IT202000024127A1

IT202000024127A1 - PLANT FOR THE CAPTURE AND USE OF CO2

Info

Publication number: IT202000024127A1
Application number: IT102020000024127A
Authority: IT
Inventors: Tiziano Zarra; Giuseppina Oliva; Vincenzo Senatore; Vincenzo Belgiorno; Vincenzo Naddeo; Paolo Napodano
Original assignee: Univ Degli Studi Di Salerno
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2022-04-13

Description

IMPIANTO PER LA CATTURA E L'UTILIZZAZIONE DI CO2 PLANT FOR THE CAPTURE AND USE OF CO2

Campo tecnico dell'invenzione Technical field of the invention

La presente invenzione riguarda in generale il settore delle tecnologie cosiddette di carbon capture and utilization (di seguito, CCU), finalizzate alla cattura dell'anidride carbonica (CO2) e all'utilizzazione della stessa. Pi? specificamente, la presente invenzione riguarda un impianto utilizzante un fotobioreattore per la cattura e l'utilizzazione della CO2 mediante processo biologico. The present invention generally relates to the sector of so-called carbon capture and utilization technologies (hereinafter, CCU), aimed at capturing carbon dioxide (CO2) and using it. Pi? specifically, the present invention relates to a plant using a photobioreactor for the capture and utilization of CO2 by means of a biological process.

Stato dell'arte State of art

Negli ultimi anni stanno diventando sempre pi? evidenti i cambiamenti climatici dovuti al continuo incremento della quantit? di gas climalteranti emessi in atmosfera, in particolare di CO2. Alte concentrazioni di gas climalteranti in atmosfera causano l'innalzamento delle temperature medie del pianeta con conseguente crescita della superficie delle terre desertificate, incremento del fenomeno dello scioglimento dei ghiacciai e aumento della frequenza di fenomeni atmosferici estremi, che producono ogni anno danni ingentissimi, oltre a perdite di vite umane. In recent years they are becoming more and more? evident climate change due to the continuous increase in the quantity? of climate-altering gases emitted into the atmosphere, in particular of CO2. High concentrations of climate-altering gases in the atmosphere cause the rise in the average temperatures of the planet with a consequent increase in the surface of desertified lands, an increase in the phenomenon of the melting of glaciers and an increase in the frequency of extreme atmospheric phenomena, which produce enormous damage every year, as well as loss of human life.

I governi di tutto il mondo stanno prendendo sempre pi? coscienza del problema e lavorando a soluzioni a lungo termine per cercare di contrastare i cambiamenti climatici in corso. Ad esempio, nel 2015 alla Conferenza sul clima di Parigi (COP21) ? stato fissato come obiettivo a lungo termine quello di mantenere l'aumento medio della temperatura del pianeta al di sotto di 2?C rispetto ai livelli preindustriali, grazie a un taglio delle emissioni di CO2 fra il 40 e il 70% entro il 2050. Inoltre, l'Unione Europea ha recentemente lanciato il piano ?Green New Deal? avente l'obiettivo di rendere "carbon neutral? il continente europeo entro il 2050. Governments around the world are taking more and more awareness of the problem and working on long-term solutions to try to combat the ongoing climate change. For example, in 2015 at the Paris Climate Conference (COP21) ? A long-term goal has been set to keep the average increase in the planet's temperature below 2°C compared to pre-industrial levels, thanks to a cut in CO2 emissions of between 40 and 70% by 2050. Furthermore , the European Union recently launched the ?Green New Deal? with the goal of making the European continent "carbon neutral" by 2050.

Allo scopo di raggiungere questi obiettivi risulta indispensabile individuare adeguate soluzioni tecnologiche che permettano da un lato di ridurre le emissioni di CO2 in atmosfera e dall'altro di catturare la CO2 emessa in atmosfera. In order to achieve these objectives, it is essential to identify suitable technological solutions which allow, on the one hand, to reduce CO2 emissions into the atmosphere and, on the other, to capture the CO2 emitted into the atmosphere.

A proposito delle tecnologie di cattura del carbonio, esse si distinguono in tecnologie cosiddette CCS (Carbon Capture and Storage), che prevedono lo stoccaggio in formazioni geologiche della CO2 catturata, e in tecnologie cosiddette CCU (Carbon Capture and Utilization), che prevedono invece l'utilizzazione della CO2 catturata. L'approccio CCS ? estremamente costoso, con elevati consumi energetici e, oltretutto, non completamente sicuro. E' certamente pi? virtuoso l'approccio CCU, in base al quale la CO2 catturata non viene immagazzinata, ma utilizzata come elemento chimico per aggiungere valore alla produzione di altri prodotti, quali prodotti chimici, combustibili, carbonati, polimeri, prodotti alimentari e prodotti farmaceutici. With regard to carbon capture technologies, they are divided into so-called CCS (Carbon Capture and Storage) technologies, which provide for the storage in geological formations of the captured CO2, and so-called CCU (Carbon Capture and Utilization) technologies, which instead envisage the utilization of the captured CO2. The CCS approach ? extremely expensive, with high energy consumption and, moreover, not completely safe. It is certainly more the CCU approach is virtuous, according to which the captured CO2 is not stored, but used as a chemical element to add value to the production of other products, such as chemicals, fuels, carbonates, polymers, food products and pharmaceuticals.

Le tecnologie CCU possono sfruttare processi chimico-fisici o processi biologici. La tecnologia CCU oggetto della presente invenzione sfrutta questi secondi e, nello specifico, utilizza fotobioreattori per la crescita di microorganismi fotosintetici, in particolare microalghe. I microorganismi fotosintetici attraverso la fotosintesi utilizzano la CO2 catturata, derivante da fonti antropiche (ad esempio emessa da impianti industriali di ogni genere). La biomassa algale ? poi a sua volta utilizzata per la produzione di bioprodotti, come ad esempio biocarburanti. Nei processi biologici che sfruttano microorganismi fotosintetici, quali microalghe, per la cattura e l'utilizzazione della CO2 una delle fasi pi? dispendiose a livello di consumo energetico ? la fase cosiddetta di ?harvesting?, vale a dire la separazione della fase solida (microalghe) dalla fase liquida. Questa fase ? necessaria nel momento in cui s'intende sfruttare la biomassa algale per la produzione di bioprodotti, quali biocarburanti o altri bioprodotti ad elevato potere aggiunto, al fine di rendere il processo di cattura della CO2 a zero emissioni ed economicamente vantaggioso. Tuttavia, i processi biologici attualmente noti sono tipicamente caratterizzati da elevata instabilit? e sono inoltre particolarmente dispendiosi per via della summenzionata fase di harvesting. CCU technologies can exploit chemical-physical processes or biological processes. The CCU technology object of the present invention exploits these latter and, specifically, uses photobioreactors for the growth of photosynthetic microorganisms, in particular microalgae. Photosynthetic microorganisms use the captured CO2 through photosynthesis, deriving from anthropic sources (for example emitted by industrial plants of all kinds). The algal biomass? then in turn used for the production of bioproducts, such as biofuels. In biological processes that exploit photosynthetic microorganisms, such as microalgae, for the capture and use of CO2, one of the most expensive in terms of energy consumption? the so-called ?harvesting? phase, ie the separation of the solid phase (microalgae) from the liquid phase. This phase ? necessary when it is intended to exploit the algal biomass for the production of bioproducts, such as biofuels or other bioproducts with high added power, in order to make the CO2 capture process zero emissions and economically advantageous. However, currently known biological processes are typically characterized by high instability and they are also particularly expensive due to the aforementioned harvesting step.

Sommario dell'invenzione Summary of the Invention

Scopo della presente invenzione ? dunque fornire un impianto per la cattura e l'utilizzazione della CO2 mediante processo biologico con impiego di microorganismi fotosintetici, che permetta di ovviare a uno o pi? degli inconvenienti della tecnica nota sopra citati, in particolare che sia in grado di eseguire il processo di cattura e utilizzazione della CO2 in modo pi? stabile ed economicamente pi? vantaggioso rispetto alla tecnica nota. Purpose of the present invention? therefore provide a system for the capture and use of CO2 through a biological process with the use of photosynthetic microorganisms, which allows to remedy one or more? of the drawbacks of the prior art mentioned above, in particular that it is able to carry out the process of capturing and using CO2 in a more efficient way. stable and economically more? advantageous with respect to the prior art.

Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie a un impianto avente le caratteristiche specificate nella rivendicazione indipendente 1. Forme di realizzazione preferite dell'impianto secondo la presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. This and other aims are fully achieved according to the present invention thanks to a plant having the characteristics specified in the independent claim 1. Preferred embodiments of the plant according to the present invention are the subject of the dependent claims.

In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di realizzare un impianto per la cattura e l'utilizzazione della CO2 mediante processo biologico con impiego di microorganismi fotosintetici in sospensione in un volume di liquido di coltura, in cui l'impianto comprende: un fotobioreattore contenente una parte prevalente del volume di liquido di coltura dell'impianto, In summary, the invention is based on the idea of realizing a plant for the capture and use of CO2 through a biological process with the use of photosynthetic microorganisms suspended in a volume of culture liquid, in which the plant comprises: a photobioreactor containing a major part of the volume of culture liquid of the plant,

una colonna di adsorbimento contenente la rimanente parte del volume di liquido di coltura dell'impianto, an adsorption column containing the remainder of the culture liquid volume of the plant,

mezzi di ricircolo di liquido per fare ricircolare il liquido di coltura fra il fotobioreattore e la colonna di adsorbimento, liquid recirculation means for recirculating the culture liquid between the photobioreactor and the adsorption column,

mezzi d'insufflazione di gas per insufflare al fondo della colonna di adsorbimento una miscela gassosa da trattare contenente CO2, gas blowing means for blowing a gaseous mixture containing CO2 to be treated to the bottom of the adsorption column,

mezzi di alimentazione di gas interposti fra la colonna di adsorbimento e il fotobioreattore per alimentare il fotobioreattore con la miscela gassosa da trattare in uscita dalla sommit? della colonna di adsorbimento, gas feed means interposed between the adsorption column and the photobioreactor to feed the photobioreactor with the gaseous mixture to be treated leaving the top? of the adsorption column,

mezzi di scarico di gas per l'uscita dal fotobioreattore della miscela gassosa trattata, e mezzi di filtrazione comprendenti una membrana posta all'interno del fotobioreattore per filtrare il liquido di coltura contenuto nel fotobioreattore in modo da separare la fase solida (microorganismi fotosintetici) del liquido di coltura dalla fase liquida. gas discharge means for the outlet of the treated gaseous mixture from the photobioreactor, and filtration means comprising a membrane placed inside the photobioreactor to filter the culture liquid contained in the photobioreactor so as to separate the solid phase (photosynthetic microorganisms) from the culture liquid from the liquid phase.

Grazie all'impiego di mezzi di filtrazione comprendenti una membrana posta all'interno del fotobioreattore, l'impianto secondo l'invenzione consente di integrare nel fotobioreattore le funzioni di cattura della CO2 e di harvesting della biomassa (ad esempio biomassa algale, qualora come microorganismi fotosintetici siano utilizzate microalghe). La biomassa si compatta infatti sotto forma di bio-fouling sulla superficie della membrana, risultando cos? molto facile da raccogliere. Inoltre, la formazione di biofouling sulla membrana garantisce allo stesso tempo un maggiore contatto fra i microorganismi fotosintetici costituenti il bio-fouling e la CO2 disciolta nella fase liquida del liquido di coltura, con conseguente aumento dell'efficacia della cattura della CO2. La contemporaneit? delle fasi di cattura della CO2 e di harvesting della biomassa, nonch? l'elevata efficienza con cui tali fasi possono essere eseguite, rendono l'impianto economicamente sostenibile e dunque adatto a un impiego su larga scala. Thanks to the use of filtration means comprising a membrane located inside the photobioreactor, the plant according to the invention allows the CO2 capture and biomass harvesting functions to be integrated in the photobioreactor (for example algal biomass, if such as microorganisms photosynthetic microalgae are used). In fact, the biomass is compacted in the form of bio-fouling on the surface of the membrane, thus resulting in very easy to collect. Furthermore, the formation of biofouling on the membrane simultaneously ensures greater contact between the photosynthetic microorganisms constituting the biofouling and the CO2 dissolved in the liquid phase of the culture liquid, with a consequent increase in the efficiency of CO2 capture. The contemporaneity? of the CO2 capture and biomass harvesting phases, as well as? the high efficiency with which these phases can be performed make the plant economically sustainable and therefore suitable for large-scale use.

Preferibilmente, il fotobioreattore contiene l'80% del volume di liquido di coltura dell'impianto, mentre la colonna di adsorbimento contiene il rimanente 20%. Preferably, the photobioreactor contains 80% of the culture liquid volume of the plant, while the adsorption column contains the remaining 20%.

Secondo una forma di realizzazione, detti mezzi di ricircolo di liquido includono un primo condotto che collega una parte inferiore della colonna di adsorbimento, vale a dire una parte della colonna di adsorbimento in cui ? presente il liquido di coltura, con il fotobioreattore, un secondo condotto che collega il fotobioreattore con una parte superiore della colonna di adsorbimento, e una pompa posta lungo il secondo condotto per pompare il liquido di coltura dal fotobioreattore alla colonna di adsorbimento. According to an embodiment, said liquid recirculation means includes a first duct connecting a lower part of the adsorption column, i.e. a part of the adsorption column in which ? present the culture liquid, with the photobioreactor, a second conduit connecting the photobioreactor with an upper part of the adsorption column, and a pump placed along the second conduit to pump the culture liquid from the photobioreactor to the adsorption column.

Vantaggiosamente, il primo condotto e/o il secondo condotto di detti mezzi di ricircolo di liquido sono provvisti di valvole di controllo del flusso per controllare il flusso del liquido di coltura attraverso tali condotti. Advantageously, the first duct and/or the second duct of said liquid recirculation means are provided with flow control valves to control the flow of the culture liquid through said ducts.

Preferibilmente, detti mezzi d'insufflazione di gas e/o detti mezzi di alimentazione di gas e/o detti mezzi di scarico di gas sono provvisti di sensori per rilevare la portata di gas. Il fotobioreattore e/o la colonna di adsorbimento sono preferibilmente provvisti di mezzi d'illuminazione a LED atti ad emettere una radiazione luminosa sul liquido di coltura in essi contenuto per favorire le attivit? fotosintetiche. Preferably, said gas insufflation means and/or said gas supply means and/or said gas discharge means are provided with sensors for detecting the gas flow rate. The photobioreactor and/or the adsorption column are preferably provided with LED lighting means able to emit light radiation on the culture liquid contained therein to favor the activities of the adsorption column. photosynthetic.

Secondo una forma di realizzazione, i mezzi di filtrazione comprendono inoltre una pompa per forzare il passaggio del liquido di coltura attraverso la membrana al fine di facilitare la formazione del fouling sulla membrana e aumentare il grado di contatto tra la CO2 disciolta e lo strato di microalghe formatosi sulla membrana. According to one embodiment, the filtration means further comprises a pump for forcing the passage of the culture liquid through the membrane in order to facilitate the formation of fouling on the membrane and to increase the degree of contact between the dissolved CO2 and the microalgae layer formed on the membrane.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a puro scopo esemplificativo e non limitativo. Further characteristics of the present invention will become apparent from the following detailed description, provided by way of non-limiting example only.

Breve descrizione delle figure Brief description of the figures

Nella seguente descrizione dettagliata dell'invenzione verr? fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: In the following detailed description of the invention will come with reference to the figures of the attached drawings, in which:

la figura 1 ? un'illustrazione schematica di un impianto per la cattura e l'utilizzazione di CO2 secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; e figure 1 ? a schematic illustration of a system for capturing and utilizing CO2 according to an embodiment of the present invention; And

la figura 2 ? una vista in esploso, parzialmente in sezione, del fotobioreattore dell'impianto di figura 1. figure 2 ? an exploded view, partially in section, of the photobioreactor of the plant in figure 1.

Descrizione dettagliata di forme preferite di realizzazione Detailed description of preferred embodiments

Si descriver? ora, con riferimento alla figura 1, un esempio di realizzazione di un impianto per la cattura e l'utilizzazione della CO2 mediante processo biologico utilizzante microorganismi fotosintetici, nel presente caso microalghe, in sospensione in un volume di liquido di coltura. Will you describe? now, with reference to figure 1, an embodiment of a plant for the capture and utilization of CO2 by means of a biological process using photosynthetic microorganisms, in the present case microalgae, suspended in a volume of culture liquid.

L'impianto comprende fondamentalmente un fotobioreattore 10, contenente una parte prevalente del suddetto volume di liquido di coltura, e una colonna di adsorbimento 12, contenente la rimanente parte del volume di liquido di coltura. Ad esempio, il fotobioreattore 10 pu? contenere l'80% del volume di liquido di coltura dell'impianto e la colonna di adsorbimento 12 il restante 20%. The plant basically comprises a photobioreactor 10, containing a major part of said culture liquid volume, and an adsorption column 12, containing the remaining part of the culture liquid volume. For example, photobioreactor 10 can contain 80% of the culture liquid volume of the plant and the adsorption column 12 the remaining 20%.

Al fondo della colonna di adsorbimento 12 viene insufflata la miscela gassosa, contenente CO2, da trattare. La miscela gassosa da trattare viene convogliata da un condotto 14, su cui pu? essere previsto un flussometro 16, e viene introdotta al fondo della colonna di adsorbimento 12, preferibilmente tramite una coppia di diffusori metallici (non mostrati, ma comunque di tipo per s? noto), aventi ad esempio forma cilindrica, con porosit? dell'ordine di decimi di micron, ad esempio di 0,2 ?m. The gaseous mixture, containing CO2, to be treated is blown into the bottom of the adsorption column 12. The gaseous mixture to be treated is conveyed by a duct 14, on which it can A flowmeter 16 is provided, and is introduced to the bottom of the adsorption column 12, preferably through a pair of metal diffusers (not shown, but in any case of known type), having for example a cylindrical shape, with porosity? of the order of tenths of a micron, for example of 0.2 ?m.

Per maggiore facilit? di comprensione, nello schema di figura 1 i condotti per il gas sono indicati con linea a tratti, mentre i condotti per il liquido sono indicati con linea continua. La colonna di adsorbimento 12 ha lo scopo di favorire il trasferimento della CO2 dalla miscela gassosa da trattare alla fase liquida e la successiva fissazione della CO2 cos? disciolta ad opera del consorzio di microalghe in sospensione nel liquido di coltura contenuto nella colonna di adsorbimento 12. For greater ease? for understanding, in the diagram of figure 1 the gas ducts are indicated with dotted lines, while the liquid ducts are indicated with a continuous line. The adsorption column 12 has the purpose of facilitating the transfer of the CO2 from the gaseous mixture to be treated to the liquid phase and the subsequent fixation of the CO2 so dissolved by the consortium of microalgae in suspension in the culture liquid contained in the adsorption column 12.

La miscela gassosa in uscita dalla sommit? della colonna di adsorbimento 12 viene insufflata all'interno del fotobioreattore 10 tramite un condotto 18, su cui pu? essere previsto un flussometro 20. In corrispondenza dell'uscita dalla colonna di adsorbimento 12, o in altro punto del condotto 18, ? vantaggiosamente prevista una valvola di controllo del flusso 22 atta a controllare il flusso della miscela gassosa dalla colonna di adsorbimento 12 al fotobioreattore 10. The gaseous mixture coming out of the summit? of the adsorption column 12 is blown inside the photobioreactor 10 through a duct 18, on which it can be provided a flowmeter 20. At the outlet of the adsorption column 12, or at another point of the conduit 18, advantageously provided a flow control valve 22 able to control the flow of the gaseous mixture from the adsorption column 12 to the photobioreactor 10.

La colonna di adsorbimento 12 include un corpo trasparente 24, preferibilmente di forma cilindrica (ad esempio con diametro interno sostanzialmente pari a 0,06 m e altezza sostanzialmente pari a 1,5 m, ma sono naturalmente ipotizzabili dimensioni diverse da quelle qui fornite, da definire opportunamente di volta in volta in funzione della specifica applicazione). Il corpo trasparente 24 ? preferibilmente realizzato in materiale inerte, inodore e non reattivo, quale ad esempio plexiglass o PVC. La colonna di adsorbimento 12 pu? comprendere pi? moduli, in particolate due moduli, collegati l'uno con l'altro e disposti l'uno sull'altro in modo da aumentare l'altezza totale della colonna, e con ci? aumentare il tempo di contatto tra la CO2 e il consorzio di microalghe in sospensione nel liquido di coltura contenuto nella colonna. The adsorption column 12 includes a transparent body 24, preferably of a cylindrical shape (for example with an internal diameter substantially equal to 0.06 m and a height substantially equal to 1.5 m, but different dimensions from those provided here are naturally conceivable, to be defined appropriately from time to time depending on the specific application). The transparent body 24 ? preferably made of inert, odorless and non-reactive material, such as for example plexiglass or PVC. Adsorption column 12 can? understand more modules, in particular two modules, connected to each other and arranged one on top of the other in order to increase the total height of the column, and with this? increase the contact time between the CO2 and the consortium of microalgae suspended in the culture liquid contained in the column.

Fra il fotobioreattore 10 e la colonna di adsorbimento 12 sono inoltre previsti mezzi di ricircolo di liquido per fare ricircolare il liquido di coltura fra questi due componenti dell'impianto. In particolare, tali mezzi di ricircolo di liquido includono un condotto 28 che collega una parte inferiore della colonna di adsorbimento 12, vale a dire una parte della colonna di adsorbimento in cui ? presente il liquido di coltura, con il fotobioreattore 10, un condotto 30 che collega il fotobioreattore 10 con una parte superiore della colonna di adsorbimento 12, e una pompa 32, posta lungo il condotto 30 per pompare il liquido di coltura dal fotobioreattore 10 alla colonna di adsorbimento 12. Vantaggiosamente, il condotto 28 e/o il condotto 30 sono provvisti di valvole di controllo del flusso, rispettivamente indicate con 34 e 36, per controllare il flusso del liquido di coltura attraverso tali condotti. Liquid recirculation means are also provided between the photobioreactor 10 and the adsorption column 12 for recirculating the culture liquid between these two components of the plant. In particular, such liquid recirculation means include a conduit 28 which connects a lower part of the adsorption column 12, i.e. a part of the adsorption column in which ? present the culture liquid, with the photobioreactor 10, a conduit 30 which connects the photobioreactor 10 with an upper part of the adsorption column 12, and a pump 32, placed along the conduit 30 to pump the culture liquid from the photobioreactor 10 to the column adsorption tube 12. Advantageously, the duct 28 and/or the duct 30 are provided with flow control valves, respectively indicated with 34 and 36, to control the flow of the culture liquid through these ducts.

In questo modo, i suddetti mezzi di ricircolo di liquido consentono al liquido di coltura di fluire dalla colonna di adsorbimento 12 al fotobioreattore 10 tramite il condotto 28 e nel verso opposto, cio? dal fotobioreattore 10 alla colonna di adsorbimento 12, tramite il condotto 30. In this way, the aforesaid liquid recirculation means allow the culture liquid to flow from the adsorption column 12 to the photobioreactor 10 through the duct 28 and in the opposite direction, ie. from the photobioreactor 10 to the adsorption column 12, via the duct 30.

Una sorgente d'illuminazione 38, in particolare del tipo a LED, ? prevista in prossimit? del fotobioreattore 10 per emettere una radiazione luminosa sul liquido di coltura contenuto nel fotobioreattore stesso. A light source 38, in particular of the LED type, ? expected near? of the photobioreactor 10 to emit light radiation on the culture liquid contained in the photobioreactor itself.

Con riferimento anche alla figura 2, il fotobioreattore 10 include un corpo trasparente 40, realizzato ad esempio in plexiglass. Preferibilmente, il corpo trasparente 40 ? di forma cilindrica, ad esempio con un diametro interno sostanzialmente pari a 0,29 m, un'altezza sostanzialmente pari a 0,60 m e uno spessore di parete sostanzialmente pari a 0,01 m (ma sono naturalmente ipotizzabili dimensioni diverse da quelle qui fornite, da definire opportunamente di volta in volta in funzione della specifica applicazione). Il corpo trasparente 40 ? chiuso superiormente da un coperchio 42, che ? connesso al corpo trasparente 40 in modo smontabile, ad esempio mediante organi di collegamento filettati 44. Una guarnizione di tenuta 46 ? interposta fra il corpo trasparente 40 e il coperchio 42 in modo da garantire la tenuta fra queste due parti del fotobioreattore 10. With reference also to figure 2, the photobioreactor 10 includes a transparent body 40, made for example of plexiglass. Preferably, the transparent body 40 is cylindrical in shape, for example with an internal diameter substantially equal to 0.29 m, a height substantially equal to 0.60 m and a wall thickness substantially equal to 0.01 m (but dimensions other than those provided here are naturally conceivable , to be appropriately defined from time to time according to the specific application). The transparent body 40 ? closed at the top by a lid 42, which ? connected to the transparent body 40 in a demountable manner, for example by means of threaded connection members 44. A sealing gasket 46 is interposed between the transparent body 40 and the lid 42 so as to guarantee the seal between these two parts of the photobioreactor 10.

Sul coperchio 42 del fotobioreattore 10 ? preferibilmente prevista una connessione rapida 48 per consentire l'introduzione all'interno del fotobioreattore 10 di sonde per il monitoraggio dei principali parametri di funzionamento del fotobioreattore, quali pH e temperatura. Inoltre, il coperchio 42 ? vantaggiosamente provvisto di diffusori metallici 50 e 52 per l'ingresso della miscela gassosa proveniente dalla colonna di adsorbimento 12 tramite il condotto 18, e rispettivamente per l'uscita, tramite un condotto 54 su cui pu? essere previsto un flussometro 56, della miscela gassosa trattata. On the lid 42 of the photobioreactor 10 ? preferably a quick connection 48 is provided to allow the introduction into the photobioreactor 10 of probes for monitoring the main operating parameters of the photobioreactor, such as pH and temperature. Furthermore, the cover 42 ? advantageously provided with metal diffusers 50 and 52 for the inlet of the gaseous mixture coming from the adsorption column 12 through the duct 18, and respectively for the outlet, through a duct 54 on which it can a flowmeter 56 of the gaseous mixture being treated should be provided.

Il fotobioreattore 10 ? vantaggiosamente progettato in modo da garantire l'omogeneit? e la completa miscelazione del liquido di coltura in esso contenuto. A tal fine, nella parte inferiore del fotobioreattore 10 viene, come detto, insufflata la miscela gassosa proveniente dalla colonna di adsorbimento 12, ad esempio tramite almeno un diffusore metallico (non mostrato), in particolare due diffusori metallici, di forma cilindrica e con porosit? dell'ordine di decimi di micron, ad esempio pari a 0,2 ?m. Sul fondo del fotobioreattore 10 ? inoltre preferibilmente prevista una piastra ad agitazione magnetica (non mostrata, ma comunque di tipo per s? noto) per migliorare la miscelazione del liquido di coltura contenuto nel fotobioreattore 10. The photobioreactor 10 ? advantageously designed to ensure homogeneity? and the complete mixing of the culture liquid contained therein. For this purpose, as mentioned, the gaseous mixture coming from the adsorption column 12 is blown into the lower part of the photobioreactor 10, for example through at least one metal diffuser (not shown), in particular two metal diffusers, cylindrical in shape and with porosity ? of the order of tenths of a micron, for example equal to 0.2 ?m. At the bottom of the photobioreactor 10 ? a magnetic stirring plate (not shown, but in any case of a type known per se) is also preferably provided to improve the mixing of the culture liquid contained in the photobioreactor 10.

Secondo l'invenzione, il fotobioreattore 10 ? inoltre provvisto di mezzi di filtrazione comprendenti una membrana 58 posta all'interno del fotobioreattore per filtrare il liquido di coltura in esso contenuto in modo da separare la fase solida (microorganismi fotosintetici) del liquido di coltura dalla fase liquida. La membrana 58 pu? avere forma rettangolare o cilindrica con dimensioni variabili in funzione del volume totale da filtrare, con porosit? da 0,01 ?m a 30 ?m. Considerando le grandezze e i volumi del presente caso specifico, nel caso di membrana rettangolare le dimensioni sono preferibilmente, ma non necessariamente, pari a 0,20 x 0,15 x 0,05 m, mentre nel caso di membrana cilindrica le dimensioni sono preferibilmente, ma non necessariamente, pari a 0,25 x 0,06 m. According to the invention, the photobioreactor 10 is further provided with filtration means comprising a membrane 58 placed inside the photobioreactor to filter the culture liquid contained therein so as to separate the solid phase (photosynthetic microorganisms) of the culture liquid from the liquid phase. The membrane 58 can? have a rectangular or cylindrical shape with variable dimensions according to the total volume to be filtered, with porosity? from 0.01 ?m to 30 ?m. Considering the sizes and volumes of the present specific case, in the case of a rectangular membrane the dimensions are preferably, but not necessarily, equal to 0.20 x 0.15 x 0.05 m, while in the case of a cylindrical membrane the dimensions are preferably but not necessarily, equal to 0.25 x 0.06 m.

Preferibilmente, i summenzionati mezzi di filtrazione comprendono inoltre una pompa 60 per forzare il passaggio del liquido di coltura attraverso la membrana 58 al fine di facilitare la formazione del fouling e aumentare il grado di contatto tra la CO2 disciolta e lo strato di microalghe formatosi sulla membrana. La pompa 60 aspira, tramite un condotto 62, la frazione del liquido di coltura permeata attraverso la membrana 58, e la reimmette nel fotobioreattore 10 tramite un condotto 64. Preferably, the aforementioned filtration means further comprise a pump 60 for forcing the passage of the culture liquid through the membrane 58 in order to facilitate the formation of the fouling and increase the degree of contact between the dissolved CO2 and the layer of microalgae formed on the membrane . The pump 60 sucks, through a duct 62, the fraction of the culture liquid permeated through the membrane 58, and reintroduces it into the photobioreactor 10 through a duct 64.

I mezzi di filtrazione di cui ? dotato il fotobioreattore 10 consentono quindi il trattamento della fase liquida del liquido di coltura grazie al passaggio del liquido di coltura attraverso gli strati di biomassa algale che si creano sulle pareti della membrana 58. La filtrazione del liquido di coltura consente di garantire il mantenimento di condizioni ottimali in termini di pH, ossigeno disciolto e concentrazione di parte solida in sospensione. Contestualmente, la membrana 58 promuove l'harvesting delle microalghe, un processo che ? particolarmente oneroso ma indispensabile per il successivo recupero della biomassa algale. Convenzionalmente, la fase di harvesting avviene separatamente dalla cattura della CO2. Nell'impianto qui proposto, invece, le due fasi vengono implementate simultaneamente, garantendo in tal modo una maggiore resa in termini di abbattimento della CO2 e produzione di biomassa algale, nonch? una riduzione dei costi energetici ed impiantistici. La biomassa algale prodotta pu? dunque essere destinata con molta pi? facilit? e con un costo inferiore ai successivi processi di valorizzazione per la produzione di biocarburanti o bioprodotti ad elevato potere aggiunto, il che consente di ammortizzare i costi di gestione dell'impianto e rendere il processo di cattura e utilizzazione della CO2 economicamente sostenibile. The filtration media of which ? equipped with the photobioreactor 10 therefore allow the treatment of the liquid phase of the culture liquid thanks to the passage of the culture liquid through the layers of algal biomass which are created on the walls of the membrane 58. The filtration of the culture liquid allows to guarantee the maintenance of optimal in terms of pH, dissolved oxygen and concentration of the solid part in suspension. Contextually, membrane 58 promotes the harvesting of microalgae, a process which particularly expensive but indispensable for the subsequent recovery of the algal biomass. Conventionally, the harvesting phase takes place separately from the CO2 capture. In the plant proposed here, however, the two phases are implemented simultaneously, thus ensuring a greater yield in terms of CO2 abatement and algal biomass production, as well as? a reduction in energy and plant costs. The algal biomass produced can therefore be destined with much more? ease? and with a lower cost than subsequent valorisation processes for the production of biofuels or bioproducts with high added power, which makes it possible to amortize the management costs of the plant and make the process of capturing and using CO2 economically sustainable.

La presente invenzione ? stata qui descritta con riferimento a una sua forma preferita di realizzazione. ? da intendersi che possono essere previste altre forme di realizzazione che condividono con quella qui descritta il medesimo nucleo inventivo, come definito dall'ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate. The present invention ? described herein with reference to a preferred embodiment thereof. ? it should be understood that other embodiments may be envisaged which share the same inventive core with the one described herein, as defined by the scope of protection of the claims set forth below.

Claims

1. Plant for the capture and utilization of CO2 by a biological process using photosynthetic microorganisms suspended in a volume of culture liquid, the plant comprising

a photobioreactor (10) containing a major part of the culture liquid volume of the plant,

an adsorption column (12) containing the remainder of the culture liquid volume of the plant,

liquid recirculation means (28, 30, 32) for recirculating the culture liquid between the photobioreactor (10) and the adsorption column (12),

gas blowing means (14) for blowing a gaseous mixture containing CO2 to be treated to the bottom of the adsorption column (12),

gas feed means (18, 22) interposed between the adsorption column (12) and the photobioreactor (10) to feed the photobioreactor (10) with the gaseous mixture to be treated leaving the top? of the adsorption column (12),

gas discharge means (54) for the outlet from the photobioreactor (10) of the treated gaseous mixture, and

filtration means (58, 60, 62, 64) comprising a membrane (58) placed inside the photobioreactor (10) to filter the culture liquid contained in the photobioreactor (10) so as to separate the solid phase of the culture liquid from the liquid phase.

2. Plant according to claim 1, wherein said filtration means (58, 60, 62, 64) further comprise a pump (60) in fluid communication with the photobioreactor (10) to force the passage of the culture liquid through the membrane (58).

3. Plant according to claim 1 or claim 2, wherein said liquid recirculation means (28, 30, 32) include a first duct (28) which connects a lower part of the adsorption column (12) with the photobioreactor ( 10), a second conduit (30) connecting the photobioreactor (10) with an upper part of the adsorption column (12), and a pump (32) placed along said second conduit (30) to pump the culture liquid from the photobioreactor (10) to the adsorption column (12).

4. Plant according to claim 3, wherein said first duct (28) and/or said second duct (30) of said liquid recirculation means (28, 30, 32) are provided with flow control valves (34, 36) to control the flow of culture liquid through such conduit(s) (28, 30).

5. Plant according to any one of the preceding claims, wherein said gas injection means (14) and/or said gas supply means (18) and/or said gas discharge means (54) are provided with sensors (16, 20, 56) to detect the gas flow.

6. Plant according to any one of the preceding claims, wherein the photobioreactor (10) is provided with LED lighting means (38) able to emit light radiation on the culture liquid contained therein.

7. Plant according to any one of the preceding claims, wherein the photobioreactor (10) contains 80% of the culture liquid volume of the plant, while the adsorption column (12) contains the remaining 20%.