(57)【要約】  液体培養微細藻類および／またはシアノバクテリアから汚染物質を除去するためのシステムおよび方法は、注入管、ポンプ、ガス注入器、垂直なチャンバー、および／または微細藻類培養物中の泡の発生を促進する収集容器を含み得、この場合、泡は汚染物質を含む。
2015503325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器中に増殖培地と、微細藻類およびシアノバクテリアの少なくとも１つとを含む液体培養物から汚染物質を除去するためのシステムであって、
ａ．前記容器から前記液体培養物を受容するように構成された注入管と、
前記システムを通ってあらかじめ選択された液体流量で液体培養物を推進するように構成されたポンプと、
ｂ．前記液体培養物中にあらかじめ選択されたガス流量でガスを注入するように構成されたガス注入器であって、前記ガスが前記液体培養物と混合して、ガスおよび液体培養物混合物を産生する、ガス注入器と、
ｃ．実質的に垂直なチャンバーであって、前記垂直チャンバーの第１末端で前記容器からの前記液体培養物混合物を受容するように構成され、前記実質的に垂直なチャンバーの下部に位置する前記ガス注入器を有し、
前記ガスおよび液体培養物混合物が前記垂直チャンバーの第１末端から前記垂直チャンバーの第２末端へと推進される、実質的に垂直なチャンバーと、
ｄ．前記ガスおよび液体培養物混合物が前記垂直チャンバーの前記第１末端から前記第２末端へと進む際に生じる前記汚染物質を含む泡を分離し、収集するように構成された、収集容器であって、
前記ガスおよび液体培養物混合物からの前記泡の分離および収集が、前記少なくとも１つの前記微細藻類および前記シアノバクテリアの増殖速度を改善するか、または寿命を延長すること
を含むシステム。
【請求項２】
前記あらかじめ選択された液体流量が、前記液体培養物中の汚染物質を凝集させるように適応される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記あらかじめ選択されたガス流量が、前記液体培養物中の汚染物質を凝集させるように適応される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ガスが、前記液体培養物中に少なくとも部分的に溶解しないままであって、かつ、気泡を形成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ガスが、空気、オゾン、窒素、煙道ガス、酸素、および二酸化炭素の内の少なくとも１つであるか、または空気、オゾン、窒素、煙道ガス、酸素、および二酸化炭素の内の少なくとも１つを含有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記オゾンガスを、前記ポンプ中の液体培養物中に約０．０１ｍｇ／Ｌ〜約１．０ｍｇ／Ｌ間の濃度で注入する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
ガスを、前記実質的に垂直なチャンバーに入れる前に前記容器から前記液体培養物中に注入する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記ポンプが前記注入管から培養培地を受容し、培養培地を前記実質的に垂直なチャンバー中に推進する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ガス注入器が、ガスを前記実質的に垂直なチャンバーに達する前に前記培養培地中に注入する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガス注入器がガスを前記ポンプ中に注入する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記実質的に垂直なチャンバーに適用され、前記ガスおよび液体培養物混合物中の生きている汚染物質を殺すように適応される紫外線光殺菌装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ガスおよび液体培養物混合物または前記培養培地中の前記汚染物質の少なくとも一部を除去するためのフィルターをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記フィルターが活性炭フィルターである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記実質的に垂直なチャンバーに連結され、前記実質的に垂直なチャンバー中の前記ガスおよび液体培養物混合物を受容するように構成された排出管をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記排出管が前記容器に連結され、前記ガスおよび液体培養物混合物を前記容器中に戻す、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記排出管が、前記微細藻類または前記シアノバクテリアを前記増殖培地から分離するように構成される収集装置に連結される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記分離された微細藻類または前記シアノバクテリアの少なくとも一部が継続して増殖するために、前記容器または別の容器に戻される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記収集装置が、前記微細藻類または前記シアノバクテリアから排出される産物を回収するようにさらに構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記汚染物質を凝集させるように構成された凝固および凝集装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
汚染物質を、容器中の液体培養物から汚染物質除去システムで除去するための方法であって、前記液体培養物が増殖培地、前記汚染物質、および少なくとも微細藻類またはシアノバクテリアを含み、
ａ．液体培養物を前記容器から汚染物質除去システムへ移すことと、
ｂ．前記汚染物質除去システム中での泡分画によって前記汚染物質の少なくとも一部を除去して、加工された液体培養物を産生し、前記汚染物質の少なくとも一部を前記加工された液体培養物から除去することと、
ｃ．前記加工された液体培養物の少なくとも一部を、前記容器に戻し、前記液体培養物の増殖速度の上昇または生存率の改善の内の少なくとも１つを得ることと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記汚染物質除去システムが、ガスを前記液体培養物にあらかじめ選択されたガス流量で注入することによって、前記液体培養物中で泡を発生させる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記あらかじめ選択されたガス流量を調節して、前記液体培養物中で前記汚染物質の前記凝集を引き起こす、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも空気、オゾン、または二酸化炭素を含有するガスを添加する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ガスがオゾンガスを含有し、前記液体培養物中に約０．０１ｍｇ／Ｌ〜約１．０ｍｇ／Ｌ間の濃度で注入される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ガスが二酸化炭素であり、前記加工された液体培養物中の前記二酸化炭素を増加させるために充分な濃度で前記液体培養物中に注入される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
紫外線光を前記汚染物質除去システム中の前記液体培養物に暴露して、前記汚染物質を少なくとも部分的に殺菌することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記微細藻類または前記シアノバクテリアによって排出される産物が前記泡から回収される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２８】
前記汚染物質の少なくとも一部を、前記汚染物質除去システム中の前記液体培養物から濾過することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記汚染物質除去システムを通る前記液体培養物の前記あらかじめ選択された液体流量を調節することによって前記汚染物質を凝集させることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記汚染物質除去システム中の前記液体培養物の少なくとも一部を推進し、前記微細藻類または前記シアノバクテリアを前記液体培養物から分離することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
前記微細藻類または前記シアノバクテリアを収集することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記液体培養物から排出される産物を回収することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
前記収集された微細藻類またはシアノバクテリアの少なくとも一部を継続して増殖させるために前記容器に戻すことをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記容器の全体積を前記汚染物質除去システムに２４時間の期間で少なくとも１回通すことによって加工して、前記液体培養物中の前記微細藻類または前記シアノバクテリアの前記増殖速度を少なくとも５％改善する、請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
前記容器の前記全体積を前記汚染物質除去システムに２４時間の期間で少なくとも１回通すことによって加工して、前記液体培養物中の前記微細藻類または前記シアノバクテリアの前記寿命を少なくとも５日増加させる、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
ガスを、容器中の増殖培地および微細藻類またはシアノバクテリアを含む液体培養物に移すためのシステムであって、
ａ．前記液体培養物を前記容器から受容するように構成された注入管と、
ｂ．前記液体培養物をあらかじめ選択された液体流量で推進するように構成されたポンプと、
ｃ．前記液体培養物中にあらかじめ選択されたガス流量でガスを注入するように構成されたガス注入器であって、前記ガスが前記液体培養物と混合してガスおよび液体培養物混合物を産生する、ガス注入器と、
実質的に垂直なチャンバーであって、前記液体培養物混合物を前記実質的に垂直なチャンバーの第１末端で受容するように構成されたチャンバーであって、
前記ガスおよび液体培養物混合物は、前記実質的に垂直なチャンバーの前記第１末端から前記垂直チャンバーの第２末端へ推進され、滞留時間は前記注入管、ポンプおよび実質的に垂直なチャンバー内の前記ガスおよび液体培養物混合物の前記時間分である、チャンバーと、
ｄ．前記垂直チャンバーの第２末端で配置され、前記ガスおよび液体培養物混合物が前記実質的に垂直なチャンバーの前記第１末端から前記第２末端へ移動する際に生じる汚染物質を含む泡を分離し、収集するように構成された収集容器であって、前記ガスの注入および前記滞留時間が前記ガスおよび液体培養物混合物内でガスを移動させ、前記微細藻類または前記シアノバクテリアの増殖速度を改善する、収集容器と
を含む、システム。
【請求項３７】
前記ガスおよび液体培養物混合物内の前記ガス移動を増強するために前記滞留時間を調節するように前記あらかじめ選択された液体流量を適応させる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記ガスおよび液体培養物混合物内の前記ガス移動を増強するように前記あらかじめ選択されたガス流量を適応させる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記容器が、光栄養培養における光合成によって酸素を産生する前記微細藻類または前記シアノバクテリアを含む密閉容器である、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記ガス移動が、酸素を前記ガスおよび液体培養物混合物から除去することを含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記除去された酸素を微細藻類またはシアノバクテリアの混合栄養性培養物または従属栄養性培養物中に注入する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記酸素の除去が、前記ガスおよび液体培養物混合物の濃度を飽和未満に減少させる、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記ガスが、空気、オゾン、窒素、煙道ガス、酸素、および二酸化炭素の内の少なくとも１つを含有する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４４】
少なくとも空気または酸素を前記液体培養物中に注入して、前記ガスおよび液体培養物混合物の溶存酸素レベルを２ｍｇ／ｌ超まで増加させる、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４４】
前記ガスおよび液体培養物混合物が従属栄養性培養物および混合栄養性培養物の内の少なくとも１つを含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４５】
前記実質的に垂直なチャンバーに連結され、前記実質的に垂直なチャンバー中の前記ガスおよび液体培養物混合物を受容するように構成された排出管をさらに含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４６】
前記排出管が前記容器に連結され、前記ガスおよび液体培養物混合物の少なくとも一部を前記容器中に戻す、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
ガスを容器中の増殖培地および微細藻類またはシアノバクテリアを含む液体培養物に移動させる方法であって：
ａ．前記容器からガス移動システムへ液体培養物を移すことと、
ｂ．ガスを前記ガス移動システム中の垂直チャンバーに提供することと、
ｃ．前記ガスを前記液体培養物と接触させて、ガスおよび液体培養物混合物を形成することと、
ｄ．前記ガスおよび液体培養物混合物の少なくとも一部を前記容器に戻すことであって、前記微細藻類またはシアノバクテリアの生存率または増殖速度のいずれかを上昇させることと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１２年６月２７日付で出願された米国特許非仮出願番号第１３／５３４，９２４号、２０１２年１０月５日付で出願された米国特許非仮出願番号第１３／６４５，９５４号、２０１２年６月２７日付で出願された米国特許非仮出願番号第１３／５３５，０５５号、２０１２年６月２７日付で出願された米国特許仮出願番号第１３／５３５，１０６号、２０１２年６月２７日付で出願された米国特許非仮出願番号第１３／５３４，８５３号、および２０１１年１２月２１日付で出願された米国特許仮出願番号第６１／５７８，５３３号の利益を請求し、それぞれの出願の開示は参照により援用される。
【背景技術】
【０００２】
増殖容器（ｇｒｏｗｉｎｇ  ｖｅｓｓｅｌ）内の微細藻類培養物は、増殖させ、収集されることが意図される主要な型の藻類以外に、多くの望ましくない汚染物質または外来物質を含む。これらの望ましくない物質は、汚染物質、増殖阻害剤、捕食者、競合者、デトリタス、ほこりおよび他の懸濁または沈降した固体、ならびに塊状の藻類を含み得る。増殖阻害剤は、限定されるものではないが、藻類代謝産物、細胞片、細菌、大腸菌群、真菌、砕屑物（ｄｅｔｒｉｔａｌ  ｍａｔｔｅｒ）、溶解した有機物、糞便物質、および他の微粒子を含み得る。競合者および捕食者は、培養物の主要な型の藻類以外の侵襲性型の藻類、および植物性プランクトンを食べる動物性プランクトンを含み得る。
【０００３】
野外の池またはバイオリアクターなどの地球上の系における藻類の増殖は、藻類培養物から汚染物質を除去することによって改善することができる。藻類培養物からの汚染物質の除去は、栄養物、気体、および光をめぐる競合を減少させ、ならびに主要な型の藻類に対して直接的かつ／または間接的に有害、毒性、または有毒である物質を減少させることにより、藻類培養物の増殖速度および健康を高める可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本明細書中では、光合成生物の培養物から汚染物質を除去するためのシステムが開示されている。具体的には、本システムは、主要な型の藻類を実質的に損傷することなく、または主要な型の藻類の実質的な部分を除去することなく、藻類培養物から汚染物質を除去するための汚染物質除去システムを組み入れることを含む。本システムは、限定されるものではないが、たとえば殺菌増進のためのオゾンガス、固体、液体もしくは気体状凝固剤および／または凝集剤（ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ）を流体に導入するための装置、紫外線光殺菌装置、活性炭フィルター、電気脱水ドラムフィルター、機械的ろ過装置、ならびに遠心分離機などのさらなる構成部材を含み得る。さらに、本システムおよび器具を使用する方法が開示される。
【０００５】
以下の例示的な図面に関連して検討して、詳細な説明を参照することにより本発明をより完全に理解することができる。以下の図面において、同様の参照番号は本図面全体にわたり同様の要素およびステップを指す。
【０００６】
本図面中の要素およびステップは、単純かつ明確にするために例示されるものであり、必ずしも特定の任意の順序または尺度を示すものではない。たとえば、本発明の実施形態の理解の向上を助けるために、同時または異なる順序で実施することができるステップを本図面で示す。記載した図面は例示な目的のみを意味し、いかなる形でも本開示の範囲を限定することを意図するものではない。本発明の様々な態様は、詳細な説明および添付の図面からさらに充分に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】典型的には、藻類ｖ−トラフ型バイオリアクターに連結された例示的汚染物質除去システムを示す。
【図２】汚染物質除去システムにおける成分の例示的配置を示すブロック図である。
【図３】汚染物質除去システムにおける成分の別の例示的配置を示すブロック図である。
【図４】汚染物質除去システムにおける成分のさらに別の例示的配置を示すブロック図である。
【図５】汚染物質除去システムにおける成分のさらに別の例示的配置を示すブロック図である。
【図６】容器とあわせて汚染物質除去システムを動作させる例示的方法を示す流れ図である。
【図７】汚染物質除去システムの使用前後の液体藻類培養物中の灰の濃度を示すグラフである。
【図８】８Ａおよび８Ｂは、汚染物質除去システム排出物および汚染物質除去システムによって集められる固体材料の顕微鏡画像である。
【図９】汚染物質除去システムで１２時間処理した後の液体藻類培養物の増殖を示すグラフである。
【図１０】汚染物質除去システムで６時間処理した後の屋内の容器中の液体藻類培養物の前記増殖を示すグラフである。
【図１１】１１Ａ〜１１Ｃは、汚染物質除去システム排出物および汚染物質除去システムによって収集された固体材料の顕微鏡画像である。
【図１２】オゾンガスおよび汚染物質除去システムで処理された液体藻類培養物の増殖を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、機能的ブロック成分およびさまざまな処理ステップに関して記載してもよい。このような機能的ブロックは、特定の機能を発揮し、さまざまな結果を達成するように構成された任意の数の成分によって実現されてもよい。たとえば、本発明は、様々なプロセスステップ、器具、システム、方法などを用いてもよい。加えて、本発明は、容器中の藻類培養物などの水生生物の増殖を促進するために、バイオリアクターなどの容器から汚染物質を除去するための任意の数のシステムおよび方法とあわせて実施されてもよく、記載される本システムは、本発明の単なる１つの例示的適用にすぎない。本発明のさまざまな代表的な実施を、水生生物の液体培養物を含有するように構成された任意の種類の容器に適用してもよい。ある代表的な実施にでは、たとえば、汚染物質除去システムを容器に適用して、容器中の藻類培養物の増殖を促進することを含んでもよい。
【０００９】
示され、記載された特定の実施は、本発明およびその最良の様式の実例であり、本発明の範囲をいかなる形でも限定することを意図するものではない。簡潔に表現するため、本システムの従来の製造、接続、調製、および他の機能的態様は詳細に記載されていない場合がある。さらに、様々な図面で示される結合線は、様々な要素間の例示的な機能的関係および／またはステップを表すことを意図するものである。多くの代替的もしくは付加的な機能的関係または物理的接続は、実際のシステムにおいて存在してもよい。
【００１０】
本発明の様々な実施形態は、容器中の液体藻類培養物から汚染物質を除去するための方法、器具、およびシステムを提供する。様々な実施形態、すなわち、藻類培養物中の主要な型の藻類の増殖を促進するための容器中の藻類培養物から汚染物質を除去するためのシステムおよび器具について詳細な説明は、記載される様々な実施形態により開示されたシステムおよび方法の任意の適用について一般化し得る特に効果的な開示として提供される。
【００１１】
本発明の様々な実施形態において、主要な型の藻類は、藻類培養物内で収集目的のために増殖させることを意図される任意の種類の藻類を含んでもよい。いくつかの実施形態において、この主要な型の藻類は、有益な産物を産生し得るその後のプロセスで使用するために収集されてもよい。たとえば、主要な型の藻類を、食品、食品成分、食品着色剤、食品色素、ビタミン、栄養補助食品、たとえばオメガ３、６、７、および／もしくは９エイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）、肥料、バイオプラスチック、バイオ燃料、化学原料、薬剤、たとえばワクチンおよび／もしくは健康維持製品、ならびに／または燃料のために収集してもよい。１つの実施形態において、主要な型の藻類は微細藻類を含んでもよい。微細藻類は、約５０ミクロン未満の直径を有する任意の藻類またはシアノバクテリア種、たとえば産物を排出するシアノバクテリアであってもよい。微細藻類は、約０．５ミクロン〜約５０ミクロンの直径を有してもよい。例示的実施形態において、この微細藻類は、ナンノクロロプシス（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ）、クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）、および／または約５０ミクロン未満の直径を有する任意の他の株であってもよい。様々な実施形態において、主要な型の藻類を含有する藻類培養物を、淡水または塩水中で増殖させてもよい。別の実施形態において、主要な型の藻類は、クロレラ属の微細藻類および／または任意の他の微細藻類株を含んでもよい。
【００１２】
いくつかの実施形態において、主要な型の藻類は産物を排出する微細藻類またはシアノバクテリアであってもよい。この産物は、培地中に、またはガスとして排出されてもよく、後で回収されてもよい。たとえば、産物を排出するシアノバクテリアは、燃料またはバイオプラスチックまたは他の適用で使用するための脂質などの産物を排出してもよい。産物を排出するシアノバクテリアは、産物の産生を増強するために工学処理された遺伝子組換えシアノバクテリアであってもよい。たとえば、シネコシスティス（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ）属、シネココッカス（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ）属、アルスロルピラ（Ａｒｔｈｒｏｓｐｉｒａ）属などのシアノバクテリアの遺伝子を組換えて望ましい産物、たとえばアルカン、アルコール、炭化水素、および／または水素を排出することができる。シアノバクテリアのいくつかの種は、水質を劣化させ得る化合物、たとえばゲオスミンおよび２−メチルイソボルネオール（ＭＩＢ）を排出してもよく、一方、他の化合物はシアノバクテリアを凝集させ、かつ／またはシアノバクテリアの増殖を阻害することができる。藻類培養物中にシアノバクテリアが存在することが、藻類培養物の増殖に直接的かつ／または間接的影響があってもよい。シアノバクテリアを培養物に導入して、藻類の藻類培養物からの収集および／または除去効率を増大させ得る凝集を誘導してもよい。
【００１３】
本発明の様々な実施形態において、汚染物質除去システムを使用して、油または他の化学物質を発現し得る微細藻類またはシアノバクテリア産物のために培養の健全性（Ｃｕｌｔｕｒｅ  ｈｅａｌｔｈ）を維持してもよい。下流の処理ステップで、有益な産物を含有する有機物を望ましくない汚染物質から分離し得るように、汚染物質ならびに油および化学物質などの発現された有益な産物の両方の除去を補助するために汚染物質除去システムを使用してもよい。汚染物質除去システムは、植菌が増殖を維持し得る時間の長さが３日超、１０日超、および／または３０日超の内の少なくとも１つであり得るように、微細藻類および／または産物を排出するシアノバクテリア増殖系のためにより長い培養物生存率を促進し得る。１つの実施形態において、培養物生存率の範囲は、再播種（ｒｅｓｅｅｄｉｎｇ）の必要がない状態で３〜３００日であり得る。１つの実施形態において、再播種は、液体藻類培養物を容器から除去することと、容器を洗浄することと、新規の培養物を新規増殖培地およびシード（たとえば微細藻類）で開始することとを含み得る。しかしながら、ある新鮮なシードが培養物の寿命内の様々な時点で老化した培養物に添加される部分播種（ｓｅｅｄｉｎｇ）が起こり得る。１つの実施形態において、部分播種は、全ての液体藻類培養物１１０を容器から除去することなく容器中の老化した液体藻類培養物１１０に新鮮な微細藻類を添加することを含み得る。
【００１４】
汚染物質除去および分離法を用いて、廃水、魚および他の動物用の水槽水などの液体を浄化してもよく、同様に廃水から塊（ｍａｓｓ）または汚泥を分離して、精製された液体を生じてもよい。精製された液体は、本発明の汚染物質除去システムなどの物質除去および／または分離法の適用により、汚染物質を除去した、元来汚染された液体を含んでもよい。
【００１５】
様々な汚染物質除去および分離システムならびに方法は、機械的濾過、液体および／または固体化学物質の液体への適用、沈降、電気沈殿（ｅｌｅｃｔｒｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）、電気脱水、紫外線（ＵＶ）殺菌、発光ダイオード器具、および泡分画法（ｆｏａｍ  ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）を含み得る。従来の汚染物質除去および分離方法のみを使用しても、藻類培養物の健全性が有効に改善しない可能性がある。なぜなら、このような従来方法は汚染物質だけでなく主要な型の藻類も除去する可能性があるからである。
【００１６】
液体藻類から除去または分離し得る汚染物質は、藻類培養物で見いだされる任意の物質を含み得、これは、主要な型の藻類の増殖速度を遅らせるなど、主要な型の藻類に対して直接的もしくは間接的に有害であるか、または所望の産物の産生に対して直接的もしくは間接的に阻害性であるか、またはその安定性、活性、産物の回収の容易さ、もしくは最終的使用に影響を及ぼす。たとえば、この汚染物質は、汚染物、増殖阻害剤、捕食者、競合者、細菌、糞便物質、およびデトリタスを含み得る。増殖阻害剤は、限定されるものではないが、リノール酸、大腸菌群、真菌、藻類代謝産物、細胞片、砕屑物、汚染物質生物代謝産物、毒素または廃棄物、溶解有機物、他の有機物、および他の微粒子を含み得る。１つの実施形態において、微粒子は、直径約１０〜約１０００ミクロンの範囲の直径であり得る任意の固体を含み得る。この直径は、微粒子の幅、たとえば最小の寸法の軸であり得る。
【００１７】
競合者および捕食者は、限定されるものではないが、培養物の主要な型の藻類以外の侵襲性型の藻類、植物性プランクトンを食べる動物性プランクトン、または主要な型の藻類、もしくは主要な藻類により消費される栄養物を食する他の生物を含み得る。汚染物質はさらに、主要な型の藻類に対して有毒であり得る任意の物質、捕食者または競合者の増殖を促進する物質、主要な型の藻類における増殖を直接的に減少させる生物の増殖を促進する物質、および主要な型の藻類に対して毒性である物質も含み得る。いくつかの実施形態において、この汚染物質は主要な型の藻類の凝固した微細藻類細胞を含み得る。別の実施形態において、この汚染物質は侵襲性藻類および／または微細藻類型、たとえば鎖形成シアノバクテリアを含み得る。
【００１８】
本発明の様々な代表的実施は、液体藻類培養物の培養のための任意の容器に適用されてもよい。この液体藻類培養物は、藻類および、栄養素を藻類に提供するための液体増殖培地を含み得る。ある代表的な実施は、たとえば、液体藻類培養物からの物質除去および藻類液体藻類培養物の少なくとも一部を放出して容器および／または培養物を収集するためのシステム中に戻すための汚染物質除去システムを含み得る。
【００１９】
例示的実施形態において、本発明の様々な態様による汚染物質除去システムは、注入管、ポンプ、ガス注入器、実質的に垂直なチャンバー、収集容器，および／または排出管を含み得る。本発明の様々な実施形態は、１つ以上のフィルター、紫外線光殺菌装置、発光ダイオード器具、電気脱水ドラム、ならびに凝固および凝集装置をさらに含み得る。本発明の１つの実施形態は、液体藻類培養物から藻類を収集するためのシステムをさらに含み得る。
【００２０】
本汚染物質除去システムは、吸着気泡分離法、たとえば泡分画を液体藻類培養物に適用するためのシステムを含み得る。泡分画は、溶解した有機物、または液体藻類培養物から懸濁された固体などの汚染物質を多く含む泡を生じる可能性がある。泡分画法は、小さな気泡の形態のガスを液体藻類培養物中に導入し、これによって、気泡の表面上に空気／水界面が形成され得、これに対していくつかの汚染物質粒子が引き寄せられ得る。小さな気泡を発生するガスの添加前に、発泡剤を培地に添加してもよい。汚染物質粒子は、気泡の表面に引き寄せられて、水性懸濁液中の表面エネルギーを最小限に抑え得る細胞片を含む疎水性分子を含み得る。気泡の表面に引き寄せられる汚染物質粒子は、気泡の表面に結合し得、浮遊性気泡とともに円筒形、円錐形、および／または四角形の扁平形状の実質的に垂直なチャンバー、たとえば第２プロセスの散在もしくは交互チャンバーなどの気泡浮上チャンバーの平行および／または交互セクションを含み得るものなどの上部へ向かって上昇する。気泡は、実質的に垂直なチャンバーの上部へ近づくにつれますます高密度になり得、吸着された汚染物質粒子を多く含む泡を形成し得る。この泡は、実質的に垂直なチャンバーの上部から分離されてもよく、収集カップ、スクレーパーまたは連続除去などの任意の収集法を用いて除去してもよい。洗浄された液体藻類培養物を容器に戻してもよい。
【００２１】
除去は、不活性化、沈殿、化学的修飾、汚染物質を揮発性またはより代謝作用を受けるようにするなど、汚染物質をより害が少なくなるようにする技術を含み得る。
【００２２】
第２プロセスは、殺菌および／または汚染物質の破壊のための、紫外線（ＵＶ）、他の光またはイオン化放射線の使用を含み得る。１つの実施形態において、ＵＶまたは他の光殺菌は主要な型の藻類に実質的に有害ではなくてもよい。たとえば、ＵＶ殺菌は許容される量の主要な型の藻類を殺してもよい。別の実施形態において、ＵＶまたは他の光殺菌は主要な型の藻類の２０％未満を殺してもよい。さらに別の実施形態において、ＵＶまたは他の光殺菌は主要な型の藻類の５％未満を殺してもよい。
【００２３】
液体藻類培養物からの泡を収集することにより、汚染物質除去前の増殖速度および寿命と比較して、継続して培養するために液体藻類培養物を容器に戻すと、液体藻類培養物の増殖速度の改善、所望の産物の生産の増強および寿命の延長のうちの少なくとも１つを含み得る。たとえば、１つの実施形態において、容器中の液体培養物の全体積を汚染物質除去システムによって１時間あたり約１〜約１００回加工して、微細藻類および／またはシアノバクテリアの増殖速度が少なくとも５％改善してもよい。
【００２４】
従来使用される、魚の水槽で実施する泡分画法は、魚の健康を改善する目的で泡分画により水から藻類の実質的に全てを除去するように構成される。魚の水槽中に存在する藻類は、典型的には、ブラックブラシ（ｂｌａｃｋ  ｂｒｕｓｈ）藻類（紅藻類）、褐藻類（珪藻）、藍藻類（シアノバクテリア）、シオグサ（Ｃｌａｄｏｐｈｏｒａ）、グリーンスポット（ｇｒｅｅｎ  ｓｐｏｔ）藻類（Ｃｈｏｌｅｏｃｈａｅｔｅ  ｏｒｂｉｃｕｌａｒｉｓ）などである。さらに、従来の泡分画法は、藻類が養分とするリン酸塩、アミノ酸、および他の溶解した有機物などの栄養物を除去し得る。汚染物質除去システムによって除去される固体粒子は、直径約１０〜約１０００ミクロン、たとえば２０〜２００ミクロンの範囲の寸法であり得、ここで、直径は任意の軸に沿った最小の寸法であり得る。
【００２５】
本発明では、全ての藻類を等しく除去することは望ましくない。微細藻類およびシアノバクテリアは典型的な汚染藻類よりもかなり小さく、このことによってこれらを汚染物質から有効に分離するチャンスが得られる。選択的分離、収集および回収によって、所望の微細藻類およびシアノバクテリアを、汚染物質除去システムから培養容器へ、より少ない汚染物質量でリサイクルすることができる。
【００２６】
液体藻類培養物が汚染物質除去システム内で費やすことができるターンオーバー数は液体藻類培養物の寸法によって変動してもよく、たとえば大きな液体藻類培養物では１回〜２００回以上である。ターンオーバーは液体藻類培養物の体積が、数分、数時間および／または数日の単位時間にわたって汚染物質除去システムを介した液体藻類培養物の周期の回数であり得る。１つの実施形態において、このターンオーバーは合計培養体積（リットル）を汚染物質除去システムに移動する水速度（ｌｐｍまたはｌｐｈ）で割り、汚染物質除去システムが活発に液体藻類培養物上で作用する回数を乗じたものとして算出してもよい。１つの実施形態において、汚染物質除去システムは１日あたり１０〜１０００回の範囲で液体藻類培養物をターンオーバーしてもよい。このターンオーバー速度は１０秒〜１０時間の範囲であり得、ここで、ターンオーバー速度は、付着増殖リアクターの全体積が汚染物質除去システム中を一度に移動する時間である。
【００２７】
本発明の様々な実施形態において、汚染物質除去システムは、主要な型の藻類の少なくとも実質的な部分を液体藻類培養物中に残存させたまま、汚染物質を液体藻類培養物から除去するように構成され得る。汚染物質除去システムは、円筒状管またはカラム、たとえば実質的に垂直なチャンバー、および泡を収集するための収集カップを含み得る。ガスを、たとえばベンチュリガス注入器で、または直接ガス注入などにより、あらかじめ選択されたガス流量にて液体藻類培養物中に注入し得る。液体藻類培養物を、あらかじめ選択された液体流量にて沈降または湧昇を適用して、実質的に垂直なチャンバー中にポンプ注入し得る。いくつかの実施形態において、汚染物質除去システムは、吸着気泡分離法を実施して、鉱石、巨視的粒子、微細粒子、表面不活性イオン、表面不活性分子、沈殿、およびコロイド粒子上にまず吸収され得る溶解物質を分離し、除去し得る。１つの実施形態において、汚染物質除去システムの形状、たとえば実質的に垂直なチャンバーの寸法を変更し、液体藻類培養物中のガスの状態（すなわち、溶解しているか、または分散しているか）、ガス流量の速度、および／または液体流量の速度を変更することによって、汚染物質を除去し、藻類を液体藻類培養物中に残すように、汚染物質除去システムを最適化し得る。
【００２８】
図１を参照すると、例示的な汚染物質除去システム１００を、液体藻類培養物１１０を含有し得る容器１０５と連結してもよい。容器１０５は、主要な型の藻類を収集する目的で、液体増殖培地中で藻類（すなわち、液体藻類培養物１１０）を増殖させるための任意の器具を含み得る。たとえば、容器１０５は、微細藻類および／またはシアノバクテリアを増殖させるために使用される任意の形状またはデザインのトラフ、Ｖ−トラフ、池、湖、開放型増殖システム、水路型の池、タンク、または光バイオリアクター（ＰＢＲ）を含み得る。１つの実施形態において、開放型増殖システムは、少なくとも部分的に覆いのない可能性がある容器を含み得る。この開放型増殖システムは、空気伝播性固形物、たとえば灰の侵入を軽減または防止し得る。いくつかの実施形態において、空気伝播性固形物は開放型増殖システムの開放表面に平行して流動し得る。液体藻類培養物１１０の増殖培地は、淡水または塩水を、単独または任意の藻類の増殖を支持するための任意の栄養物質と組み合わせて含み得る。１つの実施形態において、液体藻類培養物１１０中の微細藻類濃度は約０．０１ｇ／Ｌ〜約１００ｇ／Ｌの範囲であり得る。別の実施形態において、液体藻類培養物１１０中の微細藻類濃度は、約０．１ｇ／Ｌ〜約１０ｇ／Ｌの範囲であり得る。本発明の様々な実施形態において、汚染物質除去システム１００の任意の部分は、容器１０５の任意の表面に配置および／または機械的に連結して、容器１０５中の液体藻類培養物１１０と接触させてもよい。
【００２９】
本発明の様々な実施形態では、汚染物質除去システム１００は、容器１０５から液体藻類培養物１１０を受容するように構成される注入管１１５を含み得る。注入管１１５は、限定するものではないが、シリコーンまたはポリ塩化ビニル管をはじめとする、液体藻類培養物１１０を含むことのできる任意の好適な材料を含み得る。１つの実施形態において、注入管１１５は、高圧で液体藻類培養物１１０を移動させ続けるために適応される物質を含み得る。たとえば、１つの実施形態において、高圧は１０パスカル（Ｐａ）〜１０ＭＰａの範囲であり得る。別の実施形態において、高圧は１００Ｐａ〜１ＭＰａの範囲であり得る。様々な実施形態において、注入管１１５は腐食および／または細菌増殖に対抗する物質を含み得る。
【００３０】
本発明の様々な態様による１つの実施形態において、注入管１１５をポンプ１２０に連結してもよく、この場合、ポンプは、容器１０５から液体藻類培養物１１０を受容し、液体藻類培養物１１０を垂直チャンバー１３０にあらかじめ選択された液体流量で推進するように構成されている。１つの実施形態において、ポンプ１２０はベンチュリポンプであってよい。ベンチュリポンプは、液体藻類培養物１１０中にガスを注入、ガスを液体藻類培養物１１０と混合して、複数の小さな気泡を含むガスおよび液体培養物混合物１２５を形成して、泡分画プロセスによる汚染物質の除去を促進し得るベンチュリガス注入器を含み得る。別の実施形態において、このポンプは従来送水ポンプを含み得、ポンプ１２０に連結され、ガスをポンプ１２０中の液体藻類培養物１１０中にあらかじめ選択されたガス流量で注入するように構成された別のガス注入器と注入管１１５を連結し得る。１つの実施形態において、別のガス注入器は圧縮空気シリンダー（図示せず）を含み得る。ガスおよび液体培養物混合物１２５を、ポンプ１２０からガスおよび液体培養物混合物１２５を受容するように構成された垂直チャンバー１３０中に移し得る。１つの実施形態において、ガスおよび液体培養物混合物１２５は垂直チャンバー１３０に垂直チャンバーの第１末端で侵入し得る。ガスおよび液体培養物混合物１２５は垂直チャンバー１３０の第１末端から垂直チャンバー１３０の第２末端へ推進され得る。後述するように、ガスおよび液体培養物混合物１２５が垂直チャンバー１３０の第１末端から第２末端へと移動する際に、汚染物質を含む泡１３５が発生し得る。
【００３１】
いくつかの実施形態において、垂直チャンバー１３０は実質的に垂直な円筒形カラムであり得る。垂直チャンバー１３０は、垂直チャンバー１３０の底部で発生する気泡が垂直チャンバー１３０の最上部へ上昇するように、平坦な地面に対して任意の好適な角度で実質的に垂直であり得る。たとえば、垂直チャンバー１３０は、垂直チャンバー１３０が平坦な地面と比較して９０度の角度であるように、完全に垂直であり得る。しかしながら、この垂直チャンバーは、平坦な地面と比較して９０度超または９０度未満の角度であってもよい。
【００３２】
気泡の寸法を変動して、液体培養物中の汚染物質の除去を増強してもよい。ガス注入器細孔の寸法および送達速度を変えることによって、ある寸法およびある種類の汚染物質、特に液体培養物に対して最も憂慮すべきものを除去するために汚染物質除去システムを最適化してもよい。汚染物質除去システムへのガスおよび液体導入速度に応じて、気泡および培養物流は乱流または層流であり得る。充分な混合が起こらない場合、汚染物質除去システム中の流体を任意の公知手段によって撹拌してもよい。あるいは、汚染物質除去システム中の流体が、蛇行または延長経路中を流れてもよい。
【００３３】
１つの実施形態において、注入されたガスによってガスおよび液体培養物混合物１２５中に形成された気泡は、液体藻類培養物１１０とガスとの間の気泡の表面上に界面を形成し得、それに対して様々な粒子、固体、および物質、たとえば汚染物質が引力および／または結合を形成し得る。気泡は垂直チャンバー１３０の最上部まで上昇し、結合した汚染物質粒子を共に運び得る。垂直チャンバー１３０の最上部で、複数の気泡は泡１３５を形成する可能性があり、これを収集容器１４０中に集めてもよい。収集容器１４０は垂直チャンバーの第２末端に配置してもよく、泡１３５を集めるように構成してもよい。収集容器１４０は、垂直チャンバー１３０、泡分画装置、および／または溶解空気浮上分離装置（ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  ａｉｒ  ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）から泡１３５を集め得る任意の種類の容器を含み得る。たとえば、収集容器１４０は、カップ、トレイ、トート、かご、および／またはタブを含み得る。泡は、好ましくは実質的な量が収集容器中に蓄積されたら排出されるか、もしくは洗い流されるか、または泡を容器中にためることなく連続して除去してもよい。次いで、残存する液体藻類培養物１１０を垂直チャンバー１３０の排出管１４５に流してもよい。
【００３４】
いくつかの実施形態において、汚染物質除去システム１００の垂直チャンバー１３０の排出管１４５から流出する汚染物質が減少した液体藻類培養物１１０は、限定されるものではないが、排出管１４５および／または戻り管１５０の少なくとも１つを通って容器１０５に戻る；さらに加工、濾過、処理、脱水、洗浄および／もしくは分離するために液体藻類培養物１１０から微細藻類を収集する；容器１０５に戻る前に少なくとも１つのさらなる方法によってさらに濾過、処理、分離または加工する；そして収集またはさらなる加工の前に少なくとも１つのさらなる方法によってさらに濾過、処理、分離または加工するなどのその後の複数の経路をたどってもよい。１つの実施形態において、垂直チャンバー１３０を出る液体藻類培養物１１０の全体積は、１つの経路をたどってもよい。別の実施形態において、液体藻類培養物１１０の容積をフラクションに分割してもよく、そのフラクションは複数の経路の任意の組み合わせをたどる。
【００３５】
ポンプ１２０（この場合、ポンプ１２０はベンチュリポンプである）またはガス注入器によって液体藻類培養物中に注入されるガスは、空気、オゾン、窒素、煙道ガス、酸素、および二酸化炭素などの任意のガスを含み得る。使用されるガスの種類は、藻類培養物中の藻類の種、藻類の増殖段階、藻類培養物中の汚染物質の種類、および／または汚染物質除去システム１００の使用目的などの任意の好適なパラメータに基づいて選択してもよい。１つの実施形態において、空気および二酸化炭素を注入ガスとして使用することは、液体藻類培養物１１０中の微細藻類を実質的に害することなく泡分画のために気泡を形成することによって、液体藻類培養物１１０から汚染物質を除去するように機能し得る。１つの実施形態において、ガスは、液体藻類培養物１１０中で少なくとも部分的に溶解せずに残留し、気泡を形成し得る。１つの実施形態において、ガスは、微細藻類の約１０％未満が汚染物質除去システム１００中の液体藻類培養物１１０の１回のターンオーバーで殺される際、液体藻類培養物１１０中の微細藻類を実質的に害し得ない。別の実施形態において、ガスは、微細藻類の約５％未満が殺される際、液体藻類培養物１１０中の微細藻類を実質的に害し得ない。さらに別の実施形態において、ガスは、微細藻類の約１％未満が殺される場合、液体藻類培養物１１０中の微細藻類に実質的に害を及ぼし得ない。
【００３６】
１つの実施形態において、オゾンを注入ガスとして使用することは、汚染物質を除去するためおよび／または液体藻類培養物１１０を部分的に殺菌するためにオゾンを使用する際、微細藻類に対して実質的に有害でなくてもよい。たとえば、オゾンを注入ガスとして１リットルあたり約０．０１〜５．０ミリグラムの濃度で使用することは、微細藻類に対して実質的に有害でなくてもよい。１つの実施形態では、オゾンを液体藻類培養物中に１リットルあたり約０．０１〜１ミリグラムの濃度で注入し得る。別の実施形態では、オゾンを注入ガスとして使用することは、微細藻類が実質的に害を受けないままで有機汚染物質の酸化により水を少なくとも部分的に殺菌することによって、微細藻類に有益であり得る。オゾンの使用により、微細藻類の２０％未満、例えば１０％未満、５％未満、および／または２％未満を殺し得る。いくつかの実施形態において、オゾンは、微細藻類および／またはシアノバクテリアよりも大きな影響を汚染物質に対して及ぼし得る。汚染物質除去システム１００へのオゾンの注入は、液体藻類培養物１１０の酸化および同時消毒によって有機廃棄物の連続除去を提供し得る。同様に、汚染物質を酸化するかまたは微生物を殺す他のガス、例えば酸化エチレン、二酸化塩素、塩化メチレン、ハロタン、クロロホルム、または他の炭化水素およびハロゲン化炭化水素などを、オゾンと部分的または完全に置き換えてもよい。
【００３７】
さらに、オゾンを、主要な型の藻類を害し得ないが、同時に侵襲性種の藻類などの汚染物質を除去し得る閾値で適用し得る。液体藻類培養物１１０のオゾン処理の有効性に関与し得る因子は、オゾンの液体藻類培養物１１０との接触時間、オゾンの濃度、および／または水のオゾン要求を含み得る。別の実施形態において、液体藻類培養物１１０が汚染物質除去システム１００のポンプ１２０に侵入する前に容器１０５中の液体藻類培養物１１０中にオゾンガスを注入してもよい。
【００３８】
１つの実施形態において、本発明の様々な態様によると、汚染物質除去システム１００は、主要な型の藻類の増殖要件、主要な型の藻類の増殖段階、主要な型の藻類のゼータ電位、主要な型の藻類の寸法、液体藻類培養物１１０のｐＨ、液体藻類培養物１１０中の藻類細胞の凝固の程度、液体藻類培養物１１０から除去される汚染物質の種類、液体藻類培養物１１０中の全有機炭素、液体藻類培養物１１０中の藻類バイオマスの量、液体藻類培養物１１０中の藻類バイオマスの濃度、液体藻類培養物１１０の塩分および液体藻類培養物１１０の汚染速度などの任意の数の因子にしたがって最適化し得る１以上の調節可能な作動パラメータを含み得る。
【００３９】
１つの実施形態では、汚染物質除去システム１００が、全液体藻類培養物１１０を一度加工することによって液体藻類培養物１１０から全汚染の約０．１％〜約９９．９９％を除去し得るように、調節可能な運転パラメータを構成してもよい。別の実施形態では、汚染物質除去システム１００が、全液体藻類培養物１１０を一度加工することによって液体藻類培養物１１０から全汚染の約１０％〜約９９％を除去し得るように、調節可能な作動パラメータを構成してもよい。たとえば、開放型藻類増殖システムから収集された培養物または部分培養物中の残存する灰（ほこり）の量が、非無灰乾燥重量と比較した無灰乾燥重量によって測定される残存するバイオマス中約２０％未満の灰、たとえば約１０％未満または約５％未満の灰を含有するように、調節可能な運転パラメータを構成してもよい。
【００４０】
別の実施形態において、垂直チャンバー１３０の高さは液体藻類培養物１１０中のガスの滞留時間を最適化するように選択してもよい。この滞留時間は、液体藻類培養物１１０が垂直チャンバー１３０内で費やす平均時間であり得る。１つの実施形態において、垂直チャンバー１３０の高さは１０ｃｍ〜１０ｍの範囲であり得る。別の実施形態において、垂直チャンバー１３０の高さは０．１ｍ〜１５ｍの範囲であり得る。
【００４１】
様々な実施形態において、汚染物質除去システム１００を通る液体藻類培養物１１０の流量は、あらかじめ選択してもよい。液体藻類培養物１１０のあらかじめ選択された液体流量を、液体藻類培養物１１０中の汚染物質を凝集させるように適応させてもよい。液体藻類培養物１１０の流量は、ポンプ１２０によって制御されてもよい。いくつかの実施形態において、液体藻類培養物１１０のあらかじめ選択された液体流量は、１リットル／分（ＬＰＭ）〜１，０００，０００ＬＰＭの範囲であり得る。本明細書および特許請求の範囲全体にわたってＬＰＭの使用は、リットル／分および標準リットル／分（ＳＬＰＭ）の両方の使用を包含することが理解され得る。別の実施形態において、液体藻類培養物１１０のあらかじめ選択された液体流量は１０ＬＰＭ〜１０，０００ＬＰＭの範囲であり得る。
【００４２】
様々な実施形態において、ポンプ１２０によって液体藻類培養物１１０中に注入されるガスの流量はあらかじめ選択してもよい。あらかじめ選択されたガス流量を、液体藻類培養物１１０中の汚染物質を凝集させるように適応させてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、あらかじめ選択されたガス流量は１ＬＰＭ〜１０，０００，０００ＬＰＭの範囲であり得る。１つの実施形態において、あらかじめ選択されたガス流量は１００ＬＰＭ〜１００，０００ＬＰＭの範囲であり得る。１つの実施形態において、ガス流量は、単位直径が１ｍ未満のプロセスに対して２．８ＬＰＭ（０．１ｓｃｆｍ）〜２，８００，０００ＬＰＭ（１００，０００ｓｃｆｍ）の範囲であり得、この場合、直径は、流れの方向に対して垂直な任意の軸に沿った最小の寸法によって定義され、流れの長さの少なくとも２０％または円錐形の最小点で維持され得る。直径はさらに小さい接続管を含むことを特徴としなくてもよい。別の実施形態において、ガス流量は、１ｍ未満の単位直径を有するスキマーユニット内の注入点に対して１ｓｃｆｍ〜１０００ｓｃｆｍの範囲であり得、この場合、直径は流れの方向に対して垂直な任意の軸に沿った最小寸法によって定義される。管の直径はガス速度範囲および圧力を規定し得る。
【００４３】
本発明の例示的実施形態において、垂直チャンバー１３０の直径は１ｍ未満であり得、垂直チャンバーの高さは５ｍ未満であり得る。この例示的実施形態において、液体流量は、１ＬＰＭ〜１００００ＬＰＭの範囲であり得、ガス流量は、１００ＬＰＭ〜１００，０００ＬＰＭの範囲であり得る。１つの実施形態において、液体流量は約３０ＬＰＭ〜約５００ＬＭＰの範囲であり得、そしてガス流量は約１，５００ＬＰＭ〜約５，０００ＬＰＭの範囲であり得る。
【００４４】
本発明の様々な実施形態において、汚染物質除去システム１００は、微細藻類を増殖させるための連続増殖方法または延長増殖方法を支援し得る。たとえば、汚染物質除去システム１００は、汚染物質を液体藻類培養物１１０から中断せずに除去するために、泡１３５を連続して集めてもよい。１つの実施形態において、連続または延長増殖方法は、微細藻類の死亡率を減少させ、そしてそれぞれの新規微細藻類培養を開始するために必要な材料および作業を減少させることによって、微細藻類の改善された収集量を提供し得、微細藻類培養物の増殖効率を増加させ得る。汚染物質除去システム１００による汚染物質除去は、微細藻類が増殖を再開し得、かつ／またはさらに高密度まで増殖し得るように、微細藻類培養物の調整を達成し得、これによって各微細藻類培養物の産生を増大させ、失われた藻類培養物に関連するコストを低減してもよい。別の実施形態において、汚染物質除去システム１００は、容器１０５中の主要な型の藻類の増殖速度が一定した藻類培養物密度を維持することを可能にする速度で汚染物質を除去し得る。
【００４５】
例示的実施形態において、汚染物質除去システム１００は、ナンノクロロプシス（Ｎｍｍｏｅｈｌｏｆｖｐｓｉｓ）、シアノバクテリア、および／または任意の他の微細藻類の培養物を含む液体藻類培養物１１０中の汚染物質粒子を少なくとも部分的に減少させ、培養物は実質的に害されないままで残してもよい。たとえば、汚染物質除去システム１００の垂直チャンバー１３０を出る液体藻類培養物１１０は、３日間連続して実施する場合、害を受けていないナンノクロロプシス微細藻類および減少した濃度の汚染物質を含み得る。汚染物質除去システム１００を出るナンノクロロプシス微細藻類細胞は、汚染物質除去システム１００に侵入する液体藻類培養物１１０で見られる、より若く、丸く、健康な個々の藻類細胞であるという細胞特性を示し得る。液体藻類培養物１１０から除去され、収集容器１４０で見出される汚染物質は、より古く、死亡しており、かつ／または凝固したナンノクロロプシス微細藻類を、約５０ミクロン以下と測定される高濃度の非藻類汚染物質と同様に含み得る。汚染物質除去システム１００を出る液体藻類培養物１１０中の微細藻類細胞は、別のタンク中に配置し、５日間モニターした場合、増殖し続ける可能性がある。したがって、ナンノクロロプシス微細藻類の培養物の大部分は、汚染物質除去システム１００を通ってうまく移動し、さらに培養するために容器１０５に戻してもよく、この場合、主要な型の藻類の藻類細胞は健康な状態にあるとみなされ、液体藻類培養物１１０は減少した濃度の汚染物質を有する。
【００４６】
容器１４０から回収される所望の産物を含有する細胞、汚染物質および培地を、廃棄し、リサイクルし、さらに処理して所望の産物を回収し、またはこれらの任意の組み合わせで行ってもよい。垂直チャンバー１３０を通過したガスを、ポンプ１２０または液体培養物混合物１２５に、使用されるガスもしくは溶解ガスの一部もしくは全部として回収し、かつリサイクルしてもよい。あるいは、ガスを集め、異なるプロセスでそれら自体の価値のために回収、使用、販売または放出してもよい。
【００４７】
実施例１
液体藻類培養物１１０を汚染物質除去システム１００で処理する効果を、長さ４．５７ｍのＶ−トラフリアクター（１４０度の角度）で増殖させたナンノクロロプシス微細藻類を主に含む藻類培養物に関して試験し、藻類対流は、流体を時計方向に回転させるために１．５ｈｐ遠心ポンプ３４０ＬＰＭを使用することによって達成した。リアクター幅は１．５ｍであり、中心頂角での最大深さは０．４６ｍである。リアクター中の液体体積は１，５８０リットル（約４２７ガロン）であった。汚染物質除去システム１００を１２時間（一晩中）運転した。汚染物質除去システム１００を通したナンノクロロプシス細胞は汚染物質除去プロセス後に生き残り、その後数日間増殖し続けた。清浄な排出物を、持続的増殖および汚染物質除去システム１００を通るリサイクルのために容器１０５に戻した。
【００４８】
図１で使用した汚染物質除去システム１００は、汚染物質除去システム１００として使用するために適応された通常の市販のアクアリウムタンパク質スキマーであり、この場合、タンパク質スキマーは、注入管、ポンプ、垂直チャンバー、収集容器、および排出管を有する。具体的には、汚染物質除去システム１００はＡｑｕａＣからのＡｑｕａ−ＣスキマーＥＶ２０００（「ＡｑｕａＣ」と称する）であり、高さ１０１．６ｃｍ（４０”）であり、２２．８６ｃｍ×３０．４８（９”×１２”）のフットプリントを有する。水投入のための１．５４ｃｍ（１”）ホースバルブ（ｈｏｓｅ  ｂａｒｂ）およびＡｑｕａＣを通る流れを制御する５．０８ｃｍ（２”）仕切弁がある。仕切弁はＡｑｕａＣの底部より２２．８６ｃｍ（９”）上にある。収集カップ上のバルブ寸法は１．９０５ｃｍ（３／４”）である。ＡｑｕａＣは、０．６３５ｃｍ（１／４”）フィッティングを有する二重ねじ空気吸入口０．９５２５ｃｍ（３／８”）を含む。Ａｑｕａ−Ｃは１，８９２リットル（５００ガロン）〜７．５７０リットル（２，０００ガロン）リーフタンクについて製造業者らによって格付けされている。送水ポンプは液体藻類培養物を、１．５４ｃｍ）（約０．６”）可撓管によってスキマーに連結されたＡｑｕａＣを通して１，５７０ｌｐｈ（１時間あたり２０００ガロン）で推進する。１つの実施形態において、０．６３５ｃｍ（１／４”）空気ノズルは操作中１００％開放されるように構成されていた。二重０．６３５ｃｍ（１／４”）空気吸入口を全開して、合計３０Ｌｐｍの空気についてそれぞれ約１５ＬＰＭの空気であった。ＡｑｕａＣ中へのガス速度を制御するロータメーターおよびＡｑｕａＣユニットに供給するポンプを、ＡｑｕａＣ中へのより速いガス速度を可能にするためにロータメーターが増加するように変更した。ポンプは製造業者によって開示されているよりも速い流量であった。ＡｑｕａＣに水を供給するためのインレットパイプ直径も、より小さな直径に変更した。スキマーの空気注入口は、所望の量の泡分画を形成するために最大空気注入に設定された。
【００４９】
ＡｑｕａＣは約２４％の灰（乾燥重量および無灰乾燥重量測定によって決定して、加工前で平均３０％、そして加工後で平均６％の灰）を除去し、培養物からナンノクロロプシス細胞の１６．１９％を除去した。ＡｑｕａＣへの供給の流入が１日あたり約１０〜１，０００ターンオーバーである場合、ＡｑｕａＣは生きている藻類細胞の１〜２５％を培養物から１２時間の期間にわたって除去し得ることが実験から予想される。除去されるオーバーヘッド固体の量は５７リットル（１０〜１５ガロン）であった。
【００５０】
容器１０５は約１，５８０リットル（４２７ガロン）の容積を有していた。ＡｑｕａＣは容器１０５中の液体藻類培養物１１０を１２時間一晩精製した。ターンオーバー時間は１時間あたり約４．７９ターンオーバーであった。１２時間の期間中の総ターンオーバー数は５８回であった。
【００５１】
図７は様々な時点で収集された液体藻類培養物１１０の試料の乾燥重量（ＤＷ）を示す。各データ点で、液体藻類培養物１１０の３つの２００ｍＬ試料を容器１０５から除去し、遠心分離して、固体材料をペレット化し、乾燥し、秤量した。三重反復試料の平均重量は各データ点を提供する。固体材料を洗浄して灰分を除去するさらなるステップを実施して、無灰乾燥重量（ＡＦＤＷ）のデータ点を得た。図７は、ＡｑｕａＣを２４時間後に液体藻類培養物１１０に適用したことを示す。液体藻類培養物１１０のＤＷは当初約１．０ｇ／Ｌであり、液体藻類培養物１１０のＡＦＤＷは約０．７９ｇ／Ｌであった。このことは、液体藻類培養物１１０のＤＷの約２１％が灰であったことを示す。ＡｑｕａＣを液体藻類培養物１１０に適用した後、灰は液体藻類培養物１１０のＤＷの約５〜８％まで減少した。さらに、ＡｑｕａＣを通したナンノクロロプシス細胞は加工後に生き残り、５日後で増殖し続けた。ＡｑｕａＣは液体藻類培養物１１０からナンノクロロプシス細胞の約１６．１９％を除去した。１４４時間の試験にわたって液体藻類培養物１１０から除去された固体の量は約５７Ｌ（１０〜１５ガロン）であった。
【００５２】
ＡｑｕａＣによる加工の前に、顕微鏡（１００×倍率）下で観察されるように、培養物は光透過性細胞外（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｅｘｐｏｌｙｍｅｒ  ｐｏｌｙｍｅｒ）ポリマー（ＴＥＰ）塊、珪藻、およびナンノクロロプシス微細藻類に対する競合者、例えば望まれないシアノバクテリアを示した（図示せず）。微細藻類培養物は図７で示されるように処理前に機能していなかった。ＡｑｕａＣによる加工後、最小数の塊および珪藻が観察された（発生率において９０％超の減少）。したがって、ＡｑｕａＣは、生育不能の細胞、ほこりおよび粒子状物質、塊状細胞、捕食者、競合者および２〜６ｕｍの範囲の寸法を有するナンノクロロプシス２０２−３よりも大きな他の藻類種を除去した。
【００５３】
図７で示されるその後のデータは、汚染物質除去システムの使用が低下する培養を救済し、同様に微細藻類培養物の増殖速度を増加させたことを示す。
【００５４】
実施例２
Ａｑｕａ−ＣスキマーＥＶ２０００の別の試用において、２０００ｇｐｈポンプをインストールすることによってＡｑｕａＣを変更して、１時間あたり７，５７０リットルの液体流量で作動するようにした。空気ノズルを、１００％開口０．６３５ｃｍ（１／４”直径）で、約２０〜３０ＬＰＭのガス流量で運転した。ポンプ処理能力（ｈｐ）を３乗（０．５ｈｐ）で操作し、その結果、さらに低い循環速度となる以外は図１で記載されたものと類似した第２容器１０５（１５’Ｖ−トラフ）でＡｑｕａＣを１２時間一晩利用した。ＡｑｕａＣを７，５７０リットル／時（２０００ｇｐｈ）ポンプで使用した。リアクターは１，５８０リットル（４２７ガロン）の容積を有していた。したがって、ＡｑｕａＣを通る液体藻類培養物１１０のターンオーバー速度は約１２．５分であり、この場合、液体藻類培養物１１０の全体積は、１２．５分ごとに１回プロセスを流れ、ＡｑｕａＣ中で約０．２５分（滞留時間）を費やす。１２時間にわたって、液体藻類培養物１１０がＡｑｕａＣ中へ平均約５８回反復された。滞留時間は液体藻類培養物１１０がＡｑｕａＣの内部容積で費やす平均滞留時間であった。ＡｑｕａＣ内部容積を流入液体藻類培養物１１０の体積流量で割って、滞留時間と記載される、その中での平均滞留時間を規定する。
【００５５】
容器１０５への帰路上の仕切弁は実行期間中５０％開口を維持して、するための背圧を生じさせて液体藻類培養物１１０の泡分画を促進した。背圧（Ａｑｕａ−Ｃ中の滞留時間を調節する）を空気注入速度およびターンオーバー速度にしたがって調節する。二重０．６３５ｃｍ（１／４”）空気吸入口を合計３０ＬＰの空気のそれぞれについて約１５ＬＰＭの空気で全開にした。Ａｑｕａ−Ｃ上の空気注入口を最大空気注入に設定して、所望の泡分画を得、かくして空気注入口を全開にする。Ａｑｕａ−Ｃを一晩（１２時間）運転し、約５ガロンのオーバーヘッド固体を集めた。収集物は、実施例１で記載されるような観察される褐砂色の泡に対して、濃緑色泡であるように見えた。
【００５６】
この容器１０５からの汚染のレベルは生存細胞培養および藻類増殖のレベルまで減少し、その結果、除去されるオーバーヘッド固体の量が減少した。Ａｑｕａ−Ｃの使用によって、競合者、珪藻、およびＴＥＰの量が１００×倍率で顕微鏡によって測定されるように半分以上に減少した（図示せず）。汚染は外部環境に対して開かれたすべての培養中に存在し得る。藻類産生に許容され得るレベルがあるが、汚染物質の増殖速度および個体群動態は生存藻類培養物のレベルを急速に上回り得る。Ａｑｕａ−Ｃは汚染を容器１０５中の藻類産生のために許容されるレベルまで減少させ得る。リアクターはＡｑｕａ−Ｃによる加工後の乾燥重量で灰分の１．４％減少を示した。これは、Ａｑｕａ−Ｃによる全懸濁固体（ＴＳＳ）の除去を示した。ＴＳＳの減少は、光バイオリアクター内の光分配を増大させることができ（固体による遮光が少ない）、同様に汚染集団の急増に至る粒子を除去することができる。Ａｑｕａ−Ｃによる加工後、５日平均の藻類増殖は０．１４１グラム／リットル−日（ｇ／Ｌ−Ｄ）から０．１５７ｇ／Ｌ−Ｄまで約１０％増加した。
【００５７】
実施例３
Ａｑｕａ−Ｃ  ＥＶ２０００のさらに別の使用において、そして図８および９を参照して、Ａｑｕａ−Ｃを、１時間あたり７，５７０リットルの液体流量（２０００ｇｐｈ）で動作するように変更し、空気の流量は２０〜３０ＬＰＭであり、容器の容積は１１４リットル（約３０ガロン）であった。液体藻類培養物１１０を屋外の汚染された培養物から採取し、Ａｑｕａ−Ｃによる加工のために別の処理容器中に入れた。Ａｑｕａ−Ｃを６時間作動させ、その結果、Ａｑｕａ−Ｃを通して３２４ターンオーバーとなった。Ａｑｕａ−Ｃを１時間あたり７，５７０リットル（約２０５０ｇｐｈ）の液体流量で動作させ、空気注入口を１００％開口０．６３５ｃｍ（１／４”直径）して、ガス流量は約２０〜３０ＬＰＭであった。
【００５８】
図８Ａは、スキマーを離れ、容器１１０に戻った後の液体藻類培養物１１０排出物の顕微鏡画像を示す。この画像は、健康なナンノクロロプシス細胞を示す。図８Ｂは、望まれないシアノバクテリアを含む、Ａｑｕａ−Ｃによって液体藻類培養物１１０から除去された汚染物質を示す。Ａｑｕａ−Ｃ排出物を処理後の望まれないシアノバクテリアの存在について分析し、望まれないシアノバクテリアは見出されなかった。藻類培養を次いで新規容器１０５中に植菌し、増殖させ続けた（０．２〜０．３ｇ／Ｌ日）（図９を参照のこと）。培養は増殖せず、Ａｑｕａ−Ｃの適用前に死滅した。
【００５９】
実施例４
Ａｑｕａ−ＣスキマーＥＶ２０００のさらに別の試用では、Ａｑｕａ−Ｃは、７５７０ｌｐｈの液体流量、０．２５分の液体藻類培養物１１０滞留時間、２０〜３０ＬＰＭのガス注入速度、１２．５分のターンオーバー速度および合計３２４ターンオーバーの液体藻類培養物１１０を有するように構成された。Ａｑｕａ−Ｃはかなりの量のナンノクロロプシス微細藻類を除去することなく競合藻類種および塊状不健全藻細胞を含み得るＴＥＰ、細菌、繊毛虫類、望まれないシアノバクテリアおよび他のさらに大きな３０μｍ超の固体などの汚染を除去した（持続的増殖のために生存可能な健康な液体藻類培養物１１０を保持するために、健康な細胞の２５％未満が犠牲になり得る）。
【００６０】
図１０を参照して、スキマーを図７〜９の条件におけるように天候によって誘導される固体蓄積（例えば、風塵）なしに屋内容器１０５で試験した。容器１０５は１，５８０リットル（４２７ガロン）の容積を有し、幅５．５’（１．６８ｍ）×長さ１５’（４．５７ｍ）である１４０度のＶ字型底部を有する１５’Ｖ−トラフリアクターであり、最上部から２０ｃｍまで満たして、約１，５８０リットルの容積とした。液体藻類培養物１１０の増殖速度は、スキミングの前に（０．０３ｇ／Ｌ日；９ｇ／ｍ２日）であり、汚染およびフォールディングのために生産性が減少した。液体藻類培養物１１０の増殖速度は６時間スキミング後に０．０４ｇ／Ｌ日：１２ｇ／ｍ２日まで増加した。液体藻類培養物１１０を屋内で２４時間蛍光照明下にて増殖させ、これは屋内および屋外の両方で汚染物質除去システム１００を使用する利点を示し得る。
【００６１】
実施例５
Ａｑｕａ−ＣスキマーＥＶ２０００の別の試用では、Ａｑｕａ−Ｃは、７５７０ｌｐｈの液体流量、０．２５分の液体藻類培養物１１０滞留時間、２０〜３０ＬＰＭのガス注入速度、１２．５分のターンオーバー速度を有するように構成された。しかしながら、液体藻類培養物１１０のターンオーバーの合計数は５７．６であった。Ａｑｕａ−Ｃを、混合のための０．５ＨＰ遠心ポンプを有する１５’（４．５７ｍ）１４０度Ｖ−トラフ容器１０５に連結した。容器１０５は１４０度Ｖ底部を有し、幅５．５’（１．６８ｍ）×長さ１５’（４．５７ｍ）であり、最上部から２０ｃｍまで満たして１，５８０Ｌの容積とした。ナンノクロロプシス微細藻類の液体藻類培養物１１０を植菌以降収集することなく７日かけて増殖させた。
【００６２】
Ａｑｕａ−Ｃを運転中の０．５ＨＰ遠心ポンプと１２時間一晩利用した。トラフへの帰路上の仕切弁はトラフ、実行期間中５０％開放状態で保持された。二重１／４”空気吸入口を全開にして、合計３０ＬＰＭの空気のそれぞれについて約１５ＬＰＭの空気であった。約５ガロンの材料をＡｑｕａ−Ｃの収集容器１４０から集めた。収集容器１４０中の材料は、別の試用で観察される褐砂色の泡に対して、濃緑色泡であるように見えた。観察結果は、Ａｑｕａ−Ｃによる加工は競合者数および珪藻数を減少させたことを示した。ＴＥＰは加工の翌日に若干上昇したが、その直後減少し、したがってＡｑｕａ−Ｃによる加工の結果であり得る。増殖の５日平均をとると、スキミング後、容器１０５中の増殖は１０％増加に関して０．１４１ｇ／Ｌ−Ｄから０．１５７ｇ／Ｌ−Ｄまで増加した。
【００６３】
実施例６
Ａｑｕａ−ＣスキマーＥＶ２０００の別の試用では、空気と混合したオゾンガスを、容器１０５中の空気スパージャーから直接容器１０５中の液体藻類培養物１１０へ、またはＡｑｕａ−Ｃによる加工中に空気ノズルへ適用して、約０．０１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌ液体藻類培養物１１０の濃度でオゾンガスを提供する。オゾンガスをＡｑｕａ−Ｃによる加工に適用して、液体藻類培養物１１０中の汚染物質を殺菌および／または殺滅するために藻類培養物中で直接適用するのに対して、Ａｑｕａ−Ｃによる加工のガス水界面でオゾンを適用することによって、培養物生存率を増加させる。この試用の４回の実施のそれぞれで、死滅（破壊）液体藻類培養物１１０を増殖相に戻し、かくして培養物の寿命を延長し、汚染物質を除去した。
【００６４】
使用の初回実施で、汚染された液体藻類培養物１１０を、１００度の角度を有するＴｒｉ−Ｖトラフを含む容器１０５中に配置した。オゾンガスを空気スパージャーから容器１０５中の液体藻類培養物１１０に１５分間直接適用し、続いてＡｑｕａ−Ｃによって２０分間加工した。空気圧は８０ｐｓｉであり、オゾンユニット中への空気注入速度は２０％オゾン注入のレベルで８５０ＬＰＭであった。オゾンガスを容器１０５のエアライン中に４２ｌｐｈ（０．７ＬＰＭ）の流量で注入した。オゾン処理後、容器１０５をＡｑｕａ−Ｃによって加工した。ガス注入速度は２０％オゾンで約１５ＬＰＭであった。容器１０５中の微細藻類の濃度はＡｑｕａ−Ｃによる加工およびオゾン処理前は０．４９ｇ／Ｌであった。容器１０５中の微細藻類の濃度は、Ａｑｕａ−Ｃによる加工およびオゾン処理後は０．４１ｇ／Ｌであった。オゾンおよびＡｑｕａ−Ｃ処理は捕食者および競合者の一部を除去した。
【００６５】
オゾンの容器１０５中への注入の設定は、１％オゾン＝１２．８ｇ／ｍ３空気中のオゾン、１００ｇＯ３／ｍ３＝７．８％空気中のＯ３、％オゾンの空気中への注入率：２０％オゾン＝２５６ｇ／ｍ３オゾン、空気注入：４２ｌｐｈまたは０．７ＬＰＭ、適用速度；０．１７９２グラム／分、適用時間：１５分、および適用された全オゾン：２．６８８グラムのオゾン。Ａｑｕａ−Ｃの設定は、７５７０ｌｐｈの流量、０．２５分の滞留時間、１５ＬＰＭのガス注入、１．５１分のターンオーバー速度であり、合計２．６８８グラムのオゾンを液体藻類培養物１１０に適用して４５．３ターンオーバーについて約２０分の全ターンオーバーであった。Ａｑｕａ−Ｃを２０分の記載された条件下で運転し、栄養物（１９０ｍＬの栄養物）を容器１０５に添加した。容器１０５を収集した。収集前に、容器１０５の底部をブラシでこすり、撹拌を止め、したがって固体材料の塊が各容器１０５の底部で沈降し、この場合、１８．９Ｌが収集された。
【００６６】
オゾンガスをＡｑｕａ−Ｃからの液体藻類培養物１０５に別に適用する試用の２回目の実施では、オゾンガスを容器１０５の空気スパージャーに適用した。液体藻類培養物を約２６４時間維持した。オゾンの容器１０５中への注入の設定は：１％オゾン＝１２．８ｇ／ｍ３空気中のオゾン、１００ｇＯ３／ｍ３＝７．８％空気中のＯ３、圧縮空気＝８０ｐｓｉ、オゾンロータメーター＝８５０ＬＰＭ、５０％空気と混合された５０％オゾン（６４０ｇ／ｍ３オゾン）、空気注入：４２ｌｐｈまたは０．７ＬＰＭ、適用速度；０．４４８グラム／分、適用時間：１５分、適用された全オゾン：６．７２グラムのオゾンであり、容器をオゾンで２０分間処理した。Ａｑｕａ−Ｃを容器１０５に３０分間適用した。Ａｑｕａ−Ｃの設定は、流量：７５７０ｌｐｈ、滞留時間：０．２５分、ガス注入：１５ＬＰＭ、ターンオーバー速度：１．５１分、処理あたりの全ターンオーバー：４５．３ターンオーバー（適用されたオゾンは合計８．９６グラム）であった。
【００６７】
オゾンガスをＡｑｕａ−Ｃからの液体藻類培養物１０５に別に適用する試用の３回目の実施で、オゾンガスを容器１０５の空気スパージャーに適用した。液体藻類培養物を約３３６時間維持した。オゾンの容器１０５中への注入の設定は：圧縮空気＝８０ｐｓｉ、オゾンロータメーター＝８５０ＬＰＭ、５０％空気と混合した５０％オゾン（６４０ｇ／ｍ３オゾン）、１％オゾン＝１２．８ｇ／ｍ３空気中のオゾン、１００ｇＯ３／ｍ３＝７．８％空気中のＯ３、空気注入：４２ｌｐｈまたは０．７ＬＰＭ、適用速度：０．４４８グラム／分、適用時間：１０分、適用された合計オゾン：４．８グラムのオゾンであり、容器１０５をオゾンで１０分間処理した。Ａｑｕａ−Ｃをオゾン処理後３０分間容器１０５上に置いた。Ａｑｕａ−Ｃの設定は、流量：７５７０ｌｐｈ、滞留時間：０．２５分．ガス注入：１５ＬＰＭ、ターンオーバー速度；１．５１分、合計ターンオーバー／処理：４５．３ターンオーバー（合計０．５グラムのオゾンを適用）であった。
【００６８】
試用の４回目の実施において、オゾンガスをＡｑｕａ−Ｃの空気ノズルに適用した。液体藻類培養物１１０を約３８４時間維持した。オゾンのＡｑｕａ−Ｃ中への注入の設定は：圧縮空気＝８０ｐｓｉ、オゾンロータメーター＝８５０ＬＰＭ、５０％空気と混合された５０％オゾン（６４０ｇ／ｍ３オゾン）、１％オゾン＝１２．８ｇ／ｍ３空気中オゾン、１００ｇＯ３／ｍ３＝７．８％空気中Ｏ３；空気注入流量：１５ＬＰＭ、適用速度：９．６グラム／分、適用された総オゾン：１９２グラムのオゾンであり、Ａｑｕａ−Ｃおよびオゾン処理の適用時間は２０分であった。Ａｑｕａ−Ｃの設定は、流量；７５７０ｌｐｈ、滞留時間；０．２５分、ガス注入：１５ＬＰＭ、ターンオーバー速度：１．５１分、総ターンオーバー／処理：３０．２ターンオーバー（合計１９２グラムのオゾンを適用）であった。
【００６９】
図１２を参照して、この試用の４回目の実施の液体藻類培養物１１０の乾燥重量および無灰乾燥重量のグラフが３８４時間にわたって示される。液体藻類培養物１１０はオゾンおよびＡｑｕａ−Ｃでの処理前に崩壊した。処理後、液体藻類培養物１１０の増殖は上昇の傾向があった。
【００７０】
実施例７
図１１を参照して、液体藻類培養物１１０を汚染物質除去システム１００で処理する効果を、空気ベンチャー（ｖｅｎｔｕｒｅ）注入を伴う市販のタンパク質スキマーを使用して試験した。この市販のタンパク質スキマーは、ＲＫ−２  ＳｙｓｔｅｍｓからのモデルＲＫ１０ＡＣ−ＰＦ（「ＲＫ−２」と称される）であり、高さ２１５．９ｃｍ（８５”）であり、３８．１０ｃｍ×９１．４４ｃｍ（１５”×３６”）のフットプリントを有する。１．５４ｃｍ（約０．６”）のホースバルブ水投入およびＲＫ−２を通る流れを制御する５．０８ｃｍ（約２”）仕切弁がある。仕切弁はＲＫ−２の底部より３５．５６ｃｍ（１４”）上にある。ＲＫ−２は、３７８５．４４Ｌ（約１０００ガロン）リーフまでについてタンクの製造業者らによって格付けされている。垂直チャンバー１３０の容積は７１Ｌであった。ベンチュリ送水ポンプは、液体藻類培養物１１０にスキマーを２０，４３９ｌｐｈ（５３１５ガロン／時）で通過させ、１．５４ｃｍ（約０．６”）可撓管によってＲＫ−２に連結されている。０．６３５ｃｍ（１／４”）空気ノズルは操作の間１００％開放されるように構成されていた。二重０．６３５ｃｍ（１／４”）空気吸入口は約１０７ＬＰＭ（６４３５ｌｐｈ）の空気で全開していた。ガス流量は５０ｓｃｆｍを上回った。スキマー上の空気注入口は所望の量の泡分画を得るために最大空気注入に設定された。
【００７１】
ＲＫ−２を４つの４’×４’光バイオリアクター（容器１０５）に連結した。液体藻類培養物１１０の総容積は３６８Ｌであった。垂直チャンバー１３０中の液体藻類培養物１１０の滞留時間は４０．３秒であり、ターンオーバー速度は約３．４４分であった。液体藻類培養物１１０のターンオーバーの総数は３日で約１，２５６であった。
【００７２】
ナンノクロロプシス微細藻類を、１２１．９２ｃｍ×１２１．９２ｃｍ（４’×４’）４６リットルのフラットパネル光バイオリアクター（容器１０５）中で、培養が汚染され、凝集するまで増殖させた。汚染された藻類を培養に添加し、新鮮な塩水（３０ｇ／ｌ）で５０％に希釈した。培養をスキマーにより３日間連続して実施した。容器１０５およびスキマー収集容器１４０からの試料を第３日に採取した。容器１０５はスキマーにより実施した液体藻類培養物１２０を含み、収集容器１４０はタンパク質スキマーによって液体藻類培養物１１０から除去された汚染物質を含む。図１１Ａは、空気ベンチュリ注入で、タンパク質スキマーで洗浄した容器１０５からサンプリングした液体藻類培養物１１０の１００×倍率の顕微鏡画像を示す。図１１Ａ中の細胞はナンノクロロプシス微細藻類細胞であり、汚染物質は検出できなかったので、汚染物質の観察される兆候はなかった。結果として、図１１Ａで示されるナンノクロロプシス微細藻類細胞は、図１１Ｂおよび１１Ｃで示される凝固し、汚染された細胞と比較して、ガス交換、光の受容、および栄養消費のための増加した表面積を有し得る。
【００７３】
図１１Ｂは、ＲＫ−２収集容器１４０で集められた材料の上部から集められた液体藻類培養物１１０の１００×倍率顕微鏡画像を示す。図１１Ｂは、固体、凝固した微細藻類細胞、および望まれないシアノバクテリアなどの汚染物質を示す。図１１Ｃは、高密度沈殿物を含むＲＫ−２収集容器１４０中に集められた材料の底部から集められた液体藻類培養物１１０の１００×倍率顕微鏡画像を示す。この材料も、固体、凝固した微細藻類細胞、および望まれないシアノバクテリアなどの汚染物質を含む。
【００７４】
実施例８
ＲＫ−２システムからのモデルＲＫ１０ＡＣ−ＰＦの別の試用では、ナンノクロロプシス微細藻類を１２１．９２ｃｍ×１２１．９２ｃｍ（４’×４’）４６リットルフラットパネル光バイオリアクター（総容積１８４Ｌ）中で培養が汚染されるまで増殖させた。液体藻類培養物１１０を除去し、撹拌のために通気しながら１８４Ｌの容器１０５中に入れた。二重０．６３５ｃｍ（１／４”）空気吸入口を約１０７ＬＰＭ（６４３４．５ｌｐｈ）の空気で全開にした。ベンチュリ送水ポンプは液体藻類培養物１１０にＲＫ−２中を２０，４３９Ｌｐｈ（５３１５ガロン／時）で通過させ得る。垂直チャンバー１３０の容積は７２．１Ｌであった。垂直チャンバー１３０中の液体藻類培養物１１０の滞留時間は４０．３秒で、約１．７分のターンオーバー速度であった。液体藻類培養物１１０の総ターンオーバー数は６０分で約６０．７であった。
【００７５】
液体藻類培養物１１０中の粒子は、当初約２０％汚染および８０％ナンノクロロプシス微細藻類であった。液体藻類培養物１１０をＲＫ−２に約６０．７回通過させる約６０分のＲＫ−２使用後、汚染は６％減少して全粒子の１４％になった。汚染は、ナンノクロロプシスの寸法範囲（２〜８ｕｍ）外の細胞であると見なされた。
【００７６】
流体の連続流中の粒子のデジタル画像による粒子寸法分析のための自動ＦｌｏｗＣＡＭ（登録商標）装置は、直径２〜８ミクロンの粒子を「正常」と見なすように設定した。ＦｌｏｗＣＡＭ（登録商標）装置はこの範囲外の全ての粒子を汚染と見なし、全粒子の１４％の汚染レベルを示した。実施例６の顕微鏡画像におけるように、液体藻類培養物１１０をスキマーに６０分間通した後、容器１０５からの液体藻類培養物１１０の試料は、汚染物質の兆候のないナンノクロロプシス微細藻類細胞を示した（図示せず）。ＲＫ−２収集容器１４０から集められた液体藻類培養物１１０の顕微鏡画像は、固体、凝固した微細藻類細胞、および望まれないシアノバクテリアを示した（図示せず）。
【００７７】
本発明の様々な態様による１つの実施形態において、汚染物質除去システム１００を、塩水を含む液体藻類培養物１１０とともに使用することができる。塩水適用での汚染物質除去システム１００の使用は、有機化合物が廃棄物に分解する前に液体藻類培養物１１０から有機化合物を除去することができる。いくつかの実施形態において、有機化合物の除去は、液体藻類培養物１１０の酸化還元電位を改善し得る。液体藻類培養物１１０の酸化還元電位は様々な生物地球化学的反応、例えば元素間の表面電荷を調節することができ、表面環境の酸化還元状態を特性化することができる。酸化還元電位は、液体藻類培養物１１０の水中の電気化学ポテンシャルを測定することによって決定することができる。
【００７８】
様々な実施形態において、汚染物質除去システム１００を２以上、２〜１０、または２〜１００以上の平行藻類増殖システムで使用することができ、一方、相互接続管、バルブ、および制御装置を使用して、複数の増殖システムを各汚染物質除去システム１００によって洗浄して、必要とされるユニットの数を減少させることができるように、容器１０５間の流れを断続的に切り替える。
【００７９】
本発明の様々な実施を他の装置とあわせて使用して、液体藻類培養物１１０の精製を促進し得る、および／または主要な型の藻類の増殖を促進し得る。いくつかの実施形態において、汚染物質除去システム１００を、液体藻類培養物１１０の汚染物質除去および処理の異なる方法を適用する、流体が連通した一連の装置とともに使用することができる。以下で開示されるのは、液体藻類培養物１１０から汚染物質を除去するために構成された汚染物質除去システム１００を含み得る多くの例示的非限定的実施形態である。記載される汚染物質除去システム１００の実施形態は、汚染物質除去システム１００の成分の異なる順序での代替的配置、および／または汚染物質除去システム１００の１以上の成分の除去を包含することが意図され、ここで、結果として得られるシステムは依然として開示された例の結果と実質的に類似した結果を達成する。
【００８０】
本発明の様々な実施形態において、容器１０５への帰還路を、戻り管１５０に連結させて、液体藻類培養物１１０を容器１０５へ汚染物質除去システム１００から戻す、および／または別の装置へさらなる濾過収集および／または他の加工のために運ぶことができる。例示的実施形態において、戻り管１５０は、戻り管１５０の長さに沿って配置された光源を含み得、これは、容器１０５（または別の装置）へ戻る液体藻類培養物１１０中の藻類を、それが容器１０５へ戻る間に光合成有効放射（ＰＡＲ）に暴露し得る。光源は、限定されるものではないが、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。戻り管１５０は、空気、二酸化炭素、またはオゾンなどのガスを液体藻類培養物１１０中にそれが容器１０５へ戻る間に導入するために、ガス注入器、またはガスを液体藻類培養物１１０中に導入するための他の装置も含み得る。
【００８１】
１つの実施形態において、戻り管１５０は、微細藻類を収集するために液体藻類培養物１１０を装置へ運び得る。たとえば、戻り管１５０を、フィルター、電気分離、遠心分離機（循環流もしくは螺旋流およびハイドロクロンを含む）または液体藻類培養物１１０中の微細藻類および／またはシアノバクテリアから増殖培地を分離するために重力を使用する沈降チャンバーなどの収集装置と連結してもよい。１つの実施形態において、収集装置は電気脱水ドラムフィルターならびに／または微細藻類および／もしくはシアノバクテリアを増殖培地または増殖培地中に排出された生成物から分離するための他の装置（複数可）であり得る。１つの実施形態において、分離された微細藻類を持続的増殖のために容器１０５に戻してもよい。たとえば、産物を排出するシアノバクテリアの培養物は、増殖培地中の炭素化合物および／または化学物質の蓄積からマイナスの影響を受ける可能性がある。単離された産物を排出するシアノバクテリアは、新鮮な増殖培地または既存の液体藻類培養物１１０に添加される場合、増殖し続ける可能性がある。いくつかの実施形態において、単離された産物を排出するか、または産物を蓄積する微細藻類および／もしくはシアノバクテリアをさらに加工して、植物化学物質、化学物質、脂質、油、炭化水素、および／またはバイオ燃料などの標的産物を得ることができる。別の実施形態において、微細藻類から分離される増殖培地をさらに加工して、微細藻類から排出された化合物を単離することができる。たとえば、遠心分離機などの収集装置から除去された増殖培地をさらに精製して、産物を排出するシアノバクテリアによって排出される産物を単離することができる。
【００８２】
本発明の様々な実施形態において、汚染物質除去システム１００に流入する液体藻類培養物１１０の流量、液体藻類培養物１１０中に注入されるガスの流量または速度、液体藻類培養物１１０中に注入するガスの種類および／または収集容器１４０からの汚染物質除去速度を制御するための自動制御装置システムとして用いることができる１以上のセンサーおよび制御装置システムに、汚染物質除去システム１００を連結することができる。
【００８３】
本発明の様々な態様によるいくつかの実施形態において、汚染物質除去システム１００と組み合わせて使用することができる汚染物質除去および流体処理の方法および装置は、限定されるものではないが：凝固剤および凝集剤を液体藻類培養物１１０中に注入して、それによって水からさらに効率的に除去するために液体藻類培養物１１０中で凝固した藻類または綿状藻類を生じさせることができるように構成された装置；細胞凝集を増加または減少させるためのｐＨの操作；液体藻類培養物１１０内のある寸法の粒子だけにフィルターを通過させるための開口部を有する膜または媒体を含む機械的濾過装置；溶液に電界を適用して、電気的引力によって液体藻類培養物１１０中の固体粒子から水を遠ざける帯電電極を含む電気脱水装置；露光によって生物を破壊する特定の波長の光を提供する装置を含む紫外線（ＵＶ）光殺菌装置；液体藻類培養物１１０内のある寸法および種類の粒子のみに多孔性炭素を通過させるための、多孔質炭素または他の吸着剤（ａｄｓｏｒｂａｎｔ）または多孔質材料、例えばゼオライト、クレイ、シリケート（例えばシリカゲル）などを含む活性炭フィルター；および物質の密度に基づいて液体藻類培養物１１０内の物質を分離するために加速度を適用するように構成された遠心分離機を含み得る。
【００８４】
たとえば、フィルターケーキ、選択膜、中空繊維膜、帯電フィルターなどを利用したメッシュをはじめとする任意の従来の構成のフィルターを使用することができる。さらに、任意の従来の遠心分離器具または重力もしくは求心力に基づく他の固体／液体分離。従来の汚染物質粒子に付着する物質でコーティングした固相を利用するなど、液体中の粒子を分離および／または除去するための他の種類の技術を用いることができる。
【００８５】
図２に関して、本発明の例示的実施形態２００において、汚染物質除去システム１００を、容器１０５、凝固剤および／または凝集剤２０５を液体藻類培養物１１０中に導入するための装置、ＵＶ殺菌装置２１０、および活性炭フィルター２１５とあわせて実施することができる。液体藻類培養物１１０が容器１０５から凝固および凝集装置２０５を通って流動し得るように、容器１０５を凝固剤凝集装置２０５に連結することができる。汚染物質除去システム１００は、液体藻類培養物１１０を凝固および凝集装置２０５から受容するように構成することができ、そして収集するために液体藻類培養物１１０または藻類の一部を除去することを可能にし得る。凝固および凝集装置２０５は、液体藻類培養物１１０の簡便な分離のために汚染物質粒子をあわせて凝集させることができるカチオン性および／またはアニオン性粒子を含み得る化学物質（凝集剤）の導入の少なくとも１つであり得る。凝固および凝集装置２０５はまた、液体藻類培養物１１０の急速な混合を提供して、塊の形成を促進してもよい。
【００８６】
ＵＶ殺菌装置２１０は、液体藻類培養物１１０の少なくとも一部を汚染物質除去システム１００から受容して、液体藻類培養物１１０をＵＶ放射に露光するように構成することができる。活性炭フィルターは、ＵＶ殺菌装置２１０からＵＶ放射に暴露された液体藻類培養物１１０を受容するように構成することができる。藻類培養物の持続的増殖のため、および／または収集目的で、液体藻類培養物１１０を容器１０５へ戻すために、活性炭フィルター２１５を容器１０５に流体接続することができる。
【００８７】
図３に関して、本発明の別の例示的実施形態３００において、汚染物質除去システム１００を容器１０５、電気脱水ドラムフィルター３０５または類似の脱水／濃縮装置、ＵＶ殺菌装置２１０、および活性炭フィルター２１５とあわせて実施することができる。電気脱水ドラムフィルター３０５は、液体藻類培養物１１０を容器１０５から受容するように構成することができる。汚染物質除去システム１００は、少なくとも部分的に精製された液体藻類培養物１１０を電気脱水ドラムフィルター３０５から受容するように構成することができ、収集のために液体藻類培養物１１０または藻類の一部の除去を可能にすることができる。ＵＶ殺菌装置２１０は、液体藻類培養物１１０の少なくとも一部を汚染物質除去システム１００から受容して、液体藻類培養物１１０をＵＶ放射に暴露するように構成することができる。活性炭フィルター２１５は、ＵＶ殺菌装置２１０からのＵＶ放射に暴露された液体藻類培養物１１０を受容するように構成することができる。活性炭フィルター２１５は、藻類培養物の持続的増殖のため、および／または収集目的で、液体藻類培養物１１０を容器１０５に戻すために容器１０５に流体接続することができる。
【００８８】
図４に関して、本発明のさらなる例示的実施形態４００において、汚染物質除去システム１００を、容器１０５、機械的濾過装置４０５または類似の分離のための沈降チャンバー、遠心分離機４１０、ＵＶ殺菌装置２１０、および活性炭フィルター２１５とあわせて実施することができる。汚染物質除去システム１００は、液体藻類培養物１１０を容器１０５から受容するように構成することができる。機械的濾過装置４０５は、液体藻類培養物１１０を汚染物質除去システム１００から受容するように構成することができる。遠心分離機４１０は、液体藻類培養物１１０の一部を機械的濾過装置４０５または沈降チャンバーから受容し、収集のために液体藻類培養物１１０または藻類の一部を除去することを可能にするように構成することができる。ＵＶ殺菌装置２１０は、液体藻類培養物１１０の少なくとも一部を機械的濾過装置４０５および遠心分離機４１０の両方から受容するように構成することができる。活性炭フィルター２１５は、ＵＶ殺菌装置２１０からのＵＶ放射に暴露した液体藻類培養物１１０を受容するように構成することができる。活性炭フィルター２１５は、藻類培養物の持続的増殖のため、および／または収集目的で液体藻類培養物１１０を容器１０５に戻すために容器１０５に流体接続することができる。
【００８９】
図５に関して、本発明のさらに別の例示的実施形態５００において、汚染物質除去システム１００は、容器１０５、機械的濾過装置４０５、遠心分離機４１０、ＵＶ殺菌装置２１０、および活性炭フィルター２１５とあわせて実施することができる。機械的濾過装置４０５は、液体藻類培養物１１０を容器１０５から受容するように構成することができる。遠心分離機４１０は、液体藻類培養物１１０の一部を機械的濾過装置４０５から受容し、そして収集のために藻類の一部の除去を可能にするように構成することができる。汚染物質除去システム１００は、液体藻類培養物１１０を機械的濾過器具４０５および／または遠心分離機４１０から受容するように構成することができる。ＵＶ殺菌装置２１０は、液体藻類培養物１１０の少なくとも一部を汚染除去システム１００から受容するように構成することができる。活性炭フィルター２１５は、ＵＶ殺菌装置２１０からのＵＶ放射に暴露された液体藻類培養物１１０を受容するように構成することができる。活性炭フィルター２１５は、藻類培養物の持続的増殖のため、および／または収集目的で、液体藻類培養物１１０を容器１０５へ戻すために容器１０５に流体接続することができる。
【００９０】
図６は、本発明の様々な態様（６００）による汚染物質除去システム１００の操作の例示的方法を典型的に説明する。汚染物質除去システム１００の操作は、液体藻類培養物１１０と接触し得るように、容器１０５に注入管１１５を連結することを含み得る（６０５）。汚染物質除去システム１００は、液体藻類培養物１１０を容器１０５から注入管１１５（６１０）中へ受容し得る。汚染物質除去システム１００は、液体藻類培養物１１０を注入管１１５からポンプ１２０へ、あらかじめ選択された流量を使用してポンプ注入することができる。汚染物質除去システム１００はガスを液体藻類培養物１１０中に、あらかじめ選択されたガス流量を使用して注入して、ガスを液体藻類培養物１１０と混合して気泡を発生させることができ（６１５）、気泡および液体藻類培養物１１０を混合して、ガスおよび液体培養物混合物１２５を形成することができる（６２０）。ガスおよび液体培養物混合物１２５は垂直チャンバー１３０の第１末端中へ受容され、汚染物質を含む泡１３５を発生し得る。泡１３５は垂直チャンバーの第１末端から第２末端１３０へ移動し得る。泡１３５を収集容器１４０（６２５）中に集めることができ、この場合、ガスおよび液体培養物混合物からの泡の分離および収集は微細藻類および／またはシアノバクテリアの増殖速度を改善し得る。液体藻類培養物１１０中の主要な型の藻類の少なくとも８０％を保持しつつ、汚染物質を含む泡１３５を液体藻類培養物１１０から除去することができる（６３０）。主要な型の藻類の継続的増殖および／または収集を目的として、精製された液体藻類培養物１１０を、排出管１４５および／または戻り管１５０を通って容器１０５に戻すことができる（６３５）。
【００９１】
前記開示の汚染物質除去システムを、藻類培養物および増殖培地を含む流体から汚染物質を除去するために、本明細書中で開示される例示的方法で使用することができる。方法は、収集目的で水産養殖において主要な型の藻類を増殖させ、流体中の主要な型の藻類の少なくとも８０％を保持しつつ、流体から汚染物質除去システムの成分で汚染物質を除去するために、そして汚染物質除去システムを出る流体を藻類培養容器に戻すために構成された容器から流体を受容する汚染物質除去システムを含み得る。汚染物質除去システムは、少なくとも前記開示の汚染物質除去システム１００を含み得、流体から汚染物質を除去するために前記開示のシステムまたはシステム成分のいずれかを含み得る。方法は、流体または藻類の一部を藻類収集のために汚染物質除去システムの成分から除去するさらなるステップをさらに含み得る。方法はまた、自動センサーおよび制御システムによる、汚染物質除去システム中への流体の流量、ガス注入速度、注入されるガスの種類、および汚染物質除去速度を含む汚染物質除去システムの制御態様のさらなるステップもさらに含み得る。
汚染物質除去システムに関して前記開示のように、方法は、藻類培養容器からの流体の一部を処理して、例えば容器に流入する藻類から流体の１００％までを処理するなど、所望のレベルの汚染物質除去を達成することができる。いくつかの実施形態において、方法は、流体を、たとえば限定されるものではないが抽出および／または収集などのその後のプロセスのために、例えば限定されるものではないが、淡水、新鮮な培地、溶媒、または前処理溶液などの洗浄液で処理するステップをさらに含み得る。
【００９２】
汚染物質を除去するための方法の１つの例示的実施形態において、ナンノクロロプシス微細藻類をＶ−トラフ増殖容器内の塩水培地中で増殖させてもよい。藻類培養物含有流体の一部をＶ−トラフから汚染物質除去システムへ流入またはポンプ注入し、ここで前記流体を注入ガス、たとえば空気；二酸化炭素、またはオゾンと約１〜５０ｓｃｆｍで混合してもよい。流体およびガス混合物を垂直水チャンバー中に移すことができ、この中で、気泡に吸着された気泡および粒子が垂直水チャンバーの最上部まで上昇し、流体からの汚染物質を多く含む泡を発生させる可能性がある。流体は汚染物質除去システム中を約１〜４５ｇｐｍで流動し得る。泡は収集トート中に集まり得、そして汚染物質除去システムから除去され得る。汚染物質除去システムに侵入したナンノクロロプシス微細藻類の８０％以上を含む残存する流体は、アウトレットおよび／または戻り管を通って垂直水チャンバーから流出し得、そしてＶ−トラフ増殖容器に再循環され、藻類培養物と再結合し得る。
いくつかの実施形態において、方法は、藻類培養物を含有する流体を、前記開示の例示的システムで記載されるように汚染物質除去システムに流入する前に、さらなる加工、収集、処理または分離プロセスもしくは装置、たとえば限定されるものではないが、凝固、凝集、ｐＨ操作、濾過、脱水、ＵＶ殺菌、および／または遠心分離に供することをさらに含み得る。いくつかの実施形態において、方法は、藻類培養物培地流体を前記開示の例示的システムで記載されるような汚染物質除去システムから流出した後にさらなる加工、収集、処理または分離プロセスもしくは装置、たとえば限定されるものではないが、凝固、凝集を引き起こす化学物質または条件の添加、ｐＨ操作、濾過、脱水、ＵＶ殺菌、および／または遠心分離に供することをさらに含み得る。さらなる実施形態において、方法は、汚染物質除去システムに侵入する前後のさらなるプロセスの組み合わせを含む。
【００９３】
微細藻類培養物が微細藻類細胞および汚染物質を含む、容器１０５中の液体藻類培養物１１０の増殖速度を増加させるための方法の１つの例示的実施形態において、方法は、汚染物質除去システム１００を、液体藻類培養物１１０を含む容器１０５に連結させることを含み、この場合、微細藻類細胞の増殖速度は次第に減速し；汚染物質除去システム１００による容器中の液体藻類培養物１１０を加工し、ここで、汚染物質の少なくとも一部は加工中に除去し；そして加工した液体藻類培養物１１０の少なくとも一部を容器１０５に２４時間中少なくとも１０回戻し、ここで、容器に戻した液体藻類培養物１１０の部分は少なくとも５％の微細藻類細胞の増殖速度の増加を示す。１つの実施形態において、容器１０５中の液体藻類培養物１１０の増殖速度の増加のための方法は、泡分画による汚染物質を除去することができる。汚染物質除去システム１００はガスを液体藻類培養物１１０中に約１ＬＰＭ〜約１０，０００，０００ＬＰＭの流量で注入することができる。汚染物質除去システム１００を通る液体藻類培養物１１０の流量は約１ＬＰＭ〜約１，０００，０００ＬＰＭであり得る。
【００９４】
液体藻類培養物１１０が微細藻類細胞および汚染物質を含む、容器１０５中の生存率を改善するための方法の１つの例示的実施形態において、方法は、汚染物質除去システム１００を、液体藻類培養物１１０を含む容器１０５に連結し（ここで、微細藻類細胞の増殖速度は次第に減速する）；容器中の液体藻類培養物１１０を汚染物質除去システム１００によって加工し（ここで、汚染物質の少なくとも一部を加工中に除去する）；そして加工した液体藻類培養物１１０の少なくとも一部を容器１０５に、２４時間で少なくとも１０回戻す（ここで、容器１０５に戻される液体藻類培養物１１０の部分は、加工しない液体藻類培養物１１０の寿命と比較して、少なくとも５日の液体藻類培養物１１０の寿命の増加を示す）ことを含む。１つの実施形態において、容器１０５中の液体藻類培養物１１０の増殖速度を増加させるための方法は、泡分画によって汚染物質を除去し得る。汚染物質除去システム１００は、約１ＬＰＭ〜約１０，０００，０００ＬＰＭの流量で液体藻類培養物１１０中にガスを注入することができる。汚染物質除去システム１００を通る液体藻類培養物１１０の流量は、約１ＬＰＭ〜約１，０００，０００ＬＰＭであり得る。
【００９５】
汚染物質除去システムは、生物学的リアクターシステム中のガス移動のためにも利用することができる。汚染物質除去システムは、酸素（またはリアクターシステム中の任意の他の種類のガス）を除去および／または添加することができ、システムの空気／水界面を横切るガス移動を増加させることができる。いくつかの実施形態において、汚染物質除去システムは、光栄養生物学的培養を含む密閉光バイオリアクターシステムからの酸素の除去のために利用することができる。酸素を、他の共生成物において利用するための汚染物質除去システムを通る垂直チャンバー中のガスおよび液体培養物混合物流として、またはエネルギー源として集めるかまたは収集することができ、他の実施形態では、汚染物質除去システムを、ガス注入により混合栄養性または従属栄養性リアクターシステムに酸素を添加するために利用することができる。混合栄養性および従属栄養性生物学的培養は、光栄養培養が二酸化炭素および光を、酸素を産生するためのエネルギー源として利用し、一方、混合栄養性および従属栄養性培養は、炭素基質および酸素を、二酸化炭素を産生するためのエネルギー源として利用する点で光栄養生物学的培養とは異なる。空気、純粋な酸素またはミックスを汚染物質除去システム中に注入して、混合栄養性または従属栄養性システムに戻る生物学的培養に酸素を添加することができる。
【００９６】
普遍的汚染除去システムは、ガス移動、汚染除去、および藻類培養物の収集の効果を最大にするように設計し、構築することができる。汚染除去システムのデザインは、意図される適用または適用の組み合わせについてカスタマイズすることができる。実質的に垂直なチャンバーの高さおよび直径／幅−深さは、空気−水表面でのガス移動交換および滞留時間を増加させるような寸法にすることができる。汚染除去システム中の液体の滞留時間およびガス速度を調節して、ガス移動速度を増加または減少させることができる。ガス速度を調節して、ガス移動速度を増加または減少させることができる。ガス速度、水流量、汚染除去システム内の滞留時間、および実質的に垂直なチャンバーの表面積対容積比（直径／幅−深さおよび高さ）を調節して、システム内のガス移動を増加または減少させることができる。
【００９７】
１つの非限定的例示的実施形態において、管状の密閉光バイオリアクターシステムは、生物学的リアクターシステムからの特定のガス（この例では酸素）の添加または除去のための寸法にし、動作される汚染除去システムを有し得る。密閉光バイオリアクター中で、酸素濃度は飽和（３００％超）を超えて増加し、これは、増殖させる特定の藻類種に対して抑制性かつ有害であり得る。酸素はある種類のガス移動システムにより除去される必要がある。カスタマイズされた汚染除去システムは、汚染除去システム中への空気注入ならびに垂直チャンバー中の充分な滞留時間および表面／容積比を使用して、酸素を密閉リアクターシステムから除去することができる。汚染除去システムを修飾して、依然として汚染除去および／または収集の効果を維持しつつ、汚染除去システム中のガス移動を増強することができる。ユニットを連続して運転することができるか、または酸素センサーによるフィードバック制御を受けないで運転することができる。ガス速度は、オンオフにすることができるか、または溶存酸素レベルにしたがって調節することができる。密閉した光バイオリアクターシステム中の酸素のガス移動は、藻類培養物の増殖を最適化するために必要である。同じシステム中の酸素および汚染の除去の組み合わせは、光バイオリアクターシステム中の増殖を効率的に増強することができる。調節される設定は、ガス速度、ガスの種類および実質的に垂直なチャンバーの表面積対容積比である。
【００９８】
別の非限定的例示的実施形態において、汚染除去システムは、混合栄養性または従属栄養性リアクターシステム中の液体の溶存酸素含有量を増加させるために最適化することができる。汚染除去システムは空気または純粋な酸素を利用して、液体の溶存酸素含有量を増加させることができる。混合栄養性および従属栄養性リアクターシステム中の２ｍｇ／ｌ未満の酸素レベルは藻類培養物の増殖に対して抑制性かつ有害であり得る。酸素レベルを２ｍｇ／ｌ以上を上回るように維持して、増殖を増強することが必要である。汚染除去システムは、混合栄養性リアクターシステムに酸素を添加し、汚染を除去し、そして水透明度を浄化するためにカスタマイズすることができる。調節される設定は、ガス速度、ガスの種類および実質的に垂直なチャンバーの表面積対容積比である。
【００９９】
第３の非限定的例示的実施形態において、光栄養および混合栄養性両方のリアクターシステムを１つの汚染除去システムと並行して実施することができる。光栄養リアクターシステムは二酸化炭素を隔離して、酸素を産生し、酸素を液体から除去することができ、そして汚染除去システムによって集めることができる。二酸化炭素を、光栄養培養物が汚染除去システムを通って流れる際に光栄養培養物中に注入して、光栄養システム中に溶解した二酸化炭素の量を増加させることができる。汚染除去システムが混合栄養性培養に汚染物質除去システムを通って流させるように切り替えたら、集められた酸素を混合栄養性培養物中に注入して、混合栄養性システム中に溶解した酸素の量を増加させることができる。
【０１００】
第４の非限定的例示的実施形態において、光栄養性および混合栄養性システムはどちらも別の汚染除去システムと並行して実施することができる。光栄養リアクターシステムはＣＯ２を隔離し、そして酸素を産生し、酸素は第１汚染除去システムによって液体からストリップすることができ、そして集めることができる。二酸化炭素はさらに、酸素の代わりに、光栄養リアクターシステム中に溶解した二酸化炭素の量を増加させるために注入することができる。
【０１０１】
光栄養リアクターシステムの第１汚染除去システムによってストリップされ、集められた酸素を、酸素を必要とする混合栄養性リアクターシステムの第２汚染除去システム中に供給することができる。この二重光栄養性／混合栄養性汚染除去システムはさらに、フィードバック制御メカニズム（溶存酸素、二酸化炭素、ｐＨ）およびソレノイドバルブの使用により必要な場合には両システムに関する流れを制御する第３汚染除去システムに連結することもできる。
【０１０２】
前述の記載において、本発明を特定の例示的実施形態を参照して記載した。しかしながら、記載された本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな修飾および変更をなすことができる。説明および図は、限定的であるというよりはむしろ例示的方法でみなされるべきであり、そのような修飾はすべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。したがって、発明の範囲は、前述の単なる具体例によってよりはむしろ記載された一般的な実施形態およびそれらの法的対応物によって決定されるべきである。たとえば、任意の方法またはプロセス実施形態で記載されたステップは、任意の適切な順序で実施することができ、限定されるものではないが、具体例で示されている明確な順序である。さらに、任意のシステム実施形態で記載されている成分および／または要素はさまざまな順列で組み合わせて、本発明と実質的に同じ結果を得ることができ、したがって具体例で記載されている具体的な設定に限定されない。
【０１０３】
利益、他の長所および問題に対する解決策を特定の実施形態に関して前述した。しかしながら、任意の特定の利益、長所または解決策の原因となり得るか、またはさらに顕著になり得る任意の利益、長所、問題に対する解決策または任意の要素は、重要、必要、または必須の特徴または成分と解釈されるべきではない。
【０１０４】
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語、またはそれらの変形は、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、組成、システム、または器具が、記載された要素だけではなく、明確に記載されていないか、またはそのようなプロセス、方法、物品、組成、システム、または器具に固有の要素も含み得るように、非排他的包含を参照することが意図される。本発明の実施で用いられる前述の構造、配置、適用、割合、要素、材料または成分の他の組み合わせおよび／または修飾は、具体的に記載されていないものに加えて、さまざまであり得るか、またはその一般的原則から逸脱することなく、具体的な環境、製造仕様書、デザインパラメータまたは他の操作要件に適応される。
【０１０５】
本発明は、例示的実施形態を参照して上述した。しかしながら本発明の範囲から逸脱することなく例示的実施形態に対して変更および修飾をなすことができる。これらや他の変更または修飾は本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月17日(2013.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器中に増殖培地と、微細藻類およびシアノバクテリアの内の少なくとも１つとを含む液体培養物から汚染物質を除去するためのシステムであって、
ａ．前記液倍培養物中の少なくとも１つの微細藻類およびシアノバクテリアを培養するために構成された前記容器であって、前記容器内に配置されたガスおよび水の界面にオゾンを適用するよう構成された装置を含む、容器と、
ｂ．前記容器に連結し、かつ前記容器から前記液体培養物を受容するように構成された注入管と、
ｃ．前記注入管に連結し、かつ前記システムを通ってあらかじめ選択された液体流量で前記液体培養物を推進するように構成されたポンプと、
ｄ．前記ポンプに連結し、かつ前記液体培養物中にあらかじめ選択されたガス流量でガスを注入するように構成されたガス注入器であって、前記ガスが前記液体培養物と混合して、ガスおよび液体培養物混合物を産生する、ガス注入器と、
ｅ．実質的に垂直なチャンバーであって、前記実質的に垂直なチャンバーの第１末端で前記容器からの前記ガスおよび液体培養物混合物を受容し、かつ前記汚染物質を含む泡を発生させるように構成された前記ポンプに連結し、前記実質的に垂直なチャンバーの下部に位置する前記ガス注入器を有する、チャンバーであって、
前記ガスおよび液体培養物混合物が前記垂直チャンバーの第１末端から前記垂直チャンバーの第２末端へと推進される、実質的に垂直なチャンバーと、
ｆ．前記ガスおよび液体培養物混合物が前記垂直チャンバーの前記第１末端から前記第２末端へと進む際に生じる前記汚染物質を含む泡を分離し、収集するように構成された収集容器であって、
前記ガスおよび液体培養物混合物からの前記泡の分離および収集が、前記少なくとも１つの前記微細藻類および前記シアノバクテリアの増殖速度を改善するか、または寿命を延長する、収集容器と
を含むシステム。
【請求項２】
前記あらかじめ選択された液体流量を調節するように構成されるバルブをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記あらかじめ選択されたガス流量を調節するように構成されるバルブをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ガス注入器が、前記液体培養物中に少なくとも部分的に溶解しないままであって、かつ、気泡を形成するガスを注入するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ガスが、空気、オゾン、窒素、煙道ガス、酸素、および二酸化炭素の内の少なくとも１つであるか、または空気、オゾン、窒素、煙道ガス、酸素、および二酸化炭素の内の少なくとも１つを含有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ガス注入器が、前記ポンプ中の液体培養物中に約０．０１ｍｇ／Ｌ〜約１．０ｍｇ／Ｌ間の濃度で前記オゾンガスを注入するように構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
ガスを、前記実質的に垂直なチャンバーに入れる前に前記容器から前記液体培養物中に注入する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記ポンプが前記注入管から培養培地を受容し、培養培地を前記実質的に垂直なチャンバー中に推進する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記ガス注入器が、ガスを前記実質的に垂直なチャンバーに達する前に前記培養培地中に注入する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ガス注入器がガスを前記ポンプ中に注入する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記実質的に垂直なチャンバーに適用され、前記ガスおよび液体培養物混合物中の生きている汚染物質を殺すように適応される紫外線光殺菌装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ガスおよび液体培養物混合物または前記培養培地中の前記汚染物質の少なくとも一部を除去するためのフィルターをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記フィルターが活性炭フィルターである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記実質的に垂直なチャンバーに連結され、前記実質的に垂直なチャンバー中の前記ガスおよび液体培養物混合物を受容するように構成された排出管をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記排出管が前記容器に連結され、前記ガスおよび液体培養物混合物を前記容器中に戻す、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記排出管が、前記微細藻類または前記シアノバクテリアを前記増殖培地から分離するように構成される収集装置に連結される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記分離された微細藻類または前記シアノバクテリアの少なくとも一部が継続して増殖するために、前記容器または別の容器に戻される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記収集装置が、前記微細藻類または前記シアノバクテリアから排出される産物を回収するようにさらに構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記汚染物質を凝集させるように構成された凝固および凝集装置をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
汚染物質を、容器中の液体培養物から汚染物質除去システムで除去するための方法であって、前記液体培養物が増殖培地、前記汚染物質、ならびに微細藻類およびシアノバクテリアの内の少なくとも１つを含み、
ａ．液体培養物を前記容器から汚染物質除去システムへ移すことであって、前記液体培養物が、前記微細藻類および前記シアノバクテリアの初期の生集合を含むことと、
ｂ．前記汚染物質除去システム中での泡分画によって前記汚染物質の少なくとも一部を除去して、加工された液体培養物を産生し、前記汚染物質の少なくとも一部を前記加工された液体培養物から除去することと、
ｃ．前記汚染物質の少なくとも一部ならびに前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期の生集合の少なくとも一部を含む前記加工された液体培養物の少なくとも一部を、前記容器に戻し、前記液体培養物の増殖速度の上昇または生存率の改善の内の少なくとも１つを得ることと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記汚染物質除去システムが、ガスを前記液体培養物にあらかじめ選択されたガス流量で注入することによって、前記液体培養物中で泡を発生させる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記あらかじめ選択されたガス流量を調節して、前記液体培養物中で前記汚染物質の前記凝集を引き起こす、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも空気、オゾン、または二酸化炭素を含有するガスを添加する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ガスがオゾンガスを含有し、前記液体培養物中に約０．０１ｍｇ／Ｌ〜約１．０ｍｇ／Ｌ間の濃度で注入される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ガスが二酸化炭素であり、前記加工された液体培養物中の前記二酸化炭素を増加させるために充分な濃度で前記液体培養物中に注入される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
紫外線光を前記汚染物質除去システム中の前記液体培養物に暴露して、前記汚染物質を少なくとも部分的に殺菌することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記微細藻類または前記シアノバクテリアによって排出される産物が前記泡から回収される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記汚染物質の少なくとも一部を、前記汚染物質除去システム中の前記液体培養物から濾過することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記汚染物質除去システムを通る前記液体培養物の前記あらかじめ選択された液体流量を調節することによって前記汚染物質を凝集させることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記汚染物質除去システム中の前記液体培養物の少なくとも一部を推進し、前記微細藻類または前記シアノバクテリアを前記液体培養物から分離することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
前記微細藻類または前記シアノバクテリアを収集することをさらに含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記液体培養物から排出される産物を回収することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
前記収集された微細藻類またはシアノバクテリアの少なくとも一部を継続して増殖させるために前記容器に戻すことをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記容器の全体積を前記汚染物質除去システムに２４時間の期間で少なくとも１回通すことによって加工して、前記液体培養物中の前記微細藻類または前記シアノバクテリアの前記増殖速度を少なくとも５％改善する、請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
前記容器の前記全体積を前記汚染物質除去システムに２４時間の期間で少なくとも１回通すことによって加工して、前記液体培養物中の前記微細藻類または前記シアノバクテリアの前記寿命を少なくとも５日増加させる、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
ガスを、容器中の増殖培地ならびに微細藻類およびシアノバクテリアの内の少なくとも１つを含む液体培養物に移すためのシステムであって、
ａ．前記液体培養物を培養するために構成された前記容器であって、前記液体培養物が、第１の増殖速度および第１のガス組成で２０ミクロン未満の寸法の微細藻類およびシアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期の生集合を含む、前記容器と、
ｂ．前記容器に連結し、かつ前記液体培養物を前記容器から受容するように構成された注入管と、
ｃ．前記注入管に連結し、かつ前記液体培養物をあらかじめ選択された液体流量で推進するように構成されたポンプと、
ｄ．前記ポンプに連結し、かつ前記液体培養物中にあらかじめ選択されたガス流量でガスを注入するように構成されたガス注入器であって、前記ガスが前記液体培養物と混合してガスおよび液体培養物混合物を産生する、ガス注入器と、
ｅ．実質的に垂直なチャンバーであって、前記ポンプに連結し、かつ前記実質的に垂直なチャンバーの第１末端で前記液体培養物混合物を受容するように構成されるチャンバーであって、前記ガスおよび液体培養物混合物内のガスを移動させて第２のガス組成を作製し、前記ガスおよび液体培養物混合物が、前記実質的に垂直なチャンバーの第１末端から前記垂直なチャンバーの第２末端へ推進させる際に、前記汚染物質を含む泡を発生させるよう構成され、滞留時間は前記注入管、ポンプおよび実質的に垂直なチャンバー内の前記ガスおよび液体培養物混合物の前記時間分である、チャンバーと、
ｆ．前記垂直チャンバーの第２末端で配置され、前記ガスおよび液体培養物混合物が前記実質的に垂直なチャンバーの前記第１末端から前記第２末端へ移動する際に生じる汚染物質を含む泡を分離し、収集するように構成された収集容器であって、前記ガスおよび液体培養物混合物の少なくとも一部が、前記汚染物質の少なくとも一部と、前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期の生集合の少なくとも一部とを含み、前記第２のガス組成が、前記第１の増殖速度よりも高い速度で継続して増殖するために、前記容器に戻される、収集容器と
を含む、システム。
【請求項３７】
前記ガスおよび液体培養物混合物内の前記ガス移動を増強するために前記滞留時間を増加または減少させるように前記あらかじめ選択された液体流量を適応させる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記ガスおよび液体培養物混合物内の前記ガス移動を増強するように前記あらかじめ選択されたガス流量を適応させる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記容器が、密閉容器であり、前記液体培養物が、光栄養培養における光合成によって酸素を産生する前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つを含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記ガス移動が、前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つにより産生される酸素を前記ガスおよび液体培養物混合物から除去することを含む、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記除去された酸素を微細藻類またはシアノバクテリアの混合栄養性培養物および従属栄養性培養物の内の少なくとも１つを含む液体培養物中に注入する、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記酸素の除去が、前記ガスおよび液体培養物混合物の濃度を飽和未満に減少させる、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記ガスが、空気、オゾン、窒素、煙道ガス、酸素、および二酸化炭素の内の少なくとも１つを含有する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４４】
少なくとも空気または酸素を前記液体培養中に注入して、前記ガスおよび液体培養物混合物の溶存酸素レベルを２ｍｇ／ｌ超まで増加させる、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４４】
前記ガスおよび液体培養物混合物が、二酸化炭素を産生する従属栄養性培養物および混合栄養性培養物の内の少なくとも１つを含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４５】
前記実質的に垂直なチャンバーに連結され、前記実質的に垂直なチャンバー中の前記ガスおよび液体培養物混合物を受容するように構成された排出管をさらに含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４６】
前記排出管が前記容器に連結され、前記ガスおよび液体培養物混合物の少なくとも一部を前記容器中に戻す、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
ガスを容器中の増殖培地および微細藻類またはシアノバクテリアを含む液体培養物に移動させる方法であって、
液体培養物を含む前記容器に注入管を連結することであって、前記液体培養物が、前記第１の増殖速度および第１のガス組成で増殖する２０ミクロン未満の微細藻類およびシアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期の生集合を含むことと、
前記容器から前記注入管内に前記液体培養物を受容することと、
あらかじめ選択された液体流量で、前記注入管から実質的に垂直なチャンバーに前記液体培養物をポンプ注入することと、
あらかじめ選択されたガス流量で前記液体培養物内にガスを注入することであって、前記液体培養物と前記ガスを混合して、ガスおよび液体培養物混合物を作製することと、
実質的に垂直なチャンバーの第１末端内に前記ガスおよび液体培養物混合物を受容することと、
前記実質的に垂直なチャンバーの第１末端から、前記垂直チャンバーの第２末端へ、前記ガスおよび液体培養物混合物を推進することであって、滞留時間は、前記注入管、ポンプおよび実質的に垂直なチャンバー内の前記ガスおよび液体培養物混合物の前記時間分であることと、
前記ガスおよび液体培養物混合物内で泡を作製し、ガスを移動させて、前記ガスおよび液体培養物混合物が、前記実質的に垂直なチャンバーの第１末端から第２末端へ移動する際に、前記第１のガス組成と異なる第２のガス組成を作製することと、
前記垂直なチャンバーの第２末端で継続して前記泡を収集することと、
前記汚染物質の少なくとも一部と、前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期の生集合の少なくとも一部とを含む前記ガスおよび液体培養物混合物の少なくとも一部を、前記容器に戻すことであって、前記微細藻類またはシアノバクテリアの生存率または増殖速度のどちらかが上昇することと
を含む、方法。
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月26日(2014.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体培養物から汚染物質を除去するための方法であって、
液体培養物を含む容器に注入管を連結することであって、前記液体培養物が増殖培地、２０ミクロン未満の寸法の微細藻類およびシアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期の生集合、ならびに汚染物質を含むことと、
前記注入管内に前記容器から前記液体培養物を受容することと、
あらかじめ選択された液体流量を使用して前記注入管からガス注入器に前記液体培養物を移すことと、
あらかじめ選択されたガス流量を使用して前記液体培養物内にガスを注入して、前記ガスを前記液体培養物と混合し、ガスおよび液体培養物混合物を作製することと、
実質的に垂直なチャンバーの第１末端内に前記ガスおよび液体培養物混合物を受容することと、
前記垂直なチャンバーの前記第１末端から前記垂直なチャンバーの第２末端に前記ガス
を推進することと、
前記垂直なチャンバーの前記第１末端から前記第２末端に、前記ガスおよび液体培養物混合物を移す際に少なくとも一部の汚染物質を含む泡を発生させることと、
前記垂直なチャンバーの前記第２末端に配置された収集容器に前記少なくとも一部の汚染物質を含む泡を継続して収集することと、
前記容器に残りのガスおよび液外培地混合物を戻すことであって、前記残りのガスおよび液体培養物混合物が、前記微細藻類およびシアノバクテリアの少なくとも１つの初期の生集合の少なくとも一部の、前記容器からの前記液体培養物よりも少ない汚染物質を含むことと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ガスおよび液体培養物混合物を殺菌するために、前記垂直なチャンバーに紫外線光を適用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスおよび液体培養物混合物中の前記汚染物質の少なくとも一部を濾過することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスおよび液体培養物混合物中の前記汚染物質を凝集させるように、前記あらかじめ選択された流量および前記あらかじめ選択されたガス流量の内の少なくとも１つを調節することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
重力を用いて前記増殖培地から前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つを遠心し、分離するための排出管を連結することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記遠心から前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つを収集することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記増殖培地から前記シアノバクテリアの初期の生集合により排出される産物を単離することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
継続して増殖させるために、前記容器から前記液体培養物よりも少ない汚染物質を含む前記残りのガスおよび液体培養物混合物を戻し、かつ、前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期生集合の少なくとも一部を前記容器に戻すことをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期集合の増殖速度を少なくとも５％改善するために、１日あたり約１０〜約１０００回、汚染物質除去システムを介して、前記容器中の前記液体培養物の全体積を加工することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期集合の増殖速度を少なくとも５％改善するために、１日あたり約１〜約１００回、汚染物質除去システムを介して、前記容器中の前記液体培養物の全体積を加工することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記排出された産物が、脂質、油、炭化水素の内の少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガスが、空気、オゾン、および二酸化炭素の内の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記あらかじめ選択された液体の流量が、約１ｌｐｍ〜約１，０００，０００ｌｐｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記あらかじめ選択された液体の流量が、約１０ｌｐｍ〜約１０，０００ｌｐｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記あらかじめ選択されたガス流量が、約１ＳＬＰＭ〜約１０，０００，０００ＳＬＰＭである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記あらかじめ選択されたガス流量が、約１００ＳＬＰＭ〜約１００，０００ＳＬＰＭである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記微細藻類が、ナンノクロロプシス（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ）またはクロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記シアノバクテリアが、シネコシスティス（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｙｓｔｉｓ）、シネココッカス（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ）、またはアルスロルピラ（Ａｒｔｈｒｏｓｐｉｒａ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記実質的に垂直なチャンバーの第２末端から前記容器に、前記微細藻類および前記シアノバクテリアの内の少なくとも１つの初期の生集合の少なくとも７５％を含む、前記残りのガスおよび液体培養物混合物を戻すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2015503325.tif 000015
2015503325.tif 000016
2015503325.tif 000017