STTR Phase I: Self-powered underwater light system for photosynthetic cultures

STTR 第一阶段:用于光合培养的自供电水下照明系统

基本信息

  • 批准号:
    1843399
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-02-01 至 2020-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this project is to transform the culture of photosynthetic aquatic microorganisms. Although microalgae and cyanobacteria have high volumetric productivities, the cultures cannot be too deep, due to restrictions of light penetration. This proposed technology removes the light penetration limit inherent in current technologies. The results of this project will allow the production of medical and food grade biomass in controlled conditions, as the light source will not be connected to the exterior of the culture reactors. This approach will provide the advantages of a fermentation production using phototrophic species, without the need to supply organic carbon. The photosynthetic biomass production makes use of carbon dioxide and light for growth. This project will result in a microalgal/cyanobacterial biomass production in areas where it is not currently feasible and with higher productivity. The increase of the depth of the cultures two, five or more times of what is currently possible, practically reduces the area required for biomass production. A reduction of cost will improve the economic outlook for microalgal-based commodity products, including feed, food, fuels, nutraceuticals and pharmaceuticals and lower the environmental impact.This Small Business Technology Transfer (STTR) Phase I project addresses one of the most significant problems found in achieving the promise of microalgae and cyanobacteria as source of food, fuels and other products is the limitation of light penetration. Most outdoor cultures are limited to less than 60 cm depth. In reactors with artificial light, besides the light penetration high electrical costs limit their use to high value products. This project will result in a light system that takes advantage of the water movement in cultures to generate electricity for LED lights in untethered units that move with the culture. The proposed generator uses methods more efficient and lighter that traditional electromagnetic and piezoelectric generators. The developed energy harvester can be used in other applications such as power for water quality monitoring and other sensing equipment. In this phase, a unit with a miniaturized energy harvester coupled with passive switching, charging, discharging and rectifying modules in the same substrate, in a waterproof casing will be developed. Data proof of the suitability of these units to support photosynthetic microorganisms? biomass production will be obtained. The results will inform further development of the units in a future phase.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目更广泛的影响/商业潜力是改变光合水生微生物的培养。虽然微藻和蓝细菌具有高的体积生产率,但由于光穿透的限制,培养物不能太深。 这种提出的技术消除了现有技术中固有的光穿透限制。该项目的结果将允许在受控条件下生产医疗和食品级生物质,因为光源不会连接到培养反应器的外部。这种方法将提供使用光养物种的发酵生产的优点,而不需要供应有机碳。光合生物质生产利用二氧化碳和光进行生长。该项目将在目前不可行的地区实现微藻/蓝藻生物量生产,并提高生产率。将培养物的深度增加到目前可能的两倍、五倍或更多倍,实际上减少了生物质生产所需的面积。降低成本将改善微藻商品产品的经济前景,包括饲料,食品,燃料,营养保健品和药品,并降低环境影响。这个小企业技术转让(STTR)第一阶段项目解决了在实现微藻和蓝藻作为食品,燃料和其他产品来源的承诺中发现的最重要的问题之一是光穿透的限制。大多数户外养殖仅限于60厘米以下的深度。在具有人造光的反应器中,除了光穿透之外,高电力成本限制了它们在高价值产品中的使用。 该项目将产生一个照明系统,利用文化中的水运动来为随文化移动的无系留单元中的LED灯发电。所提出的发电机使用的方法更有效和更轻,传统的电磁和压电发电机。开发的能量采集器可用于其他应用,如水质监测和其他传感设备的电源。在这一阶段,将开发一种具有小型化能量采集器的单元,该能量采集器与无源开关、充电、放电和整流模块耦合在同一基板中,并位于防水外壳中。数据证明这些单位的适用性,以支持光合微生物?将获得生物质产量。结果将为这些单元在未来阶段的进一步发展提供信息。该奖项反映了NSF的法定使命,并且通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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