四貯蔵手段と流体伝達できるステップ；
あらかじめ決められた数の前記クレードルの前記クレードルの入り口に前記スラリーを置くステップ；
あらかじめ決められた量の二酸化炭素を前記第四貯蔵手段から前記クレードルへ前記流体伝達を経由して供給するステップ；
前記微生物の増殖を促すような方法で、前記入り口から前記クレードルの収穫用出口へ前記スラリーを流すステップ；
前記のすべてのクレードルを横切るように、継続的に制御され且つ濾過された空気の流れを利用できるようにするステップ；
前記微生物を前記収穫用出口から収穫用手段へ搬送するステップ；
前記微生物を前記収穫用手段で収穫するステップ；
前記微生物を分離することにより、前記微生物を油と固体に加工するステップ；かつ
前記の微生物の副産物を配送するステップを含む方法。
【請求項３３】
前記収穫するステップが、泡状浮遊物、凝縮物、溶解した空気浮遊物、または遠心分離によるステップを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記加工するステップが、遠心分離またはホモジェナイジングのステップを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記の微生物に前記のクレードルの下面から光を照射するステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記微生物が藻類である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記液状の培地が農業余剰物と水から取り出された物質を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
前記混合するステップ、前記置くステップ、前記供給するステップ、前記流すステップ、前記利用することができるステップ、前記収穫するステップ、且つ前記加工するステップが継続的に繰り返される、請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記混合するステップ、前記置くステップ、前記供給するステップ、前記流すステップ、前記利用することができるステップ、前記収穫するステップ、且つ前記加工するステップが自動的にコントロールされる、請求項３２に記載の方法。
【請求項４０】
前記混合するステップ、前記置くステップ、前記供給するステップ、前記流すステップ、前記利用することができるステップ、前記収穫するステップ、且つ前記加工するステップが併設された施設内で行われる、請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】
前記の構造が空気ビームによって支持される、請求項３２に記載の方法。
【請求項４２】
前記の構造が張力によって支持される、請求項３２に記載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
関連する出願に対する相互参照
本出願は本明細書に、２００６年８月１７日出願の米国仮特許出願No.60/822,667の公開されたすべての内容を引用により援用する優先権の利益を主張する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、水耕栽培システムおよび、藻類または他の微生物の栽培、収穫、加工、配送の方法、そして、その利点、用途とバイオディーゼルに限らず家畜用飼料、肥料、医薬品などを含む副生成物に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の開示
光合成生物、またはより一般的には植物は、実質的に人類の必要とする物質を生産することが出来る。長年にわたり植物は食料品、衣類用の原料、ほか人類の生存に必要な物質を生産してきた。最近では、医薬品や化学物質の中間体のような有益な物質を生み出すような生物工学で作られた植物が開発されている。さらに、植物のもっとも基本的な働きによって地球上の空気から二酸化炭素を除去することに役立っている。工業社会により生み出される二酸化炭素の増加するレベルが地球温暖化や環境破壊にリンクしているので、この働きは重要な利点である。
【０００４】
最近新たな関心を集めている植物の一つの使用法は、植物のクリーンなエネルギー供給である。人類の歴史上早くから植物材料は燃料として燃やされていた一方、最近では、自動車燃料として使うことが出来る燃焼可能な物質としての原料としての植物の使用が関心を高めている。車からの排気、特にガソリン燃料とディーゼル燃料からの排気が望ましいものでないことを、世界中の国々が実感し始めている。さらに、地球の埋蔵物から精製される一般的に石油化学製品である現在使われている物質は限りがある資源であり、それらに取って代わることが出来る燃料は強い科学的関心事である。多くの植物由来の製品を燃やすことは石油製品を燃やすことよりクリーンであり、結果的に環境をよりよくし、燃料の再生可能な源である。
【０００５】
現在出版物、大部分の新聞で報道される二つのよく知られたバイオ燃料はエタノール、すなわちサトウキビや西洋アブラナの種、トウモロコシまたは他の植物から調製され、ガソリンの添加物として使用されるアルコール、そしてもう一つのバイオ燃料は、一般的には大豆や西洋アブラナの種から調製される様々な形態の植物油とディーゼル燃料との混合物となるバイオディーゼルである。バイオディーゼル燃料は、また純粋な野菜オイルや野菜オイルの混合物を含んでいてもよく、時には調理用オイルを含んでいてもよい。現在の世界ではエタノールも植物オイルも価格の面とこうした物質への消費者の関心とにより現存する石油化学製品への添加物として使われている。さらに現在の自動車はこれらの燃料の使用に関して必ずしも機能的に最適化されていないため、混合燃料は、前記の添加物を単独で燃やすより（燃料を石油化学製品や添加ブレンドを含むと広い意味で定義される。）良い燃料効率を生ずる。
【０００６】
ガソリンエンジンは、また比較的軽いエタノール物質ではトラブルを生じ得る。将来エンジンはこれらの燃料だけで走行可能なように設計され、これらのタイプの燃料の使用には必ずしも最適化されていない今日のエンジンよりもより良い効率を得られるエンジンが作られることが期待されている。しかしながら、今日でさえ、石油への依存を削除してしまいたいという希望から、これらのタイプの製品をますます経済的に堅実なものにしている。炭素排出権取引市場（carbon credit market）の発展に伴い、エネルギーを発生する、環境への負荷が少ない方法は、また環境への負荷がより多い企業に販売される、金銭上の市場価値のあるクレジットを発生することによって石油からバイオ燃料への進歩は利益を生むかもしれない。
【０００７】
これらの燃料が、既に人類が自動車燃料についての考え方に意義ある変化をもたらしていると同時に、両方の燃料ともかなりの不足をもたらしている。その両方の燃料の根本的な供給源が通常のサイクルで栽培できると同時に、両方の燃料とも西洋アブラナ、トウモロコシ、及び大豆のような比較的複雑な植物形態の上に成り立っている。これらの作物が世界中の農業により巨大な量栽培され、よく理解されていると同時に、前記植物を栽培するのに相当な時間がかかるため収穫量が限られる。さらに、これらの仕組みを燃料に変えるプロセスは種か、植物のほかの製品しか利用できず、すべての植物体を燃料生産に利用できない。廃棄されていたものがどこにおいても役に立つかもしれない一方、燃料に対する需要は、植物の生産において有用でない植物による生産物の過剰生産を招きかねない。
【０００８】
使用されている油やアルコールは実質的にはどんな種類の植物からも得ることが出来ると同時に、現在の複合的な生物の使用は不必要な廃棄物と肥料の排水、および複雑な市場から生ずる問題を生み出している。特に、植物から作り出され人間によって使われる、ほとんどの食料品、動物の飼料、原料は相対的に複合生物である。植物の廃棄物の大部分は動物の飼料や動物の飼育する部屋の受け台の寝わらとして使用され、または肥料として田畑に放置されると同時に、これは、生産された植物の実際の生物体量に比べて植物から人類はほんの少しの価値しか得ていないことを意味する。
【０００９】
この不足は、自動車燃料としてのこれらの物質の使用において二つの重要な懸念をもたらす。最初の事例としては、原材料の供給は長い時間のかかるサイクルである。原材料の収穫は大部分の場合一年に１回か２回のみである。これは今後の需要に対するプランを立てる必要性を生ずる。
さらに、植物の栽培サイクルは、必然的結果として生産者がコントロールできない天候や様々な要素に依存するため、サイクルのパターンは多少予測が難しい。このようにこれらの燃料の値段は予測不可能であり、最終消費者にとって望まれない変動をもたらす。
【００１０】
これらの問題のため、将来は藻類、シアンバクテリア、プランクトン、またはそれらに似た生物等の光合成微生物は、単位生物体量当たり光合成率が高く、もし最適化した場合、小さな空間で培養できるため、光合成による二酸化炭素の固定において高等植物よりも大きな役割を果たすことが期待されている。
【００１１】
人類の日常食料の中の重要食料としての藻類、シアンバクテリア、その他類似の微生物の可能性について多くの国において長い間研究されてきた。アメリカと日本においては、クロレラとスピルリナを含む藻類バイオマスは主に健康食品として商業的に製造されており、かなり多数の販路を通じて消費者が買うことが出来る。藻類は、また家畜類の排泄物を処理するため農場の小さな沼において使用され、またそれによって地下水におけるリンと窒素を含む汚染物質の量を低める。
【００１２】
さらに、藻類および他の微生物は自動車用燃料として使うためのオイルやアルコールを生産するための原材料として使用可能である。高脂質含有量の微生物は多くの天然体オメガ３脂肪酸を作り出す。天然体オメガ３脂肪酸は人類の消費や栄養上のサプリメントの製造、はたまた自動車燃料のための原料として特別価値あるものとすることに有益である。また藻類は、トライアシルグリセロール類と呼ばれる有益な燃料分子としてその重量の６０％まで製造できると信じられている。藻類や他の微生物は多くの目的やシステムのために使うことが出来るし、本明細書に述べられている方法はいかなる目的にもこれらの物質の製造に役に立ち得ることが認められるべきである。
【００１３】
しかしながら、もし藻類の生産物が自動車燃料に使われたり、ほかの用途に広く使われるようになると仮定すると、現在の水準における藻類生産は、需要に追いつかないと考えられる。特に、藻類や他の微生物は商業生産には実用的でない研究用のフォトバイオリアクターや、また、戸外の水路、戸外の池、そして海だけで伝統的に培養されてきた。これらの後者の方法が商業用の藻類製造に効果的であると同時に、これらのタイプのシステムは、培養される藻類の量に比べて膨大な空間を必要とし、汚染から守ることや収穫することが比較的難しい。さらに、ほかの穀類とまさに同じように、戸外の水路で製造される光合成微生物は天気と汚染に影響を受けやすい。
【００１４】
水耕栽培は土なしで植物を栽培する技術で長い間実施されてきた。制御された環境の中で、土を使わず花、果物、及び野菜を栽培するための水耕栽培システムは過去４０年の間１０以上のよく知られたアプリケーションで実施されてきた。一般的には、商業用花卉や野菜などの複雑な植物の生産のための制御された水耕栽培システムは、植物がトレイの上で発芽し成長する制御された環境の封じ込め施設から成る。その封じ込め施設は普通伝統的な温室である。構造は鉄骨で形成され、そしてその骨格は、光合成が出来るよう植物に太陽光が当たるように透明なガラスまたはプラスチックをはめた枠で覆われている。これらのアプリケーションの大部分は冷房又は暖房の空気調節及び分配システム、水の供給及び灌漑のシステムを備え、植物により多くの光を当てるための人工的な照明システムを備えていることが多い。
【００１５】
伝統的なフォトバイオリアクターのこれらのタイプは単に藻類、シアンバクテリアや他の微生物を商業的に大量生産するだけではない。それらは高品質の大量生産には費用対効果は低い。十分な大きさの前記の構造を建設するためには単に費用がかかりすぎるため、また野菜や花のような価値ある作物とは反対に、藻類は、単に前記の生産を正当化するに十分な高い利益を生まない。
【００１６】
まだ効率のよい大きなフォトバイオリアクターが出来ていないので、戸外の培養池や透明な筒やタンクシステムがすべての藻類商業生産（一般的には食品添加剤として使用される）には使われてきた。しかし、戸外の池では、その日、その年により温度や光の強さは変わるため、高い生産性を得ることが難しい、そして筒やタンクのシステムを建設し維持することは経費がかかる。さらに、戸外の池は広い面積を必要とし、また汚染という問題も引き起こす。
【００１７】
したがって、バイオ燃料を作り出す藻類、シアンバクテリアや他の微生物の大量生産のためには経済的に実行可能な大規模なフォトバイオリアクターが望ましい。
【発明の概要】
【００１８】
要約
いくらかの本発明の態様の基本的な理解を得るための本発明の要約は以下の通りである。この要約は本発明の要点となりまたは重要な要素を確認することを目的とするのではなく、また発明の範囲を詳述するものでもない。この部分のただ一つの目的は、後に述べるより詳細な説明に対する前書きとして簡易的な形で本発明のコンセプトを述べることにある。
【００１９】
本明細書において記載した技術分野における種々の問題のため、光合成微生物およびその副生成物の水耕栽培、収穫、加工、及び配送のためのシステムは：
自己完結型の生育施設を含み、さらにその生育施設は；
スケルトン、そのスケルトンを覆う永久に使えるよう設計された膜、前記のスケルトンに取り付けられた格子を含む、空気で支えられた建造物を含み；
制御コンパートメントを含み、さらに制御コンパートメントが複数の貯蔵用タンクと、そして前記の複数の貯蔵用タンクの少なくとも第一番目のタンクが液状の培地を貯蔵し、前記の複数の貯蔵用タンクの少なくとも第二番目のタンクが微生物を貯蔵し、前記の液状の培地がスラリーを形成するためあらかじめ決められた量の前記の微生物と混合される混合用タンクとして働く前記の複数の貯蔵用タンクの少なくとも第三番目のタンクを含み；
入り口を通って前記のスラリーを受け取ることができ、収穫用出口を通って前記微生物を収穫することができる複数のクレードル（cradle）；そしてそのクレードルでは、前記の複数のクレードルが垂直に取り付けられ、前記のスラリーが、前記微生物を成育させることができる様式で前記入り口から前記収穫用出口まで前記の複数のクレードルを移動することができるようになっており；
二酸化炭素と前記の貯蔵用タンクの中に貯蔵されたあらかじめ決められた量の材料を前記複数のクレードルの少なくとも一つに移動させるハンドリングシステム；且つ
二酸化炭素を前記の複数のクレードルの少なくとも一つの前記の入り口部分に送る手段を含む。
【００２０】
前記のシステムの態様では、前記構造は、ファン、ヒーター及び冷房装置を含む機械的運転システムにより維持され、且つ前記の配送の手段が、前記クレードルの長手方向に沿って配置される貫通したチューブと空気調節システムである。
【００２１】
前記のシステムの態様では、前記の施設が、すべての前記のクレードルを横切る、継続的に制御され且つフィルターで濾過された空気を利用できる手段をさらに含む。
【００２２】
一つの態様では、前記のシステムが、前記のクレードルの下側から前記の微生物へ光を照射できる光源をさらに含む。前記の光源が、複数個の電球を囲み、且つ前記のクレードルの下側に取り付けられた筒状の構造体であって、前記のクレードルの下側が半透明または透明である筒状の構造体を含んでいてもよい。
【００２３】
前記のシステムの一つの態様では、前記の微生物が藻類かまたはバクテリアであり、且つ前記の液状の培地が、下水道の余剰物又は農業余剰物及び水に限らず、余剰物から誘導される物質を含む。
【００２４】
前記のシステムの一つの態様では、前記スラリーの動きは重力により補助される。前記の膜は外面に張られた膜であってもよく、前記構造は内面に張られた膜を含む。
【００２５】
一つの態様では、前記システムは泡状浮遊させること、凝縮させること、溶解した空気に浮遊させること、または遠心分離によって収穫する手段、及び遠心分離またはホモジェナイジングにより加工する手段をさらに含む。
【００２６】
前記のシステムの他の態様では、前記の制御は、前記スラリーの前記の混合、前記スラリーの受け取り、前記のスラリーの前記の動き、前記のハンドリングシステムの工程、収穫のための前記手段の工程、及び加工のための前記の手段の工程を自動化する。
【００２７】
さらに本明細書では、光合成微生物の有益な副産物を提供する方法を述べる。：
前記の方法は、自己完結型の生育用施設を具備し、空気で支えられた建造物を含み、さらに膜を含み；前記の施設内に棚状に配置されたクレードルを含むラッキングシステムを取り付け；
第一貯蔵手段からあらかじめ決められた量の液状の培地を、スラリーを形成するため第二貯蔵手段からあらかじめ決められた量の前記の微生物と混合するステップ；
前記のクレードルの入り口において前記のスラリーをあらかじめ決められた数の前記クレードルの中に、置くステップ；
前記のクレードルへ二酸化炭素を送るステップ；
前記のスラリーを、前記の微生物の増殖を促すような様式で、前記の入り口から前記のクレードルの収穫用出口まで流すステップ；
すべての前記のクレードルを横切るように連続的に制御され、且つフィルターで濾過された空気を継続的に利用できるようにするステップ；
前記の収穫用出口で前記の微生物を収穫するステップ；かつ
前記の微生物を燃料として有効な分子を得るよう加工するステップであって、前記の微生物が油と固体に分離され、そして、前記の微生物がバイオディーゼル燃料に限らず、動物の飼料、肥料、及び薬品などの副産物にさらに加工するステップを含む。
【００２８】
一つの態様では、前記の方法が、藻類又はバクテリアであってもよい前記の微生物へ、前記のクレードルの下側から光を照射することをさらに含む。
【００２９】
前記の方法の一つの態様では、前記の置くステップ又は前記の流すステップが、例えば前記のクレードルを１から５度の角度で設置することにより、重力により助けられてもよい。
【００３０】
前記の方法の他の態様では、前記の二酸化炭素が貯蔵手段より送られる。
【００３１】
前記の方法の他の態様では、前記の利用するステップが空気調節システムで行われる。
【００３２】
前記の方法の他の態様では、液状の培地は農業の余剰物と水から誘導される物質を含む。前記の膜は、外面の膜であってもよく、そして前記の構造物は、内面の膜、スケルトン、そのスケルトンに取り付けられた格子、並びにファン、ヒーター、及び冷房機器をさらに含む前記構造を維持する装置をさらに含む。
【００３３】
前記の方法のさらなる他の態様では、前記の二酸化炭素を送るステップはクレードルに沿ってその長手方向の貫通したチューブを通して行われ、前記の収穫するステップは泡状浮遊させること、凝縮させること、溶解した空気浮遊させること、または遠心分離によって行われ、前記の加工するステップは遠心分離又はホモジェナイジングを含む。
【００３４】
前記の方法のさらなる他の態様では、前記の混合するステップ、前記のスラリーを置くステップ、前記の二酸化炭素を送るステップ、前記の流すステップ、前記の利用するステップ、前記の収穫するステップ、そして前記の加工するステップは、継続的して繰り返され、自動的にコントロールされる。
【００３５】
さらにここに光合成微生物の水耕栽培の方法を述べる。前記の水耕栽培の方法は：
液状の培地を用意するステップ；
前記の液状の培地を第一貯蔵手段に貯蔵するステップ；
微生物を第二貯蔵手段に貯蔵するステップ；
前記の第一貯蔵手段からあらかじめ決められた量の液状の培地を、前記の第二貯蔵手段からのあらかじめ決められた量の微生物とスラリーを調製するために混合するステップであって、前記のスラリーが第一貯蔵手段及び第二貯蔵手段と流体伝達ができる第三貯蔵手段に貯蔵されるステップ；
二酸化炭素を第四貯蔵手段に貯蔵するステップ；
膜を含む構造からなる自己完結型の生育用施設を用意するステップ；
クレードルを含む施設内のラッキングシステムを設置するステップ；前記のラッキングシステムは前記の第三及び第四の貯蔵手段と流体伝達ができる。
前記のスラリーをあらかじめ決められた数のクレードルの前記のクレードルの入り口に置くステップ；
前記の第四の貯蔵手段からあらかじめ決められた量の前記の二酸化炭素を前記の液体配送方法で前記のクレードルへ配送するステップ；
前記のスラリーが、前記の微生物が増殖できる様式で、前記の入り口からクレードルの収穫用出口まで流すステップ；
前記のクレードルを横切るように、継続的に制御され、且つフィルターで濾過された空気を利用できるようにするステップ；
前記の微生物を前記の収穫用出口から収穫用手段に配送するステップ；且つ
前記の微生物をオイルと固形物に分離することにより、前記の微生物を加工するステップであって、前記の微生物を、バイオディーゼルに限らず、動物の飼料、肥料、及び薬品などの副産物にさらに加工するステップを含む。
【００３６】
前記の方法の一つの態様では、前記の収穫するステップは、泡状浮遊させること、凝縮させること、溶解した空気に浮遊させること、または遠心分離などの方法を含み、又は前記の加工するステップは遠心分離またはホモジェナイジングを含む。さらなる態様においては、さらなる加工のために、前記の方法は、構成成分又は副産物の運搬、配送及び伝送手段を含む。
【００３７】
一つの態様では、前記の方法は、前記のクレードルの下側から藻類やバクテリアであってもよい微生物に光を照射するステップをさらに含む。
【００３８】
前記の方法の他の一つの態様では、前記の液状の培地は、下水、農業余剰物、又は水に限らず、余剰物から誘導された物質を含む。
【００３９】
前記の方法の他の一つの態様では、前記の混合するステップ、前記の置くステップ、前記の二酸化炭素を送るステップ、前記の流すステップ、利用できるようにするステップ、前記の収穫するステップ、前記の加工するステップ、そして配送するステップは継続的に繰り返され、自動的に制御され、そして同じ場所及び離れた場所で行われてもよい。
【００４０】
さらなる態様では、前記の構造は、枠、エアビーム、又は他の支持形態により支持され、また張力による支持構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は水耕栽培施設の態様の正面図である。
【図２】図２は、図１に書かれた水耕栽培施設に類似したもう一つの態様の平面図である。
【図３】図３はライン３−３に沿った図２の態様の簡素化した側面断面図である。
【図４】図４は図１の施設の側面図である。
【図５】図５はライン５−５に沿った図２の施設の簡素化した断面図である。
【図６】図６は空気調節ユニットの側面および正面図である。
【図７】図７はクレードルの棚のシステムの態様の透視図である。
【図８】図８Ａ及び８Ｂはクレードルの棚のシステムの態様の代替案を示す断面図である。
【図９】図９はクレードルの棚のシステムの態様のもう一つの態様の斜視図である。
【図１０】図１０は二酸化炭素及び光が供給されたクレードルの一つの態様を示す断面図である。
【図１１】図１１は前記のユーティリティ溝を示す図２の施設のライン１１−１１に沿った簡素化した断面図である。
【図１２】図１２は図２の施設のライン１２−１２に沿った簡素化した断面図である。
【図１３】図１３は空気調節システムの態様の回路図である。
【００４２】
図１４は空気調節システムの態様のもう一つの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
望ましい態様の詳細な説明
この開示を通じて、ここに述べられている微生物は、藻類として言及されるであろう。これは典型的な生物について述べるためである。当業者ならば理解できるように、藻類を栽培する議論は必要以上の実験をしなくともシアンバクテリアまたは他の類似の微生物の栽培に応用することが出来る。さらに、ここに述べられているシステムと方法は特定の藻類を栽培し収穫するためだけではない。なぜならば、いかなる望ましい藻類が、栽培され、収穫され、そして加工され、そして副産物が配送されてもよいことが期待されるからである。
【００４４】
図１から５は、本発明の一つの態様に利用されうる構造物(101)と栽培施設(100)の様々な図面を示す。そして一般的にはその構造や施設は藻類の栽培における施設(100)の一般的な使い方に関連する５つの主な構成を含む。前記の主たるコンポーネントは、藻類や他の微生物を外部の環境から隔離するのに役立つ構造物(101)である。
【００４５】
第二のコンポーネントは、前記の藻類の成長材料として役立つ液状の培地を蓄えるように設計された貯蔵タンク(203)を含む制御コンパートメントである。前記の液状の培地は一般的に水、液状化した動物の排泄物、及び／又は他の肥料を含む。前記の制御コンパートメントは、また種々の装置の制御要素と前記の構造体そのものを含むであろう。さらにそれは、収穫前(205)もしくは収穫後(207)の藻類を貯蔵するタンクを含んでもよい。
【００４６】
第三のコンポーネントは、二酸化炭素、前記の液状の培地、及び胞子、種子または類縁体の形態の藻類の成長開始物を、貯蔵用タンクから栽培及び成長用の複数のクレードル(401)へ送るハンドリングシステムである。前記のハンドリングシステムは、パイプ、配線、及び一般的に前記の構造物(101)の底面の覆われた多用途の溝(301)に設置されている同様なコンポーネントを含むであろう。
【００４７】
第四のコンポーネントは、クレードル(401)そのものである。前記のクレードル(401)は一般的に前記の液状の培地と藻類を蓄えるのに利用でき、且つその藻類に光と空気を供給する。一般的には前記のクレードル(401)は一般的なラック形態に並べられ、且つ前記の液状の培地をとどめおくことが出来る。一般的に、前記のクレードル(401)は、前記の液状の培地、藻類を注入するため、そして二酸化炭素を配送するための入り口(409)と、藻類が必要な量にまで生育したときに収穫される収穫用出口(411)を具備する。
【００４８】
システムの第５コンポーネントは、前記の未加工の藻類を望ましい副産物又はバイオ燃料のような物質に収穫、加工、転換、及び配送するステップを含む。前記の望ましい副産物及び前記のバイオ燃料のような物質は、同じ場所か又は別の場所で、その後貯蔵され、配送され、さらに加工される。一つの態様では、成長するや否や、前記の藻類は一般的には重力により前記の建物から取り除かれるであろうし、及びパイプ(501)により遠心分離器か又は類似の装置まで送ることにより機械的に前記の成長培地から分離されてもよい。ついで、成長培地も藻類も、望ましい産品を製造する技術における当業者が知っているいかなる方法で加工されることが出来る。
【００４９】
一つの態様では、前記の施設(100)は、施設(100)内において、且つ外部の気象条件に影響されることなく光合成生物を水耕栽培する方法の一部として使用される。前記の方法とは
貯蔵設備からのあらかじめ決められた量の液状の培地を、あらかじめ決められた量の光合成生物、例えば藻類の胞子等と混合するステップ、
得られたスラリーを、重力を利用するなどしてラッキングシステムの入り口(409)に設置されたあらかじめ決められた数の透明な栽培用クレードル(401)内に置くステップであって、前記スラリーを自身の重量か又は他の手段で置くことができるステップ、クレードル(401)の下側から前記の微生物に光を照射するステップ、継続的に制御され、且つフィルターで濾過された空気の流れを、ラッキングシステムの中に固定された前記のすべてのクレードル(401)を横切るように前記の入り口(409)から収穫用出口(411)まで循環するステップ、且つ発生した二酸化炭素、又は二酸化炭素を貯蔵手段(209)から前記のクレードル(209)へ送るステップを含む。
このステップを微生物の安定した生育のために継続的に繰り返してもよい。
【００５０】
生育用施設(100)は一般的には、施設(100)の制御コンパートメントの一部分としておかれ、生育と収穫コンパートメントからは隔離された方がよい液状の培地貯蔵タンク(203)を含む。液状の培地は水と有機または合成の栄養物の混合物を含む。一つの態様では、その液状の培地は、黒もしくは灰色の水を含み、また人間や動物の排泄物をも含む。一つの態様では、その液状の培地は、嫌気性消化槽または関連する構造の排出から得られるような、液化した下水、動物の排泄物、森林や工場から出る残余物、及び／又は腐った動物の飼料である。このような液状の培地は、過剰の飼料や肥料など下水または農耕の廃棄物のような残余物を効率的に使用するという目的を達することが出来る。
【００５１】
パイプ(307)は液状の培地を貯蔵タンク(203)から混合用タンク(205)に送る。ここでその液状の培地は、藻類の生育に適したスラリーを作るため藻類、藻類の胞子やそれに類するものと混合される。そしてそのスラリーはクレードル(401)の入り口(409)へパイプ(303)で送られる。そのクレードル(401)は一般的には水平に離れて置かれた藻類を栽培するための複数の段を支持する生育と収穫コンパートメントの中のラッキングシステムに設置される。ラッキングシステムの中のそれぞれのクレードルは、液状の培地−藻類混合物が注入され、藻類が収穫される端(411)にたどり着くまで藻類が生育する長手方向まで伸びている入り口(409)を備えている。
【００５２】
代わる態様または一つの態様では、それぞれの、あるいは数個の、あるいはすべての混合用タンク(205)、パイプ(307)、そして液状の培地貯蔵タンク(203)は施設と同じ場所に置かれる。さらなる態様においては、これらのコンポーネント(205,307,203)は施設(100)内、付属物上、またはそれのウィングの一部に置くことができる。さらなる態様においては、その二つのタンク(203,205)およびパイプ(307)は施設(100)の生育と収穫用コンパートメント内に置いてもよい。このような同じ場所に置くという態様はここに述べている工程を実行するのに、施設内の運搬のコストとリスクなしで効率をよくするが、決して絶対条件ではない。そして代わりとなる態様においては、これらの設備は全く違う場所に設置してもかまわない。このような違う場所に置くリスクは、微生物に対する害、運搬された物質の汚染、元の場所と目的地の間の誤った情報の伝達、またはここに述べた工程を中断する天候などによる運搬の避けられない遅れの可能性を含む。
【００５３】
前記のクレードル(401)は望ましくは、おのおののクレードル(401)の長手方向の貫通したチューブ(410)の近くに設置され、そして、一つの態様では、クレードル(401)の内部の空間への突き出し (412)であってもよい。そのチューブ(410)は前記のクレードル(401)の長手方向に沿って二酸化炭素を送るガス配送システムである。光源(700)は一つの態様においてはクレードル(401)に連結して設置される。その光源は、好ましくは、液状の培地と藻類の全体に光が当たるよう設置される。空気の出る方向を定めることの出来る出口を持った空気調節システム(601)は二酸化炭素を再循環させ、施設(100)内の空気を循環させる。また、水供給用の導管(305)がメンテナンス用外部圧力水供給源と接続するよう施設(100)内に配置される。
【００５４】
図に示した態様では、施設(100)は、好ましくは、空気で支えられた構造物(101)、枠で支えられた構造物、または望ましいレベルの環境を維持するために使用できる構造物であり、ビニールでコーティングされたポリエステルで組み立てられ、断熱できる素材で内部を裏打ちし、そして外部の天候に関係なく光合成生物を生育させるに都合のよい温度に制御できる。
【００５５】
構造物(101)は空気で支持されるため、いかなるサイズでも出来るが、一般的には、構造物(101)は経済性を高めるために、有効な大きさであることが望ましい。一つの態様では、長さは１０×１０×３０フィートくらいである。空気で支持された構造物(101)は、結果として起こる大きさまたは形に関係なく、それ自身の重量を支持する能力のため、この形態は数々の利点を持っている。構造物(101)の膜(111)は光透過性があり、少なくとも藻類の光合成に使われる光の波長を通すことが望まれる。さらに、膜(111)は紫外線で分解しないという耐性のあるものが望ましい。
【００５６】
自己完結型の水耕栽培用施設(101)は、戸外での使用、および戸外の気温が華氏−４０度から最低＋１００度の条件でも室内の温度にさほど気を遣うことのない継続的な運転ができるような基本構造を作り出す断熱繊維の膜(111)を有することが望ましい。一つの態様では、その膜(111)は白色で、半透明でもよく、DACRON（登録商標）に限定することなく、様々な建築材料で形成される。その膜は、適用される規制に従って防炎であることが望ましい。一つの態様では、その膜(111)は１スクエアヤード当たり重量が約２８から約３０オンスである。
【００５７】
一つの態様で温度調整をするために、ビニールコーティングをし、半透明で、ポリエステルの第二の膜（ここでは示していない）を外側の膜(111)に構成することも出来、一般的に６−１２の空気断熱層を形成する。一つの態様では、この第二の膜は１ヤード当たり１４オンスの重量、及び防火性であってもよい。こうすることにより、この構造物の暖房及び／又は空気調節のコストを最小に出来、必要であれば、ガラス繊維や他の断熱材を使うことが出来る。その第二の膜と空間は音を遮断することにも役立つ。一つの態様では、その第二の膜は１００％の断熱を得るための中と外の繊維を取り付けるのに、垂直のタブを使って取り付けられる。このような配置において、中と外の繊維が交わると、一般的に、遮断された空間に結露の問題や妨害は起きない。
【００５８】
一つの態様では、前記の構造物(101)は仮のものである。それは、空気、アルミニウム、鉄又は他の枠で支持される合成材料で作られたスケルトン、又はこれらのものを組み合わせたもので形成される。さらなる態様では、スケルトンは複数の空気の梁を含む。その梁は三次元の織られた繊維で空気浮き袋を覆う技術、または他の同様の技術として知られる形に作られる。他の代わりとなる態様では、前記のスケルトンはケーブルで作られた張力で支持された構造も含む。頑丈で、相対的に一時的な構造を持ついかなる形のスケルトンも考えられる。一般的に、空気構造は、空気調整ユニット、及び／又は空気循環ユニット(601)により供給される内部の圧力により構造的な完全な状態を生み出し、このユニットは構造物(101)中で損失した自然の空気を取り替える。前記の構造物(101)はコンクリートのグレードベース(103)、または地面に直接打ち込むアンカーにより固定される。そのアンカーは、永久でも、一時的なものでも、季節だけのものでもよい。
【００５９】
スケルトンの上には、一般的に、半透明もしくは透明の色のビニールコーティングしたポリエステルの織物を含む繊維の膜(111)が置かれる。その膜(111)は、施設(100)内で生物による光合成に使用される光の波長が通過できることが望ましい。しかし、自然光は必要とせず、人工の光で全体を照射することで光合成を起こすことが出来る。また、軍隊で使う迷彩柄のような織物も使用可能である。
【００６０】
その膜(111)は縫い合わせても、熱縫合でも、超音波で溶接しても、接着剤ででも、また他の方法でもつなぎ合わせてもよい。しかし、その膜のコンポーネントは、繊維や素材と同じ強度を作ることが出来る電子的高周波溶接で接続されることが望ましい。こうすることは構造物(101)の耐用年数を延ばし、空気のロスを防ぎ、コストのかかるメンテナンスや修理を除くことが出来る。人間の出入りする扉(113)(117)や、乗り物用気密性出入口(115)、送風機、空気調節機などは構造内の張力負荷のない箇所に設置される事が望ましい。
【００６１】
一つの態様においては、前記の構造物(101)はさらに、風が強いときに構造物(101)が動かないようにし、膜(111)にかかる圧力を減らし、安全性を高め、構造物(101)の寿命を延ばし、有用性を高める格子システム(121)を含む。一つの態様においては、格子システム(121)は、ビニールコーティング、亜鉛メッキされた摩耗しないケーブルである。それは工業安全基準を充足し、地域の構造基準を満たす構造物(101)を作り出す。
【００６２】
一つの態様においては、前記の施設(100)は、特別に生産されたファン、熱交換機、関連するバーナー、冷却コイル、凝縮ユニット、運転制御、緊急用バックアップ発電機や送風機を含むその他多くのアクセサリーの組み合わせをふくむメカニカルな運転システムにより維持される。
【００６３】
構造物(101)へ出入扉(113)(115)(117)の数は限定しない。一般的にこれらの扉(113)(115)(117)は施設(100)の中から漏れる空気を最小にするため空気シールを備えることを選択する。扉(113)(115)(117)は、空気を逃さない二重扉(117)や回転扉(113)を含んでもよく、フォークリフトやフルサイズのトラクターやトレーラー用の乗り物用気密性出入口を含む様々なタイプの通行に合うサイズや形でよい。すべての条件下において、職員の入場、退場のための回転扉(113)、個人用気密性出入口(117)、そして緊急用出口(119)を設けることが出来る。
【００６４】
構造物(101)は一般的には固定される。たいていの場合は構造物(101)を支えるようデザインされたコンクリートの基礎(103)に固定される。代替法として、もし施設が一時的な場合であったり、そのサイズが小さい場合は、地面に直接固定される。
【００６５】
前記の施設(100)は構造の外に制御用コンパートメントセクションを含む。その制御用コンパートメントセクションは、パイプを通して液状の培地が満たされる二つのホッパータンク(203)を持つ。そのパイプは併存する培地の供給源とつながっており、また代替法として、離れた場所の液状の培地を送るためにも使われ、また、トラック、貨車、また他の液状の培地を運ぶ乗り物からそれを供給するためにも使われる。さらに、必要に応じてクレードル(401)に供給されるときに液状の培地と混合される光合成生物(205)の胞子や種を保存するタンクも含まれる。前記の制御コンパートメントは、水が必要なときに送る、様々なシステムのコンポーネントへ対応するパイプ(305)により、接続される水のタンク（示されていない）も保持することができる。構造物(101)の外気温が低い時、前記の液状の培地の温度を維持するヒーター（示されていない）も設置することが出来る。
【００６６】
一つの態様では、労働者のルーチーンワークの必要性を除去するため、自己完結型の水耕栽培施設の一部であるセントラルシステムにより、水の供給システム、空気調節システム、そして二酸化炭素システムを自動的に制御する。
【００６７】
一つの態様では、施設(100)はクレードル(401)を含む生育面を利用する。クレードル(401)は一般的には外気に対し解放されており、雨樋のような格好をした構造を持っている。しかし、代替法として囲われていてもいい。図７と８に書かれた態様では、クレードル(401)はラッキングシステムに組み込まれている。そのラッキングシステムは、複数の垂直枠部材(403)およびプラスチックのクレードル(401)が固定された前記の垂直枠部材が取り付けられた支持部材(405)を含む。その支持部材は、ラックに支持されたクレードル(401)で重力により供給されるため、前記の入り口から収穫用出口まで下向き方向に傾斜している。また、そのラッキングシステムは、強度を増すための固定部材(407)、そしてクレードル(401)自体を含む。ラックは、図８Ａに示したようにクレードル(401)が一列の場合もあるし、図８Ｂに示した一つの態様のように、複数の場合もある。
【００６８】
支持部材(405)はクレードル(401)の幅に沿って下に延び、ひも、またはネットでよい。また、クレードル(401)の両サイドに留め金、ねじ、または接着材のような留め材があり、クレードル(401)が安定する雨樋型で受け止めるか、または技術の中の他のいかなる手段で受け止める。
【００６９】
垂直にクレードル(401)を重ねることは、施設(100)に大きな占有面積を必要とせず、微生物を成育させる大きな空間を設けることが出来る。スラリーを注入したり収穫したりすることはクレードル(401)の高さとは関係なく行うことが出来るので、積み重ねる高さの制限は施設(100)の高さによってのみ制限される。そして、ラッキングシステムの高さには構造的な制限はない。施設(100)の壁となる膜(111)の半透明性により、ラッキングシステムの下部に位置するクレードル(401)の中にいる微生物は光合成のための十分な光を受けることが出来る。クレードル(401)の下部に取り付けられた光源を使用する態様においては、上の部分のクレードル(401)が下の部分のクレードル(401)に影を作る時に、ラッキングシステムの下の部分のクレードル(401)に光を補う事ができる。
【００７０】
図９は、クレードル(401)の下方へのスロープの態様を示す。入り口(409)から収穫用出口(411)への下り方向のスロープの望ましい角度は１から５度、最適は２度である。これは、混合用タンク(205)から新しい液状の培地と藻類を補給するためスラリーが入り口(409)から押し出され、重力による収穫を容易にする。
【００７１】
図９に示された代替の態様においては、ラック中のクレードル(401)は、接続されたパイプを通して、下り方向のスロープにより、また他のいかなる方法により、液体がやりとりできる。このような態様は、スラリーが一つのクレードル(401)を下るのにかかる時間よりも、藻類が生育するのにより長い時間が必要とする時に有効である。また、施設(100)の幅に限りがあるときにも有効である。このような態様においては、クレードル(401)の入り口(409)はスラリーの入り口と定義される。そして、仮に収穫がその出口で行われなくとも収穫用出口はスラリーの出口と定義される。
【００７２】
描かれた態様に示したように、ラッキングシステムは、こぼれた水を排水溝、または構造の外に導くため、排水用溝に水を流すように傾斜している排水フロアーの上に取り付けられている。前に述べたように、メンテナンスのための貯水手段を構成する水タンク（図示していない）を設置してもよい。
【００７３】
液状の培地と藻類スラリーは入り口(409)からクレードル(401)へ注入される。一般的に、クレードル(401)の中に常に一定量のスラリーを保つため、注入が行われる。重力による注入が、色々なものをクレードル(401)から排出させるのに役立つ。図11に示したように、構造物(101)の基礎(103)はカバー(311)で覆われ、色々なパイプと溝を含むくぼみ(301)を有する。
【００７４】
前記の重力ラッキングシステムはクレードル(401)の入り口(409)から収穫用出口(411)まで藻類と培地の安定した流れの量を得るのに特別有効である。藻類はクレードル(401)に沿って長手方向に流れる時に効率的に増殖する。クレードルにスラリーが流入するに従い、重力によりクレードル(401)をスラリーで満たす。
成長過程において、藻類はクレードル(401)の中でスラリーを通じて成長する。藻類が収穫可能になったとき、収穫用出口(411)のバルブか類似の装置が開き、藻類と残った液状の培地は重力によりクレードル(401)から出て、一般的には外へのパイプ(307)へ流れる。さらに、重力によりゆっくりとクレードル(401)内の降下をはじめる。この動きにより、藻類は振動し、栄養物の拡散を起こす。藻類が成長し、全体の量が増えるに従い、ゆっくりと収穫用出口(411)に近づく。ついには、藻類の成長は最終段階に達する。これは、成長が当初に予定した量に達したのと、しかるべき時間が経過したためである。
【００７５】
終末端(411)では、スラリーはすべての知られた手段をもってクレードル(401)から取り除かれる。そして、藻類混合物はパイプ(307)を通じて前記の構造から外に出され、藻類は一般的に残っている液状の培地から分離される。
一つの態様においては、カラムを通したpHの調節及び空気の泡立てによるフロス浮選により、藻類を泡立たせ、液状の培地から分離する。もう一つの態様では、凝集させることは、小さい粒子を合体させ、より安価な装置を用いて容易に濾取されることができるような、より大きな粒子を形成させる。さらなる態様は、化学物質又は添加物を使用することなく、連続した凝集による効果を提供する。もう一つの態様では、溶解された空気により浮遊させることは、フロス浮選と、凝集の両者の特性を通じ、藻類を前記の培地から分離する。明礬は、空気により供給された細かい泡により藻類−空気混合物を凝集するために使用されてもよい。最後に、もう一つの態様では、遠心分離は前記の培地から藻類を分離する。これは前記の藻類を前記の容器の底に沈降させる。前記の液状の培地はあらゆる理解された方法で廃棄されるか、又はもし、それがまだ藻類の培養に十分な栄養を保持しているならば、前記のクレードル(401)にリサイクルされてもよい。前記の藻類は、所望の副生成物又は材料に加工されるプロセスシステムに提供される。一つの態様では、藻類の一定の割合は、次の藻類の個体群を接種するために、各々のクレードルの最上部(401)に残してもよい。
【００７６】
一つの態様においては、この加工システムは最初にスラリーを藻類と水に分離する。この技術で紹介したホモジェナイザー（音波でよい）は細胞を破裂するために使われる。その後藻類は遠心分離により液体から分離される。他の代替の態様においては、藻類スラリーは最初ホモジェナイズされ、それから、オイル、水、そして高タンパクの藻類ペーストに遠心分離される。すべての方法における水は、貯蔵用タンク（図示していない）に戻される。これらの工程は施設や離れた場所で行われる。藻類のコンポーネントは、この技術で知られる方法またはまだ発見されていない方法で、バイオ燃料に有効な分子を引き出すことに使われる。
【００７７】
一つの態様においては、光のユニット(700)はクレードル(401)にある
藻類の作物が光合成を増大するためクレードル(401)に連結して設置される。その光源は藻類に有効な太陽光の代わりに、もしくは太陽光に加えて使われる。図８と１０に示された一つの態様においては、その光源は、光が直接それぞれのクレードル(401)に下部からあたるように半透明か透明の材料で作られたクレードル(401)の下に設置されている。光源をクレードル(401)の下部に置くことは、多くの長所がある。最も重要なことは、その光源は太陽光単独よりも液状の培地の大きな表面部分に照射できることである。これは同じ量の液状の培地ならばより多くの藻類の生育を得られる。藻類に人工の光を照射することは、有効な波長の大きな強さを与えることや、コンスタントに光を与えることにより自然光を補足することが出来る。つまりそれは、人工的な光源は自然光がないときでも藻類に継続的に光を当てることが出来、成長に必要な時間を短縮することが出来る。
【００７８】
一つの態様においては、図８と１０に示されたように、前記の光源(700)は、光の細い帯がおのおの筒構造になっている細い帯状に並べられた電球(701)と、クレードルと水平に配置されたウオータープルーフの筒構造(703)のハウジングを含む。その筒構造はクレードル(401)に均等な光のスペクトルを与える。使用される電球は、フィラメント、アーク、LED、有機LED、蛍光灯、または他の光を放つどんなタイプでもかまわない。
【００７９】
図６に示したように、一つの態様においては混合ボックスセクションを含む空気調節システム(601)は、ラッキングシステムの中で支えられた前記の皿を横切るように調整されフィルターをかけられた空気の流れを循環させる。こうしたことにより、二酸化炭素と温度の調節が出来、また施設(100)を完全な状態に保つことが出来る。温度が栽培された藻類の生育を制限すると信じられ、従って、一つの態様において温度は調整される。
【００８０】
図１３と１４は空気調節システム(601)についての回路図の態様である。図１３は暖房システムのコントロールの態様を示し、一方、図１４は空気調節の力行のコントロールの態様を示している。
【００８１】
光合成生物の水耕栽培のための空気調節システムに関して、前記のシステムは、温華氏−４０度から最低＋１００度間での季節の外気の温度変化に対応して運転可能な空気調節設備を組み入れてもよい。取り入れ口からの新鮮な空気取り入れは、一般的に一年を通して前記のシステムの空気供給量の最低１０％である。大気冷却のため戸外の空気を使うことにより最大の節約を実現する。戸外の条件が許す時、すなわち、藻類の生育を最大にすると考えられる季節の間又は季節の変わり目の間の条件の場合に大気による冷却のために最低の供給量以上に外気に使用することにより、前記の外気は年間基準で前記のシステムを補い、最大の経済性が成し遂げられる。前記の空気調節システム(601)が作動すると、供給ファン及び排出ファンが作動し始める。外気温に応じて切り替えサーモスタットは、夏季又は冬季の補完モードのいずれかを選択する。負荷がない条件下では、このスケジュールは自動的に切り替えられるであろう。
【００８２】
冬の間の損失を補完するスケジュールとして、電子コントロールパネルが、室内空間のサーモスタットと屋外のサーモスタットからの信号により、前記の空間の温度をコントロールする。好ましくは、電熱コイルもまた空気の温度の必要条件に応じて電熱コイルを順番に配列するために前記のステップコントローラー（図示されていない）により提供される。屋外と戻る空気用のルーバーもコントロールされてもよい。前記の冷却用コイルは、空間の温度条件に応じて、バルブによりコントロールされる。
【００８３】
屋外のサーモスタットはシステムオフセットに対応することまたは屋外の温度が下がったとき施設内の温度を上げることにも順応できる。電子コントロールパネルは空間の湿度のレベルをコントロールする恒湿器からの信号をプログラムすることが出来る。
【００８４】
夏の補強モードの時は、前記の電子パネルは室内と屋外のサーモスタットからの信号を調整し、外気と戻りの空気を冷やすため、換気するため、冷却バルブと冷却コイルバイパス緩衝器を運転することにより、そして室内空間の温度によっては暖房のため電気暖房器具を運転することにより、室内の温度をコントロールする。屋外のサーモスタットは、屋外の温度が上がったときに室内の温度を上げる作用をする。屋外の温度が高すぎるときは、屋外のサーモスタットが外気緩衝器を屋外の余った空気を除外するため最小の位置（スイッチを最小位置にすることにより）にし、冷却器を経済的に運転する。
【００８５】
通常運転においては、外気緩衝器のモーターは、外気を冷房に使っているとき以外は、その緩衝器を最小の位置に置く。サーモスタットは、混合ボックスセクション内で、戻る空気の温度に関して信号を送る。そのモーターは緩衝器をコントロールし、これらの緩衝器は、冷却コイルが緩衝器に霜を付けることを防ぐため近づきすぎないように調整されている。ここに示したとおり、排気も緩衝器によりコントロールされる。その緩衝器はモーターによりコントロールされ、電子コントロールパネルにつながっている。示してはいないが、電子コントロールパネルは、すべてオートメーション化されることが望ましく、コンピューターでコントロールされたパネルで、センサーシステムにより、空気調節システムがすべて自動化されて運転できる。
【００８６】
他の態様においては、空気調節システム(601)は、前述の回帰する空気を調節及び再計算するための、前述の圧縮空気の排出口からなる中央システムである。
【００８７】
上で議論したように他の態様においては、必要に応じ、クレードルを灌水するための、温度調節された水を供給するパイプが直結した貯水タンクがある。この貯水タンクは下部入口を通して積載されるよう設計されている。さらに、このタンクは簡便な洗浄と下部からの排水ができるように設計されている。空気調節システムは、二酸化炭素を供給し、また温度を調節するため、ラッキングシステム中に配置された生育クレードルが多層からなるにも関わらず、その各層間に絶えず気流を配送する。二酸化炭素は単純に、温度調節がされた空気の一部として、もしくは必要に応じ、その比率を上げて供給することができる。異なる様態態様においては、排出される二酸化炭素を空気調節システムに加えることにより供給する。
【００８８】
水耕培養施設及び現行の発明の方法は、一般的に多量の光合成生物、特に藻類を不純物無しに生産する事を目的としている。さらに、本発明にある多種の装置や使用法は、制御された状況下で藻類を生育させるにあたり、一般的に最小限のマンパワーとメンテナンスが必要となるよう、設計されている。さらに異なる態様では、これら施設及び手法は、工業プロセスや、動物の液化排泄物、下水等から排出されるあらゆる二酸化炭素を利用できるという点で商業的に価値がある。
【００８９】
さらに異なる様態態様においては、その構造や関連するコンポーネントは、簡便な組み立てや取り壊しができるよう、一般的にモジュール方式であり、また作動設備モジュールと構造物の単純な接続から構成されるように設計されている。そのシステムは、施設の大規模修理もしくは移転のため、現場の要望に応じ、通常機材をトレーラーで配送するか、出張修理することができる。これは季節特異な消費や成長に基づく様々な需要に応える事を可能とする。さらに、藻類は数日で育てることができるために、要求スパイクに応じ、追加容量に空きがあれば藻類のアウトプット量を増加させることにより、藻類産物を速やかに補てんすることができる。
【００９０】
その施設や関連する構造物は一般的に、敷地条件に応じ、標準の送電線から設立される。施設及びプロセスは２２０／１１０ボルトの電力下で行われ、またバックアップとしてディーゼル発電機を敷地内に備える事が例として望ましい。コントロールルームハウスに位置するメインコントロールパネルは、ユニットに存在するモジュラープログラマブル制御装置に情報をリレーするためにセンサーネットワークを使用するセットされたプログラムチップを収納する。これらのコントローラーは全ての制御装置を手動もしくは全自動操作に設定する事ができる。メインコントロールパネルはリモートにデータをダウンロードするためのCOMポートを備えている。この構造物（１０１）と他の類似構造物とをネットワークでつなぎ、施設を同時に稼働させることもできる。
【００９１】
本発明は、図示し詳述した好適な実施の形態に関して開示してきたが、それらは本発明の説明の補助のためであり、本発明の請求の範囲を制限するものではない。また、これに関する多様な改変および改善が当業者にとって容易に明白となるであろう。従って、本発明の精神と範囲は、特許請求の範囲のみから限定されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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