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特表2025-503600地熱熱源技術分野を用いたバイオマスのバイオ燃料への変換システム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-02-04
(54)【発明の名称】地熱熱源技術分野を用いたバイオマスのバイオ燃料への変換システム及び方法
(51)【国際特許分類】
C10G 3/00 20060101AFI20250128BHJP
C10G 31/08 20060101ALI20250128BHJP
C10G 31/06 20060101ALI20250128BHJP
【ＦＩ】
C10G3/00 Z
C10G31/08
C10G31/06
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024540813
(86)(22)【出願日】2023-01-05
(85)【翻訳文提出日】2024-08-28
(86)【国際出願番号】 US2023010171
(87)【国際公開番号】W WO2023133180
(87)【国際公開日】2023-07-13
(31)【優先権主張番号】17/570,068
(32)【優先日】2022-01-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/990,032
(32)【優先日】2022-11-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ
２．ＳＷＩＦＴ
３．ＰＹＴＨＯＮ
(71)【出願人】
【識別番号】523384676
【氏名又は名称】プレミアム・オーシャニック・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＰＲＥＭＩＵＭ ＯＣＥＡＮＩＣ ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】４４５ Ｓａｎ Ａｎｔｏｎｉｏ Ｒｏａｄ，Ｓｕｉｔｅ １０５，Ｌｏｓ Ａｌｔｏｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９４０２２ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ボー・ペリー
(72)【発明者】
【氏名】トレイシー・マクシーリー
【テーマコード（参考）】
4H129
【Ｆターム（参考）】
4H129AA01
4H129BA03
4H129BB03
4H129BC12
4H129BC27
4H129CA19
4H129DA03
4H129FA05
4H129NA21
(57)【要約】
バイオマスをバイオ燃料に変換するシステムであって、バイオマス収穫機からバイオマスを受け取り、バイオマスを水熱液化（ＨＴＬ）コンバータに出力し、ＨＴＬコンバータから処理済みバイオマスを受け取るように構成されたバイオマス処理ステーションを含む。システムはバイオマスをバイオマス処理ステーションからＨＴＬコンバータへ輸送し、ＨＴＬコンバータからバイオマス処理ステーションへ処理済みバイオマスを輸送するように構成された導管を含む。ＨＴＬコンバータはバイオマスを処理済みバイオマスに変換するために、地熱熱源からの熱エネルギーをバイオマスに伝達するように構成された熱交換器を含む。また、システムは導管に沿った位置におけるバイオマスの条件を監視し、導管に沿ったコンポーネントの動作を調整して、これにより、導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの条件を調整するように構成されたコントローラも含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイオマスをバイオ燃料に変換するシステムであって、以下を含む、システム：バイオマス処理ステーションであって、バイオマス収穫機から前記バイオマスを受け取り、前記バイオマスを水熱液化（ＨＴＬ）コンバータに出力し、そして、前記ＨＴＬコンバータから処理済みバイオマスを受け取るように構成されたバイオマス処理ステーション；
導管であって、前記バイオマスを前記バイオマス処理ステーションから前記ＨＴＬコンバータへ輸送し、そして、前記処理済みバイオマスを前記ＨＴＬコンバータから前記バイオマス処理ステーションへ輸送するように構成された導管；
前記ＨＴＬコンバータであって、地熱熱源からの熱エネルギーを前記バイオマスに伝達し、前記バイオマスを前記処理済みバイオマスに変換するように構成された熱交換器を含むＨＴＬコンバータ；及び
コントローラであって、前記導管に沿った前記１つ又は複数の位置における前記バイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、前記導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整し、これにより、前記導管に沿った前記１つ又は複数の位置における前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件を調整するように構成されたコントローラ。
【請求項2】
請求項１に記載のシステムであって、前記システムは、前記導管の１つ又は複数のセクションに配置された１つ又は複数のセンサを含み、前記コントローラは、前記１つ又は複数のセンサから前記バイオマスの１つ又は複数の条件に関連付けられたセンサデータを受信することによって、前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件を監視する、システム。
【請求項3】
請求項１又は２のシステムであって、前記バイオマスが藻類を含み、そして、前記処理済みバイオマスがバイオオイルを含み、そして、前記バイオマスを変換することが前記バイオマスのバイオオイルへの解重合を含む、システム。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載のシステムであって、前記コントローラは、前記処理済みバイオマスの収量を最適化するべく、前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件を最適化するために、前記１つ又は複数のコンポーネントの前記動作を調整するように構成される、システム。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載のシステムであって、前記１つ又は複数のコンポーネントが、ポンプ及び流量制御弁のうちの少なくとも１つを含む、システム。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載のシステムであって、前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件が、温度、圧力、流量、触媒濃度、及び前記ＨＴＬコンバータ内の滞留時間のうちの少なくとも１つを含む、システム。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか１項に記載のシステムであって、前記地熱熱源が、火山、火山噴出孔、熱水噴出孔のうちの少なくとも１つを含む、システム。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか１項に記載のシステムであって、前記ＨＴＬコンバータが水域内に存在する、システム。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１項に記載のシステムであって、前記導管の実質的な部分が水域に囲まれている、システム。
【請求項10】
請求項１～９のいずれか１項に記載のシステムであって、バイオマス処理ステーション及びバイオマス収穫機が、水域内で互いに近くに存在している、システム。
【請求項11】
バイオマスをバイオ燃料に変換する方法であって、以下を含む、方法：バイオマス処理ステーションで、バイオマス収穫機から前記バイオマスを受け取る；
前記バイオマス処理ステーションから導管を介して水熱液化（ＨＴＬ）コンバータへ前記バイオマスを輸送する、ここで、前記ＨＴＬコンバータは、前記バイオマス処理ステーションから離れて、且つ、地熱熱源の近くに設置される；
前記地熱熱源からの熱エネルギーを前記バイオマスに伝達し、前記バイオマスを処理済みバイオマスに変換する；
前記導管に沿った１つ又は複数の位置で、前記バイオマスの１つ又は複数の条件を監視する；
前記導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整して、前記導管に沿った前記１つ又は複数の位置における前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件を調整する；及び
前記バイオマス処理ステーションで、前記導管を介して前記ＨＴＬコンバータから前記処理済みバイオマスを受け取る。
【請求項12】
請求項１１に記載の方法であって、前記導管の１つ又は複数のセクションに配置された１つ又は複数のセンサを提供することを含み、前記コントローラは、前記１つ又は複数のセンサから前記バイオマスの１つ又は複数の条件に関連付けられたセンサデータを受信することによって、前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件を監視する、方法。
【請求項13】
請求項１１又は１２の方法であって、前記バイオマスが藻類を含み、そして、前記処理済みバイオマスがバイオオイルを含み、そして、前記バイオマスを変換することが前記バイオマスのバイオオイルへの解重合を含む、方法。
【請求項14】
請求項１１～１３のいずれか１項に記載の方法であって、前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件を最適化して、これにより、前記処理済みバイオマスの生産収量を最適化するために、前記１つ又は複数のコンポーネントの前記動作を調整することを含む、方法。
【請求項15】
請求項１１～１４のいずれか１項に記載の方法であって、前記１つ又は複数のコンポーネントが、ポンプ及び流量制御弁のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項16】
請求項１１～１５のいずれか１項に記載の方法であって、前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件が、温度、圧力、流量、触媒濃度、及び前記ＨＴＬコンバータ内の滞留時間のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項17】
請求項１１～１６のいずれか１項に記載の方法であって、前記地熱熱源が、火山、火山噴出孔、熱水噴出孔のうちの少なくとも１つを含む、方法。
【請求項18】
請求項１１～１７のいずれか１項に記載の方法であって、前記ＨＴＬコンバータを水域内に配置することを含む、方法。
【請求項19】
請求項１１～１８のいずれか１項に記載の方法、前記導管の実質的な部分を水域内に配置することを含む、方法。
【請求項20】
バイオマスをバイオ燃料に変換するシステムであって、以下を含む、システム：バイオマス処理ステーションであって、バイオマス収穫機から前記バイオマスを受け取り、前記バイオマスを水熱液化（ＨＴＬ）コンバータに出力し、そして、前記ＨＴＬコンバータから処理済みバイオマスを受け取るように構成されたバイオマス処理ステーション；
第１の導管であって、前記バイオマスを前記バイオマス処理ステーションから前記ＨＴＬコンバータへ輸送し、そして、前記処理済みバイオマスを前記ＨＴＬコンバータから前記バイオマス処理ステーションへ輸送するように構成された第１の導管；
前記ＨＴＬコンバータであって、前記バイオマスを前記処理済みバイオマスに変換するために、過熱流体から前記バイオマスに熱エネルギーを伝達するように構成された第１の熱交換器を含むＨＴＬコンバータ；
第２の導管であって、地熱熱源近くにある第２の熱交換器から、前記過熱流体を前記ＨＴＬコンバータに輸送するように構成された第２の導管；
前記第２の熱交換器であって、前記地熱熱源からの熱エネルギーを前記過熱流体に伝達するように構成された、第２の熱交換器；並びに
コントローラであって、以下のうちの少なくとも１つを実行するように構成されたコントローラ：ｉ）前記第１の導管に沿った前記１つ又は複数の位置における前記バイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、そして、前記第１の導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整し、これにより、前記第１の導管に沿った前記１つ又は複数の位置における前記バイオマスの前記１つ又は複数の条件を調整すること、及び、ｉｉ）前記第２の導管に沿った１つ又は複数の位置における前記過熱流体の１つ又は複数の条件を監視し、そして、前記第２の導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整し、これにより、前記第２の導管に沿った前記１つ又は複数の位置における前記過熱流体の前記１つ又は複数の条件を調整すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、概して、バイオマスのバイオ燃料への変換に関するものであり、より詳細には、藻類や海藻に基づく地熱バイオ燃料生産に関するものである。
【背景技術】
【0002】
しばしば、第３世代のバイオ燃料と呼ばれる藻類由来の燃料は、サトウキビ及びトウモロコシを含む植物性作物（例えば「第１世代のバイオ燃料」）、及び、植物性又は動物性の廃棄物（例えば「第２世代のバイオ燃料」）に基づく以前のバイオ燃料よりも優れている。
【0003】
藻類バイオ燃料には、従来のシステムに比べてバイオ燃料収量が高いこと、バイオディーゼル、ブタノール、エタノール、及び、ジェット燃料を含む多様なセットの燃料タイプが可能であること、並びに、オープンポンド又はより高度なクローズドループシステムで大規模な藻類培養を展開できることを含む利点がある。藻類からのバイオ燃料生産は、食用作物に適さない土地でも可能であり、藻類バイオ燃料原料作物が食料生産者と競合する懸念を取り除く。
【0004】
藻類に基づくバイオ燃料会社は、化石燃料と競争できる価格で何千万ガロンもの燃料を生産できるようにスケールアップできる藻類を化学工学的に改良しようとして失敗した。藻類からの燃料変換は、一般的に、原料の高濃度の脂質、すなわちバイオ燃料を製造するために抽出可能な脂肪分、含油酸分子に基づいてきた。藻類は、技術や使用する細胞の部位によって、様々なタイプの燃料に変換することができる。藻類バイオマスの脂質、つまり油性の部分は、他の植物油で使用されるのと同様のプロセスを通して、抽出することができ、そして、バイオディーゼルに変換することができ、又は、石油系燃料の代替として製油所で変換することもできる。あるいは、又は、脂質を抽出した後、藻類の炭水化物コンテンツを発酵させてバイオエタノール又はブタノール燃料にすることもできる。
【0005】
バイオ燃料は、典型的には、脱水又は熱水液化によって藻類から生産される。熱水液化は、収穫された湿った藻類を高温高圧、例えば３５０℃（６６２°Ｆ）、３，０００ポンド／平方インチ（２１，０００ｋＰａ）の高温高圧にさらす連続プロセスを実施する。残念なことに、このような高温高圧を発生させるコストは、従来、結果的に得られた藻類に基づくバイオ燃料製品の価値を上回っていた。このような製品には原油が含まれ、原油は、１つ又は複数のアップグレードプロセスを使用して、航空燃料、ガソリン、又は、ディーゼル燃料へとさらに精製することができる。変換プロセスからの他の出力には、クリーンな水、ガス燃料、又は、栄養素（例えば、窒素、リン、及び、カリウムなど）が含まれる。
【0006】
コスト効率が高く、スケーラブルな変換プロセスを開発するための多大な努力にもかかわらず、実用的なバイオ燃料生産システムはまだ実現されていない。脂質抽出のエネルギーバランス、オープンな水環境での適切な生育条件の維持、電力消費、並びに、藻類が大量に十分な速さで光合成するために必要な膨大な量の水、ＣＯ2、及び、肥料に関する技術的な問題が残っている。
【0007】
藻類バイオ燃料生産システムを開発するための研究努力は数多く行われてきたが、既存の生産努力の中で、藻類を十分にスケーラブルでコスト効率の高い方法でバイオ燃料に変換できるものはなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
概要
本出願は、様々な実施態様において、藻類のようなバイオマスをバイオ燃料に変換する際の欠点に対処する。
本出願は、様々な実施態様において、藻類のようなバイオマスをバイオ燃料に変換する際の欠点に対処する。
【0009】
本明細書に記載されるシステム及び方法は、海洋内及び／又は地中の地熱エネルギー源を利用して、湿った藻類及び／又は微細藻類を熱化学的に変換し、「バイオオイル」、「バイオ燃料」、又は「バイオクルード」と呼ばれる液体エネルギーキャリアを、気体、水性及び／又は固体の副産物とともに生産するための効率的な熱水液化（ＨＴＬ）プロセスを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
一態様では、バイオマスをバイオ燃料に変換するシステムは、バイオマス収穫機からバイオマスを受け取り、バイオマスを水熱液化（ＨＴＬ）コンバータに出力し、ＨＴＬコンバータから処理済みバイオマスを受け取るように構成されたバイオマス処理ステーションを含む。システムは、バイオマスをバイオマス処理ステーションからＨＴＬコンバータへ輸送し、処理済みバイオマスをＨＴＬコンバータからバイオマス処理ステーションへ輸送するように構成された導管を含む。ＨＴＬコンバータは、地熱熱源からの熱エネルギーをバイオマスに伝達し、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するように構成された熱交換器を含む。システムは、導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整して、これにより、導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整するように構成されたコントローラをさらに含む。
【0011】
一実施態様では、システムは、導管の１つ又は複数のセクションに配置された１つ又は複数のセンサを含み、１つ又は複数のセンサからバイオマスの１つ又は複数の条件に関連付けられたセンサデータを受信することによって、バイオマスの１つ又は複数の条件をコントローラが監視することを可能にする。バイオマスは藻類を含んでもよく、そして、処理済みバイオマスはバイオオイル、バイオクルード、及び／又は、バイオ燃料を含んでもよい。特定の構成では、バイオマスを処理済みバイオマスに変換することは、バイオマスのバイオオイルへの解重合を含む。コントローラは、処理済みバイオマスの品質及び／又は収量を最適化するべく、バイオマスの１つ又は複数の条件を最適化するために、１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整するように構成されてもよい。１つ又は複数のコンポーネントは、ポンプと流量制御弁の少なくとも一方を含んでもよい。バイオマスの１つ又は複数の条件は、温度、温度変化率、圧力、流量、触媒濃度、及び／又はＨＴＬコンバータ内の滞留時間を含んでもよい。
【0012】
地熱熱源は、火山、火山噴出孔、及び／又は、熱水噴出孔を含んでもよい。HTLコンバータは水域内に存在してもよく、そして、導管の実質的な部分は水域に囲まれてもよい。バイオマス処理ステーションとバイオマス収穫機は、水域内で互いに近くに存在してもよい。
【0013】
別の態様において、バイオマスをバイオ燃料に変換する方法は、以下を含む：バイオマス処理ステーションで、バイオマス収穫機からバイオマスを受け取る；バイオマス処理ステーションから導管を介して水熱液化（ＨＴＬ）コンバータへバイオマスを輸送する、ここで、ＨＴＬコンバータは、バイオマス処理ステーションから離れて、且つ、地熱熱源の近くに設置される；地熱熱源からの熱エネルギーをバイオマスに伝達し、バイオマスを処理済みバイオマスに変換する；導管に沿った１つ又は複数の位置で、バイオマスの１つ又は複数の条件を監視する；導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整して、導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整する；及び、バイオマス処理ステーションにおいて、処理済みバイオマスをＨＴＬコンバータから導管を介して受け取る。
【0014】
さらなる態様において、バイオマスをバイオ燃料に変換するためのシステムは、バイオマス収穫機からバイオマスを受け取り、バイオマスをＨＴＬコンバータに出力し、そして、ＨＴＬコンバータから処理済みバイオマスを受け取るように構成されたバイオマス処理ステーションを含む。システムは、バイオマス処理ステーションからＨＴＬコンバータへバイオマスを輸送し、ＨＴＬコンバータからバイオマス処理ステーションへ処理済みバイオマスを輸送するように構成された第１の導管を含む。ＨＴＬコンバータは、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために、過熱流体からバイオマスに熱エネルギーを伝達するように構成された第１の熱交換器を含む。システムは、地熱熱源近くにある第２の熱交換器から過熱流体をＨＴＬコンバータへ輸送する第２の導管を含む。第２の熱交換器は、地熱熱源から過熱流体へ熱エネルギーを伝達するように構成される。システムは、以下の少なくとも１つを実行するように構成されたコントローラをさらに含む：ｉ）第１の導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、そして、第１の導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整し、これにより、第１の導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整すること、及び、ｉｉ）第２の導管に沿った１つ又は複数の位置における過熱流体の１つ又は複数の条件を監視し、そして、第２の導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整し、これにより、第２の導管に沿った１つ又は複数の位置における過熱流体の１つ又は複数の条件を調整すること。
【0015】
この「概要」の項を含め、本明細書に記載されている特徴のうち２つ以上を組み合わせて、本明細書に具体的に記載されていない実施態様を形成することができる。さらに、本明細書では、藻類又は海藻を生産するバイオリアクタに関するシステム、方法、及び、装置の例に言及することがあるが、このような技術は、他の生物又は生産物を培養するために構成されたバイオリアクタにも同様に適用されてもよい。
【0016】
本明細書に記載されたシステムと方法は、陸上のものを含む任意のバイオマスを精製することができ、そして、プラスチック廃棄物も原料の一部として精製することができる。いくつかの実施態様では、システム及び方法の主な出力には、バイオクルード、バイオ燃料、及び、水素が含まれる。水素の場合、本明細書で説明する実施態様により、炭素化合物の副生成物のセットを得ることができ、これらは隔離したり、又は、例えばコンクリート及びその他の工業材料に応用したりすることができる。従って、プラットフォーム又はプロセスとして、本明細書に記載されているシステム及び方法は、精製システムとしての排出の欠如に基づき、炭素回収・貯留を伴うバイオエネルギー（ＢＥＣＣＳ）のカーボンネガティブ・ソリューションとなる可能性を持っている。様々な実施態様において、本明細書に記載されるシステム及び方法は、処理される材料に応じて、窒素、リン、及び、場合によってはスカンジウムなどの希土類金属、又は他の希土類元素（ＲＥＥ）の範囲を含む他の貴重な材料の副産物を生成することもできる。わずかなパーセンテージだが、１日に１００万トンを処理するのであれば、これは注目に値する。本明細書に記載されたシステム及び方法の他の応用として、材料市場向けの材料、例えばバイオプラスチックを提供する可能性がある。バイオマスとともに廃プラスチックを受け入れる能力を持つ、本明細書で述べる地熱及び／又は水熱液化システム及び方法は、リサイクルソリューションとしても機能する。地熱を利用したＨＴＬ（ＧｅｏＨＴＬ）精製所（例えば、本明細書のシステム及び方法に関連して記載されるもの）は、陸上、海面、海底に設置することもできる。
【0017】
１つ又は複数の実施態様の詳細は、添付図面及び以下の説明に記載されている。その他の特徴及び利点は、本明細書及び図面、ならびに特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
異なる図中の同様の参照数字は、同様の要素を示す。
【0026】
詳細説明
【0027】
本出願は、様々な実施態様において、藻類などのバイオマスをバイオ燃料に変換する際の欠陥に対処する。本出願は、バイオマスのバイオオイルへの解重合を可能にするために地熱熱源を使用することにより、バイオマスからバイオ燃料への変換を効果的かつ効率的に実施する例示的なシステム、方法、及び、装置について記述する。変換プロセスは、温度、温度変化率、圧力、触媒濃度、及び／又はＨＴＬコンバータを通過するバイオマスの流量を制御することを含む、変換中のバイオマスに関連する条件を制御することによって向上させることができ、それによって、変換から得られるバイオオイル及び／又はバイオ燃料の収量を最適化することができる。最適化は、以下によって、さらに強化される可能性がある：バイオマス及び／又はバイオオイルの条件を、材料をＨＴＬコンバータへ、及びＨＴＬコンバータから輸送する導管に沿って、センサを使用して監視し、ＡＩ及び／又はＭＬを使用するコントローラにセンサデータを提供し、センサデータを処理し、そして、様々な変換システムコンポーネントの動作を動的に調整して、導管及び／又はＨＴＬコンバータ内の１つ又は複数の条件を調整すること、ここで、これによって、バイオ燃料の品質及び／又は収量を最適化し、又は、特定の使用のためのバイオ燃料の特徴を最適化する。
【0028】
図１は、例示的なバイオマスからバイオ燃料への変換プロセス１００の図である。変換プロセス１００は、バイオマス成長段階１０２、収穫段階１０４、分画段階１０６、及び水熱液化（ＨＴＬ）段階１０８を含む。バイオマス成長段階１０２において、炭素源（例えば、藻類種子）１１０は、少なくとも光１１２、水１１４、及び栄養素１１６と組み合わされ、例えば光バイオリアクタ内でのバイオマス（例えば、藻類）の成長を促進する。オンショア、クローズドループ、オープン、及び、深海の光バイオリアクタの詳細な説明は、以下に記載されている：米国仮特許出願番号６３／１７２，４０７、名称「Ｐｈｏｔｏｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、２０２１年１２月２９日出願の米国特許出願第１７，５６４，７７９号、名称「Ｐｈｏｔｏｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、２０２１年１２月２９日出願の米国特許出願第１７／５６４，８１４号、名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ Ｐｈｏｔｏｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ」。
【0029】
成長段階１０２でバイオマスが形成されると、バイオマスは例えば光バイオリアクタから収穫される。収穫中、収穫されたバイオマスは、バイオマス材料のサイズを小さくするために、分画段階１０６を介してさらに分画されてもよい。その後、バイオマスはＨＴＬ段階１０８で解重合され、バイオオイル又はバイオ燃料となる。ＨＴＬ段階１０８の副生成物には、バイオマス成長プロセスを強化するためにフィードバック１２４を介してバイオマス成長段階１０２に戻すことができるＣＯ2リッチガスが含まれてもよい。水や栄養分などの他の物質は、より効率的なバイオ燃料生産のために、フィードバック１２６を介してバイオマス成長段階１０２に再循環させてもよい。例えばチャーを含む固体残渣１２０は、段階１０８でバイオ燃料から抽出されてもよい。バイオクルード１２２、バイオ燃料、及び／又は、バイオオイルもまた、貯蔵、使用、又は、燃料としてのさらなる処理のために抽出される。
【0030】
図２は、図３、図４、図５、及び図６のコントローラのようなコンピュータの機能を実行するためのコンピュータシステム２００のブロック図を含む。例示的なコンピュータシステム２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）２０２、メモリ２０４、及び相互接続バス２０６を含む。ＣＰＵ２０２は、コンピュータシステム２００をマルチプロセッサシステムとして構成するために、単一のマイクロプロセッサ又は複数のマイクロプロセッサを含んでもよい。メモリ２０４には、例示的には、メインメモリとリードオンリーメモリが含まれる。また、コンピュータ２００は、例えば、様々なディスクドライブ、テープドライブなどを有するマスストレージデバイス２０８を含む。また、メインメモリ２０４には、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）と高速キャッシュ・メモリも含まれる。動作時、メインメモリ２０４は、ＣＰＵ２０２が実行するための命令とデータの少なくとも一部を格納する。
【0031】
マスストレージ２０８は、ＣＰＵ２０２が使用するデータ及び命令を記憶するための、１つ又は複数の磁気ディスク又はテープドライブ、又は光ディスクドライブ、又はソリッドステートメモリを含んでもよい。マスストレージシステム２０８の少なくとも１つのコンポーネントは、好ましくはディスクドライブ、ソリッドステート、又はテープドライブの形態で、センサーアレイ１１６からのセンサデータを処理し、そして、バイオ燃料変換システム３００、４００、及び５００を制御するためのＡＩ及び／又はＭＬエンジン及び／又はニューラルネットワークを実行するために使用されるデータベースを格納する。ＡＩ及び／又はＭＬエンジンは、ＡＮＮ及び／又はディープラーニングアーキテクチャ（例えば、ディープニューラルネットワーク、ディープビリーフネットワーク、リカレントニューラルネットワーク、及び、畳み込みニューラルネットワークなど）を実装し、導管、ＨＴＬコンバータ、又はシステム３００、４００、５００の他のコンポーネント内の環境条件を動的に調整してもよい。システム３００、４００、５００、６００の自動制御を実現するために、コンピュータ２００は、システム３００、４００、５００の様々なコンポーネント３２２、３２４、３２６、４２４、４２６、４２８、５２４、５２６、及び、５２８、又はシステム６００のコンポーネントに制御信号を送り、システム３００、４００、５００、又は６００のＨＴＬコンバータ内のバイオクルード及び／又はバイオ燃料生産を最適化するために、開、閉、オン、オフ、流量調整、混合速度調整、冷却速度調整のいずれかを行ってもよい。また、マスストレージシステム２０８は、フロッピーディスク（登録商標）、フラッシュドライブ、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＣＤ－ＲＷ、及び変形）、メモリスティック、又は集積回路不揮発性メモリアダプタ（すなわち、ＰＣ－ＭＣＩＡアダプタ）などの様々なポータブルメディア用の１つ又は複数のドライブを含み、コンピュータシステム２００との間でデータ及びコードを入出力してもよい。いくつかの実施態様では、コンピュータ２００及び／又はコントローラ１１８は、ネットワーク２１２のようなデータネットワークを介して複数のバイオリアクタを同時に制御してもよい。コントローラ１１８は、複数のバイオリアクタ間の出力生産及び／又は収量を最適化するために、複数のバイオリアクタ間の動作を調整してもよい。ネットワーク２１２は、クラウドコンピューティング環境における複数のコンピューティングサーバの実装をサポートする、無線、アドホック、及び／又はモバイルネットワークを含んでもよい。様々な環境センサ及び／又は複数のバイオ燃料変換システム、収穫機（例えば、光バイオリアクタ）、及びバイオマス処理ステーション、ならびに／又はこれらのシステムのコンポーネントにサービスを提供するロボットは、例えば、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ－ｏｆ－Ｔｈｉｎｇｓ）対応システム及び／又はデバイスとして、ネットワーク２１２を介して通信可能に接続されてもよい。いくつかの実施態様では、ネットワーク２１２は、コンピュータ２００及び／又はコントローラ１１８が、予測分析を使用して、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）データ及び他のビッグデータを処理し、地理的領域にわたって複数の同時動作バイオリアクタの動作及び制御を調整することによって、複数の光バイオリアクタの動作を調整することを可能にしてもよい。特定の実施態様では、ネットワーク２１２は、例えば、複数のバイオリアクタからのＧＰＳデータの収集を可能にし、ＭＬプログラムを使用して、陸上又は海中でのバイオ燃料生産の安全性及び／又は性能を向上させることができる。
【0032】
コンピュータシステム２００はまた、ネットワーク２１２を介したデータ通信のためのインタフェース２１０及び／又はトランシーバーとして例示的に示される、通信のための１つ又は複数の入出力インタフェースを含んでもよい。データインタフェース２１０は、モデム、イーサネット（登録商標）・カード、又はその他の適切なデータ通信デバイスとしてもよい。コンピュータ１０２の機能を提供するために、データインタフェース２１０は、直接又は別の外部インタフェースを介して、イントラネットやインターネットなどのネットワーク２１２への比較的高速なリンクを提供してもよい。ネットワーク２１２への通信リンクは、例えば、光、有線、又は無線（例えば、衛星又はセルラーネットワーク経由）としてもよい。あるいは、コンピュータシステム２００は、ネットワーク２１２を介してウェブベースの通信が可能なメインフレーム又は他のタイプのホストコンピュータシステムを含んでもよい。コンピュータシステム２００は、ウェブサーバ及び／又はウェブクライアントなどのネットワークアプリケーションを操作するためのソフトウェアを含んでもよい。
【0033】
また、コンピュータシステム２００は、適切な入出力ポートを含んでもよく、これらは、ポータブルデータストレージデバイスとインタフェースしてもよく、又は、コンピュータシステム２００は、プログラミング及び／又はデータ検索目的のローカルユーザインタフェースとして機能するローカルディスプレイ２１６及びキーボード２１４などとの相互接続のために相互接続バス２０６を使用することができる。ディスプレイ２１６及び／又はディスプレイ１２０は、ユーザがディスプレイ２１６の表面の一部に触れることによってシステム２００とのインタフェースを可能にするタッチスクリーン機能を含んでもよい。遠隔操作担当者は、ネットワーク２１２を介して遠隔端末装置からシステムを制御及び／又はプログラミングするために、システム２００と対話してもよい。
【0034】
コンピュータシステム２００は、さまざまなアプリケーション・プログラムを実行してもよく、関連するデータをマスストレージシステム２０８のデータベースに格納してもよい。１つ又は複数のこのようなアプリケーションには、バイオ燃料変換プロセス中にシステム３００、４００、５００、及び、６００の様々なコンポーネントを制御するバイオ燃料変換コントローラ３４４、４５０、５５０、及び、６１２が含まれてもよい。
【0035】
コンピュータシステム２００に含まれるコンポーネントにより、コンピュータシステムをサーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、ネットワーク端末、モバイルコンピューティングデバイスなどとして使用することを可能にしてもよい。上述したように、コンピュータシステム２００は、１つ又は複数の靴底（ｆｏｏｔｗｅａｒ ｓｏｌｅ）の洗浄及び除菌を可能にする１つ又は複数のアプリケーションを含んでもよい。システム２００は、ウェブサーバアプリケーションを実装するソフトウェア及び／又はハードウェアを含むことができる。ウェブサーバアプリケーションには、ＨＴＭＬ、ＸＭＬ、ＷＭＬ、ＳＧＭＬ、ＰＨＰ（ハイパーテキスト・プリプロセッサ）、ＣＧＩ、及び他の言語のソフトウェアが含まれてもよい。
【0036】
本開示の前述の特徴は、システム２００がＵＮＩＸ（登録商標）ワークステーション、Ｗｉｎｄｏｗｓワークステーション、ＬＩＮＵＸ（登録商標）ワークステーション、又は他のタイプのワークステーションを含む場合、システム２００内で動作するソフトウェアコンポーネントとして実現してもよい。限定されるものではないが、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、ＭＡＣ ＯＳ（登録商標）、ＬＩＮＵＸなど、他のオペレーティングシステムを採用してもよい。いくつかの態様において、ソフトウェアは、任意に、Ｃ言語コンピュータプログラム、又は、限定されないが、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、Ｊａｖａ（登録商標）、ＣＳＳ、Ｐｙｔｈｏｎ、ＰＨＰ、Ｒｕｂｙ、Ｃ＋＋、Ｃ、Ｓｈｅｌｌ、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ－Ｃ、Ｇｏ、Ｒ、ＴｅＸ、ＶｉｍＬ、Ｐｅｒｌ、Ｓｃａｌａ、ＣｏｆｆｅｅＳｃｒｉｐｔ、Ｅｍａｃｓ Ｌｉｓｐ、Ｓｗｉｆｔ、Ｆｏｒｔｒａｎ、又はＶｉｓｕａｌ ＢＡＳＩＣを含む任意の高級言語で書かれたコンピュータプログラムとして実装することができる。ＸＭＬ、ＷＭＬ、ＰＨＰなど、特定のスクリプトベースのプログラムが採用されてもよい。システム２００は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を使用してもよい。
【0037】
前述のように、マスストレージ装置２０８はデータベースを含んでもよい。データベースは、市販のＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）Ａｃｃｅｓｓデータベースを含む、任意の適切なデータベースシステムとしてもよく、そして、ローカル又は分散型のデータベースシステムとしてもよい。データベースシステムは、Ｓｙｂａｓｅ及び／又はＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ（登録商標）を実装してもよい。データベースは、ハードディスク・ドライブ、ＲＡＩＤシステム、テープ・ドライブ・システム、フロッピー・ディスケット、又はその他の適切なシステムなど、任意の適切な永続データ・メモリによってサポートされてもよい。システム２００は、システム２００と一体化されたデータベースを含んでもよいが、他の実施態様では、データベース及びマスストレージ装置２０８は外部要素であり得てもよいことを理解されたい。
【0038】
特定の実施態様において、システム２００は、インターネットブラウザプログラムを含んでもよく、及び／又はウェブサーバとして動作するように構成されてもよい。いくつかの構成では、クライアント及び／又はウェブサーバは、クライアント又はサーバプログラムによって使用され得る様々なネットワークプロトコルを認識し、そして、解釈するように構成されてもよい。よく使われるプロトコルには、例えば、ＨＴＴＰ（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＦＴＰ（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、Ｔｅｌｎｅｔ、ＳＳＬ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｓｏｃｋｅｔｓ Ｌａｙｅｒ）、ＴＬＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）などが含まれる。しかし、新しいプロトコルの導入、及び、既存のプロトコルの改訂版の導入は頻繁に行われてもよい。従って、新しいプロトコルや改訂されたプロトコルをサポートするために、サーバ及び／又はクライアントアプリケーションの新しい改訂版が継続的に開発され、そして、リリースされる可能性がある。
【0039】
コンピュータシステム２００は、Ｗｅｂ２．０アプリケーションなどを実行するＷｅｂサーバを含んでもよい。システム２００上で実行されるウェブアプリケーションは、Ｊａｖａサーブレット、ＣＧＩ、ＰＨＰ、又はＡＳＰなどのサーバサイド動的コンテンツ生成メカニズムを使用してもよいが、これらに限定されない。特定の実装では、マッシュアップされたコンテンツは、限定されるものではないが、例えば、無線デバイス上でＪａｖａＳｃｒｉｐｔ及び／又はアプレットを含むクライアントサイドスクリプトを実行するウェブブラウザによって生成されてもよい。
【0040】
特定の実装では、システム２００及び／又はコントローラ１１８は、非同期ローディング及びコンテンツ提示技術を使用する非同期ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ＋ＸＭＬ（Ａｊａｘ）などの技術を採用するアプリケーションを含んでもよい。これらの技術には、スタイル提示のためのＸＨＴＭＬ及びＣＳＳ、ウェブブラウザが公開するドキュメントオブジェクトモデル（ＤＯＭ）ＡＰＩ、ＸＭＬデータの非同期データ交換、ウェブブラウザサイドスクリプティング（例えば、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ）などが含まれてもよいが、これらに限定されるものではない。特定のウェブベースのアプリケーション及びサービスは、サービス指向アクセスプロトコル（ＳＯＡＰ）や表現型状態遷移（ＲＥＳＴ）を含むがこれらに限定されないウェブプロトコルを利用してもよい。ＲＥＳＴはＸＭＬとともにＨＴＴＰを利用してもよい。
【0041】
また、システム２００は、強化されたセキュリティとデータ暗号化を提供してもよい。強化されたセキュリティには、アクセス制御、生体認証、暗号認証、メッセージ完全性チェック、暗号化、デジタル著作権管理サービス、及び／又は他の同様のセキュリティサービスが含まれてもよい。セキュリティには、ＩＰＳＥＣやＩＫＥなどのプロトコルが含まれてもよい。暗号化には、これらに限定されないが、ＤＥＳ、３ＤＥＳ、ＡＥＳ、ＲＳＡ、及び公開鍵又は秘密鍵に基づくスキームが含まれてもよい。
【0042】
図３は、地熱熱源３０２を使ってバイオマスをバイオ燃料に変換するシステム３００を示している。システム３００は、バイオマス収穫機３０６からバイオマスを受け取り、バイオマスをＨＴＬコンバータ３０８に出力するように構成されたバイオマス処理ステーション３０４を含む。処理ステーション３０４はまた、ＨＴＬコンバータ３０８から処理済みバイオマスを受け取る。システム３００は、導管３１０を使用して、バイオマス処理ステーション３０４からＨＴＬコンバータ３０８へバイオマスを輸送し、ＨＴＬコンバータ３０８からバイオマス処理ステーション３０４へ処理済みバイオマスを輸送する。ＨＴＬコンバータ３０８は、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために、地熱熱源３０２からの熱エネルギーを、導管３１０を通して輸送されるバイオマスに伝達するように構成された熱交換器を含む。また、システム３００は、導管３１０に沿った１つ又は複数の位置において、センサ３１４、３１６、３１８、及び３２０を介してバイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、導管３１０に沿った１つ又は複数のコンポーネント３２２、３２４、及び３２６の動作を調整して、それによって導管３１０に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整するように構成されたコントローラ３４４を含む。
【0043】
センサ３１４～３２０によって監視される条件には、限定されるものではないが、温度、温度変化率、圧力、流量、触媒濃度、及び／又はＨＴＬコンバータ３０８内のバイオマスの滞留時間が含まれてもよい。コントローラ３４４は、センサ３１４～３２０のうちの１つ以上からバイオマスの１つ又は複数の条件に関連するセンサデータを受信することによって、バイオマスの１つ又は複数の条件を監視してもよい。バイオマスは藻類を含んでもよく、一方で、処理済みバイオマスはバイオオイル、バイオクルード、及び／又は、バイオ燃料を含んでもよい。バイオマスのバイオ燃料への変換は、バイオマスのバイオオイルへの解重合を含んでもよい。
【0044】
様々な実施態様において、コントローラ３４４は、コンポーネント３２２、３２４、及び３２６のうちの１つ又は複数の動作を調整して、バイオマスの条件を最適化し、そして、それによって、処理済みバイオマスの品質及び／又は収量を最適化するように構成される。コンポーネント３２２及び３２４は、流量調整器（例えばポンプ及び／又は流量制御弁等）を含んでもよい。ポンプは、導管３１０内の流量を調整するための可変速ポンプであってもよい。流量制御弁は、導管３１０の流量を調節するために調節可能であってもよい。熱交換器３２６は、処理済みバイオマス、例えばバイオ燃料が処理ステーション３０４に戻される前に、熱交換器３２６からの出力温度を調節するように、コントローラ３４４によって制御されてもよい。熱交換器３２６は、水入口３２８の深さによって設定された温度で冷却水を受け取ってもよく、そして、導管３１０を介して熱交換器３２６も通過する処理済みバイオマスから熱を抽出するために水を通過させてもよい。熱交換器３２６を通る冷却水の流量は、コントローラ３４４によって制御される流量調整器によって調整されてもよい。その後、加熱された冷却水は、周囲の水域３４０、例えば海洋に排出される。このようにして、処理済みバイオマスの温度は、処理ステーション３０４で処理する前に低下する。図３には示されていないが、コントローラ３４４は、システム３００内のバイオマスの条件を制御することに関連する電気通信を可能にするために、センサ３１４～３２０及びコンポーネント３２２～３２６と、例えば電気導管を介して電気通信を行っている。
【0045】
地熱熱源３０２は、火山、火山噴出孔、又は、熱水噴出孔を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。ＨＴＬコンバータ３０８は、地熱熱源３０２に隣接して示されているが、ＨＴＬコンバータ３０８は、地熱熱源３０２を通って、海底３３６の下の地球３３８内に延びてもよい。ＨＴＬコンバータ３０８は、ソース３０２を通って延びる及び／又はソース３０２の近くを延びる導管３１０の一部分を含んでもよい。ソース３０２に対するＨＴＬコンバータ３０８の位置は、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために必要な熱交換及び温度の所望の量に依存してもよい。ＨＴＬコンバータ３０８は、地熱熱源３０２の領域を通って延びる一本のパイプ（すなわち導管３１０の一部分）を含んでもよい。パイプは、ある部分において、実質的に直線状、Ｕ字状、蛇行状、及び／又は、湾曲状であってもよい。ＨＴＬコンバータ３０８は、導管３１０とインタフェースする共通の入口及び出口を有する複数の平行なパイプ及び／又はキャピラリーを含んでもよい。
【0046】
図３に示されるように、ＨＴＬコンバータ３０８は、海洋などの水域３４０内に存在してもよく、ここで、導管３１０の実質的な部分が水域３４０に囲まれていてもよい。図３は、陸地３２２上の収穫機３０６及びバイオマス処理ステーション３０４を示しているが、バイオマス処理ステーション３０４及びバイオマス収穫機３０６は、水域３４０内で互いに近くに存在してもよい。バイオマス処理ステーション３０４は、水域３４０上の船舶、リグ（ｒｉｇ）、又はプラットフォームに設置してもよい。収穫機３０６は、水域３４０にあり、且つ、システム３００及び／又はステーション３０４の近くに存在している１つ又は複数の光バイオリアクタ又は深海光バイオリアクタを含んでもよい。収穫機３０６は、システム３００及び／又はバイオマス処理ステーション３０４から、約５マイル（約８Ｋｍ）以下、約３マイル（約４．８Ｋｍ）以下、約１マイル（約１．６Ｋｍ）以下、約０．５マイル（約０．８Ｋｍ）以下、約０．２５マイル（約０．４Ｋｍ）以下であってもよい。
【0047】
特定の実施態様では、コントローラ３４４は、バイオ燃料変換システム３００のコンポーネント３２２、３２４、及び、３２６の自動制御を可能にするように構成される。コントローラ３４４は、人工知能（ＡＩ）及び／又は機械学習（ＭＬ）、ニューラルネットワーク、ベイジアンネットワーク、及び／又はファジー論理を実行するプロセッサを含んでもよく、センサ３１４～３１６のうちの１つ以上から受信されたセンサデータを処理し、限定されないが、バイオマス流量、温度、温度変化率、栄養濃度、ｐＨレベル、溶存ガス濃度、及び／又はＨＴＬコンバータ３０８内の滞留時間を含む、システム３００の様々なバイオマスパラメータを制御してもよい。コントローラ３４４は、システム３００、４００、５００、及び６００内のバイオマス及び／又は導管３１０の条件を動的に調整するために、人工ニューラルネットワーク（ＡＮＮ）及び／又はディープラーニングアーキテクチャ（例えば、ディープニューラルネットワーク、ディープビリーフネットワーク、リカレントニューラルネットワーク、及び畳み込みニューラルネットワークなど）を実装してもよい。コントローラ３４４は、教師あり学習、強化学習、及び／又は教師なし学習を実装してもよい。強化学習には、ゲーム理論、制御理論、オペレーションズ・リサーチ、情報理論、及び／又はシミュレーションに基づく最適化が含まれてもよく、システム３００、４００、５００、及び６００内のバイオマス及び／又は導管３１０の条件を動的に調整してもよい。システム３００の生育環境及び／又は変換環境は、マルコフ決定過程（ＭＤＰ）として表してもよい。コントローラ３４４は、複数の変換最適化問題を解決する複数の決定木を作成してもよい。コントローラ３４４は、ベイジアンネットワークを使用して、バイオマスからバイオ燃料への変換プロセスを最適化してもよい。
【0048】
コントローラ３４４は、入力ベクトルを出力ベクトルにマッピングする関数を計算するように訓練された、多層パーセプトロン（ＭＬＰ）、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）、又はディープボルツマンマシン（ＤＢＭ）などの、１つ又は複数のニューラルネットワークを使用してもよい。Ｎ要素の出力ベクトルは、Ｎ個のバイオマス変換設定の確率の推定値を伝えてもよい。いくつかの実装では、コントローラ３４４は、リカレントニューラルネットワーク（ＲＮＮ）を使用し、そのニューロンは、動的な時間的挙動を可能にするために、互いにフィードバック信号を送信する。コントローラ３４４は、長期短期記憶（ＬＳＴＭ）及び／又は階層的時間記憶（ＨＴＭ）と呼ばれる拡張ＲＮＮを使用してもよい。コントローラ３４４は、前述のＡＩアルゴリズムを組み合わせてハイブリッド制御システムを形成してもよい。決定木は、システム３００、４００、５００、又は６００を使用してバイオ燃料を生産するための最適なバイオマス変換構成に関する決定に到達するために、各ノードで１つ又は複数の属性を使用する、及び／又は各ノードでクエリを定式化するために情報理論的尺度を使用することができる決定プロセスを記述する一般的な用語である。
【0049】
いくつかの実施態様での動作において、バイオマス処理ステーション３０４は、バイオマス収穫機３０６からバイオマスを受け取る。導管３１０は、バイオマスをバイオマス処理ステーション３０４からＨＴＬコンバータ３０８に輸送し、ＨＴＬコンバータ３０８は、バイオマス処理ステーション３０４から離れて存在し、且つ、地熱熱源３０２の近くにある。処理ステーション３０４内の１つ又は複数のポンプ、流量調整器３２２、及び又は流量調整器３２４を動作させて、導管３１０を通るバイオマスの輸送を促進することができる。ＨＴＬコンバータ３０８では、熱エネルギーが地熱熱源３０２からバイオマスに伝達され、その結果、バイオマスは処理済みバイオマス、例えばバイオクルードに変換される。コントローラ３４４は、センサ３１４～３２０を介して、導管３１０に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を監視してもよく、そして、センサ３１４～３２０のうちの１つ又は複数から受信したセンサデータに応答して、導管３１０に沿った１つ又は複数のコンポーネント３２２、３２４、及び３２６の動作を調整して、導管３１０に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整してもよい。その後、ＨＴＬコンバータ３０８からの処理済みバイオマスは、導管３１０を介してバイオマス処理ステーション３０４で受け取られる。その後、処理済みバイオマスは、出口３４２を介してバイオマス処理ステーションから貯蔵施設又はさらなる処理施設に排出されてもよい。バイオマス処理ステーションは、燃料精製施設を含んでもよく、又は、燃料精製施設の一部であってもよい。
【0050】
水熱液化（ＨＴＬ）は、湿った（ウェットな）バイオマス及びその他の高分子を、中温・中圧から高温・高圧下で原油に変換するために使用される熱解重合プロセスである。原油は、例えば３３．８～３６．９ＭＪ／ｋｇの低位発熱量と、５～２０重量％の酸素及び再生可能化学物質を含む高エネルギー密度を有してもよい。反応には、生成物の品質と収量を向上させるために、均一系触媒及び／又は不均一系触媒を含めてもよい。バイオマスのような有機物質の炭素と水素は、低粘度で溶解度の高い疎水性化合物に熱化学的に変換することができる。処理条件によっては、バイオ燃料は、船舶及び鉄道を含む大型エンジンに使用したり、又は、ディーゼル、ガソリン、若しくはジェット燃料などの輸送用燃料に改良したりすることができる。
【0051】
水熱液化プロセスでは、バイオマス中の長い炭素鎖分子が熱分解され、酸素がＨ2Ｏ（脱水）とＣＯ2（脱炭酸）の形で除去される。これらの反応により、高Ｈ／Ｃ比のバイオオイルが製造され、ここで、Ｈ／Ｃ＝（ｗｔ％水素／原子ｗｔ水素）／（ｗｔ％炭素／原子ｗｔ炭素）である。水熱液化の典型的な実施態様では、２５０～５５０℃の温度と５～２５ＭＰａの高圧で、触媒に２０～６０分間、動作させるものである。しかし、特定の実施態様では、コントローラ３４４は、処理済みバイオマスのガス又は液体収量を最適化するために、ＨＴＬコンバータ３０８及び／又は導管３１０内の温度を高く又は低く調節してもよい。これらの温度と圧力では、バイオマス中に存在する水は、条件によっては亜臨界又は超臨界となる可能性があり、溶媒、反応剤、及び、触媒として作用し、バイオマスから処理済みバイオマス、例えばバイオオイルへの反応を促進する可能性がある。
【0052】
コントローラ３４４、４５０、５５０、及び６１２は、原料組成、温度及び加熱速度、圧力、流量、溶媒組成、ＨＴＬコンバータ３０８内の滞留時間、及び触媒の組成を含む様々な条件の１つ以上を制御することに基づいて、バイオマスからバイオオイルへの変換パラメータを制御してもよい。いくつかの構成では、コントローラ３４４は、ＨＴＬコンバータ３０８を通るバイオマス流量を制御することによって、ＨＴＬコンバータ３０８内の滞留時間を制御してもよい。例えば、ＨＴＬコンバータ３０８の導管３１０の長さが２００ｍの場合、コントローラ３４４は、ＨＴＬコンバータ３０８を通過するバイオマス流量を１０ｍ／ｍｉｎに設定するように、例えば流量調整器３２２の動作を設定してもよい。この結果、ＨＴＬコンバータ内でのバイオマス滞留時間は２０分となり、これは２００ｍの距離を流量（１０ｍ／分）で割った値に等しい。ＨＴＬコンバータ３０８内のバイオマスの滞留時間は、約６０分以下、４０分以下、２０分以下、１０分以下、５分以下、１分以下としてもよい。コントローラ３４４は、限定されるものではないが、原料、溶媒比、及び、温度などの反応条件に基づいて滞留時間を調整してもよい。特定の実施態様では、滞留時間を最適化することで、さらなる反応を起こさせることなく、バイオマスの完全な解重合を可能にする。
【0053】
ＨＴＬコンバータ３０８内の反応温度は、バイオマスのチャーへの再重合とともに、バイオマスからバイオオイルへの解重合を決定する。理想的な反応温度は使用する原料に依存するが、理想的な温度を超えるとチャー生成の増加、ひいてはガス生成の増加につながり、一方で、理想的な温度より低いと解重合と全体的な製品収量が低下する。様々な実施態様において、コントローラ３４４は、最適なバイオ燃料の品質及び／又は収量を生産するための最適条件を自動的に決定する。
【0054】
また、コントローラ３４４は、ＨＴＬコンバータ３０８におけるバイオマスの加熱速度を制御してもよく、加熱速度が低すぎる場合に支配的になる可能性のある二次反応（これは、チャーの形成につながる可能性がある）の影響を潜在的に制御してもよい。液体のバイオオイルを形成するためには、高い加熱速度が要求されるかもしれないが、コントローラ３４４は、二次反応においてガス生成が有利になる一方で、液体の生成が抑制される閾値加熱速度と温度を設定してもよい。コントローラ３４４は、溶媒の超臨界状態又は亜臨界状態、全体的な反応速度論、及び／又は所望の処理済みバイオマス、例えばバイオ燃料を製造するのに必要なエネルギー入力を決定するために、温度とともに圧力を調節してもよい。
【0055】
水はＨＴＬ反応の触媒として作用するが、バイオマスからバイオ燃料への変換を最適化するために、他の触媒をＨＴＬコンバータ３０８及び／又は導管３１０に添加することができる。システム３００は、ＫＯＨ及びＮａ2ＣＯ3を含む水溶性無機化合物及び塩を有する触媒、並びに／又は炭素、シリカ若しくはアルミナのいずれかに担持されたＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＲｕを用いる遷移金属触媒をＨＴＬコンバータ３０８及び／又は導管３１０内に含んでもよい。これらの触媒を添加すると、例えば、触媒がタンパク質、セルロース、及び、ヘミセルロースをオイルに変換するため、バイオオイルの収量を２０％以上増加させることができる。
【0056】
熱水液化によって製造されるバイオ燃料は、当該バイオ燃料の燃焼時に生成されるネット炭素排出がないという点でカーボンニュートラルである。バイオオイルの生産に使われる藻類は、光合成を用いて成長し、従って、海及び／又は大気から二酸化炭素を消費する。藻類又はその他の植物から生産されたバイオ燃料を燃焼させると、二酸化炭素が大気中に放出される。しかしこれは、藻類又は植物を育てることで消費される二酸化炭素によって、ほぼ完全に相殺される。さらに、水熱液化はクリーンなプロセスであり、アンモニア、ＮＯｘ、又は、ＳＯｘといった有害な化合物を生成しない。その代わり、窒素、硫黄、及び、塩素などのヘテロ原子は、Ｎ2や塩基で中和できる無機酸を含む無害な副生成物に変換される。
【0057】
図４は、地熱熱源４０２を使ってバイオマスをバイオ燃料に変換するシステム４００を示している。しかし、システム４００は、地熱熱源４０２から熱エネルギーをキャプチャするために、第２の導管４１２と熱交換器４３４を使う。導管４１２は、過熱流体を使用して熱エネルギーをＨＴＬコンバータ４０８に伝達し、バイオマスを処理済みバイオマス（例えば、バイオ燃料）に変換する。第２の導管４１２と熱交換器４３４を使用することにより、システム４００は、第２の導管４１２内でＨＴＬコンバータ４０８に輸送される過熱流体の温度を制御することにより、ＨＴＬコンバータ４０８内の温度を制御するように構成される。コントローラ４５０は、流量調整器４３８と温度調整器４４０の動作を制御することにより、導管４１２内の過熱流体の温度及び／又は流量を制御する。流量調整器４３８は、流量調整器３２２と３２４と同様の動作を行ってもよく、そして、これらと同様のコンポーネントを持ってもよい。温度調整器４４０は、熱交換器３２６のような熱交換器を含んでもよく、そして、熱交換器３２６のようなコンポーネントを含んでもよい。コントローラ４５０は、調整器４４０を出て、その後ＨＴＬコンバータ４０８に輸送される過熱流体の温度を制御するために、調整器４４０を通る冷却水の流量を制御してもよい。
【0058】
システム４００は、バイオマス収穫機４０６からバイオマスを受け取り、その後、ＨＴＬコンバータ４０８にバイオマスを出力するように構成されたバイオマス処理ステーション４０４を含む。また、処理ステーション４０４は、ＨＴＬコンバータ４０８から処理済みバイオマスを受け取る。システム４００は、バイオマス処理ステーション４０４からＨＴＬコンバータ４０８へバイオマスを輸送し、ＨＴＬコンバータ４０８からバイオマス処理ステーション４０４へ処理済みバイオマスを輸送するために、第１の導管４１０を使用する。バイオマス処理ステーション４０４は、処理済みバイオマスを、出口４５２を介して、貯蔵施設、及び／又は、さらなる処理のために処理施設に出力することができる。ＨＴＬコンバータ４０８は、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために、導管４１２内の過熱流体から導管４１０を通って輸送されるバイオマスに熱エネルギーを伝達するように構成された熱交換器を含む。過熱流体は、熱交換器４３４を介して地熱熱源４０２によって加熱される。コントローラ４５０は、導管４１０に沿った１つ又は複数の位置において、センサ４１４、４１６、４１８、４２０、及び４２２を介してバイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、そして、導管４１０に沿った１つ又は複数のコンポーネント４２２、４２４、及び４２６の動作を調整して、それによって、導管４１０に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整するように構成される。
【0059】
センサ４１４～４２２によって監視される条件は、限定されるものではないが、温度、温度変化率、圧力、流量、触媒濃度、及び／又はＨＴＬコンバータ４０８内のバイオマスの滞留時間を含んでもよい。コントローラ４５０は、センサ４１４～４２２のうちの１つ以上からバイオマスの１つ又は複数の条件に関連するセンサデータを受信することによって、バイオマスの１つ又は複数の条件を監視してもよい。バイオマスは藻類を含んでもよく、一方で、処理済みバイオマスはバイオオイル、バイオクルード、及び／又は、バイオ燃料を含んでもよい。バイオマスのバイオ燃料への変換は、バイオマスのバイオオイルへの解重合を含んでもよい。
【0060】
様々な実施態様において、コントローラ４５０は、コンポーネント４２４、４２６、及び４２８のうちの１つ又は複数の動作を調整して、バイオマスの条件を最適化し、そして、それによって、処理済みバイオマスの収量を最適化するように構成される。コンポーネント４２４及び４２６は、流量調整器（例えばポンプ及び／又は流量制御弁等）を含んでもよい。ポンプは、導管４１０内の流量を調整するための可変速ポンプであってもよい。流量制御弁は、導管４１０の流量を調節するために調節可能であってもよい。熱交換器４２８は、処理済みバイオマス、例えばバイオ燃料が処理ステーション４０４に戻される前に、熱交換器４２８からの出力温度を調節するように、コントローラ４５０によって制御されてもよい。熱交換器４２８は、水入口４３０の深さによって設定された温度で冷却水を受け取ってもよく、そして、導管４１０を介して熱交換器４２８も通過する処理済みバイオマスから熱を抽出するために水を通過させてもよい。熱交換器４２８を通る冷却水の流量は、コントローラ４５０によって制御される流量調整器によって調整されてもよい。その後、加熱された冷却水は、出口４３２を介して周囲の水域４４２、例えば海洋に排出される。このようにして、処理済みバイオマスの温度は、処理ステーション４０４で処理する前に低下する。図４には示されていないが、コントローラ４５０は、システム４００内のバイオマスの条件を制御することに関連する電気通信を可能にするために、センサ４１４～４２２及び４３６、並びにコンポーネント３２２～３２８及び４３８～４４０と、例えば電気導管を介して電気通信を行っている。
【0061】
様々な実施態様において、コントローラ４５０は、センサ４３６を介して、第２の導管４１２に沿った１つ又は複数の位置における過熱流体の１つ又は複数の状態を監視し、そして、第２の導管４１２に沿った１つ又は複数のコンポーネント４３８及び４４０の動作を調整して、第２の導管４１０に沿った１つ又は複数の位置における過熱流体の１つ又は複数の条件を調整する。導管４１２内の過熱流体の温度を調整することにより、ＨＴＬコンバータ４０８内の温度は、導管４１０内でのバイオマスのバイオ燃料へのより効率的なＨＴＬ変換を促進するために、所望の温度に設定することができる。システム４００の技術的な利点の一つは、地熱熱源４０２からの熱エネルギー出力の変動の可能性に関係なく、ＨＴＬコンバータ４０８内の過熱流体の温度を、より一貫した方法で調整できることである。コントローラ４５０は、システム４００内のバイオ燃料生産を自動的に制御し、そして、最適化するために、システム２００及び３００に関して説明したＡＩアプリケーション及び／又はディープラーニング技術を利用してもよい。
【0062】
図４に示されるように、ＨＴＬコンバータ４０８は、海洋などの水域４４２内に存在してもよく、ここで、導管４１０の実質的な部分が水域４４２に囲まれていてもよい。図４は、陸地４４４上の収穫機４０６及びバイオマス処理ステーション４０４を示しているが、バイオマス処理ステーション４０４及びバイオマス収穫機４０６は、水域４４４内で互いに近くに存在してもよい。バイオマス処理ステーション４０４は、水域４４２上の船舶、リグ、又はプラットフォームに設置してもよい。収穫機４０６は、水域４４２にあり、且つ、システム４００及び／又はステーション４０４に近くに存在している１つ又は複数の光バイオリアクタ又は深海光バイオリアクタを含んでもよい。収穫機４０６は、システム４００及び／又はバイオマス処理ステーション４０４から、約５マイル（約８Ｋｍ）以下、約３マイル（約４．８Ｋｍ）以下、約１マイル（約１．６Ｋｍ）以下、約０．５マイル（約０．８Ｋｍ）以下、約０．２５マイル（約０．４Ｋｍ）以下であってもよい。
【0063】
熱交換器４３４は、地熱熱源４０２に隣接して示されているが、熱交換器４３４は、地熱熱源４０２を通って、海底４４６の下の地球４４８内に延びてもよい。熱交換器４３４は、ソース４０２を通って延びる及び／又はソース４０２の近くを延びる導管４１２の一部分を含んでもよい。ソース４０２に対する熱交換器４３４の位置は、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために必要な熱交換及び温度の所望の量に依存してもよい。熱交換器４３４は、地熱熱源４０２の領域を通って延びる一本のパイプ（すなわち導管４１２の一部分）を含んでもよい。パイプは、ある部分において、実質的に直線状、Ｕ字状、蛇行状、及び／又は、湾曲してもよい。熱交換器４３４は、導管４１２とインタフェースする共通の入口及び出口を有する複数の平行なパイプ及び／又はキャピラリーを含んでもよい。導管４１０及び／又は導管４１２は、タングステン及びチタンの少なくとも一方を含むパイプの１つ又は複数のセクションを有してもよい。
【0064】
いくつかの実施態様では、システム４００は、最大９００℃の温度を放出する地熱源とインタフェースしてもよい。導管４１２は、石油掘削装置で使用される従来の２００ｍｍよりもはるかに大きな直径のパイプを使用してもよい。ある実施態様では、過熱流体は超臨界ＣＯ2（ＳＣＣＯ2）流体を含む。超臨界ＣＯ2は気体と液体の中間の性質を持っている。１００気圧以上の圧力下でも液体のように流動するが、体積密度は温度に反比例するため、液体のように振る舞いながら密度は１０分の１になることができる。従来の強化型地熱システムの温度は、２００℃から３００℃程度と低く動作し、そして、これらの従来のシステムは複雑であるため、実用性は低くなっている。いくつかの実施態様では、システム４００は、例えばＳＣＣＯ2流体を含む、より高温の流体を導管４１２で使用し、それはより効率的な高温地熱動作とバイオマス変換を提供する。いくつかの実施態様では、ＳＣＣＯ2流体の体積密度変化は、導管４１２内の流量が質量流量（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ）を維持しなければならないことを意味し、これは５０℃、２００バールで約０．７８４４ｇ／ｃｃ、５５０℃で０．１２４４ｇ／ｃｃである。
【0065】
図５は、バイオマスをバイオ燃料に変換し、地熱熱源５０２を使って電力を生成するシステム５００を示している。バイオマス処理ステーション５０４を含むことに加えて、システム５００は、電力コンセント５６０を介して電力を出力するように構成された電力タービン５５６及び発電機５５８を含む。発電機５５８を介して生成された電力は、外部負荷に電力を供給するため、及び／又は、システム５００の１つ又は複数のコンポーネントに電力を供給するために使用されてもよい。
【0066】
システム５００は、バイオマス収穫機５０６からバイオマスを受け取り、その後、ＨＴＬコンバータ５０８にバイオマスを出力するように構成されたバイオマス処理ステーション５０４を含む。また、処理ステーション５０４は、ＨＴＬコンバータ５０８から処理済みバイオマスを受け取る。システム５００は、バイオマス処理ステーション５０４からＨＴＬコンバータ５０８にバイオマスを輸送し、そして、ＨＴＬコンバータ５０８からバイオマス処理ステーション５０４に処理済みバイオマスを輸送するために、第１の導管５１０を使用する。バイオマス処理ステーション５０４は、処理済みバイオマスを、出口５５４を介して、貯蔵施設、及び／又は、さらなる処理のために処理施設に出力することができる。ＨＴＬコンバータ５０８は、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために、導管５１２内の過熱流体から導管５１０を通って輸送されるバイオマスに熱エネルギーを伝達するように構成された熱交換器を含む。過熱流体は、熱交換器５３４を介して地熱熱源５０２によって加熱される。コントローラ５５０は、導管５１０に沿った１つ又は複数の位置において、センサ５１４、５１６、５１８、５２０、及び、５２２を介してバイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、導管５１０に沿った１つ又は複数のコンポーネント５２２、５２４、及び５２６の動作を調整して、それによって、導管５１０に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整するように配置される。
【0067】
センサ５１４～５２２によって監視される条件は、限定されるものではないが、温度、温度変化率、圧力、流量、触媒濃度、及び／又はＨＴＬコンバータ５０８内のバイオマスの滞留時間を含んでもよい。コントローラ５５０は、センサ５１４～５２２のうちの１つ以上からバイオマスの１つ又は複数の条件に関連するセンサデータを受信することによって、バイオマスの１つ又は複数の条件を監視してもよい。バイオマスは藻類を含んでもよく、一方で、処理済みバイオマスはバイオオイル、バイオクルード、及び／又は、バイオ燃料を含んでもよい。バイオマスのバイオ燃料への変換は、バイオマスのバイオオイルへの解重合を含んでもよい。
【0068】
様々な実施態様において、コントローラ５５０は、コンポーネント５２４、５２６、及び、５２８のうちの１つ又は複数の動作を調整して、バイオマスの条件を最適化し、そして、それによって、処理済みバイオマスの収量を最適化するように構成される。コンポーネント５２４及び５２６は、流量調整器（例えばポンプ及び／又は流量制御弁等）を含んでもよい。ポンプは、導管５１０内の流量を調整するための可変速ポンプであってもよい。流量制御弁は、導管５１０の流量を調節するために調節可能であってもよい。熱交換器５２８は、処理済みバイオマス、例えばバイオ燃料が処理ステーション５０４に戻される前に、熱交換器５２８からの出力温度を調節するように、コントローラ５５０によって制御されてもよい。熱交換器５２８は、水入口５３０の深さによって設定された温度で冷却水を受け取ってもよく、そして、導管５１０を介して熱交換器５２８も通過する処理済みバイオマスから熱を抽出するために水を通過させてもよい。熱交換器５２８を通る冷却水の流量は、コントローラ５５０によって制御される流量調整器によって調整されてもよい。その後、加熱された冷却水は、出口５３２を介して周囲の水域５６２、例えば海洋に排出される。このようにして、処理済みバイオマスの温度は、処理ステーション５０４で処理する前に低下する。図５には示されていないが、コントローラ５５０は、システム５００内のバイオマスの条件を制御することに関連する電気通信を可能にするために、センサ５１４～５２２、５３６、及び５４２、並びに、コンポーネント５２２～５２８及び５３８～５４０と、例えば電気導管を介して電気通信を行っている。
【0069】
様々な実施態様において、コントローラ５５０は、センサ５３６及び５４２を介して、第２の導管５１２に沿った１つ又は複数の位置における過熱流体の１つ又は複数の条件を監視し、そして、第２の導管５１２に沿った１つ又は複数のコンポーネント５３８及び５４０の動作を調整して、第２の導管５１０に沿った１つ又は複数の位置における過熱流体の１つ又は複数の条件を調整する。導管５１２内の過熱流体の温度を調整することにより、ＨＴＬコンバータ５０８内の温度は、導管５１０内でのバイオマスのバイオ燃料へのより効率的なＨＴＬ変換を促進するために、所望の温度に設定することができる。システム５００の技術的な利点の一つは、地熱熱源５０２からの熱エネルギー出力の変動の可能性に関係なく、ＨＴＬコンバータ５０８内の過熱流体の温度を、より一貫した方法で調整できることである。コントローラ５５０は、システム５００内のバイオ燃料生産を自動的に制御し、そして、最適化するために、システム２００及び３００に関して説明したＡＩアプリケーション及び／又はディープラーニング技術を利用してもよい。導管５１２内の過熱流体は、タービン５５６の駆動にも使用されてもよく、タービン５５６は、順次、発電機５５８でローターを駆動して電力を生成してもよい。
【0070】
図５に示されるように、ＨＴＬコンバータ５０８は、海洋などの水域５６２内に存在してもよく、ここで、導管５１０の実質的な部分が水域５６２に囲まれていてもよい。図５は、陸地５４６上の収穫機５０６及びバイオマス処理ステーション５０４を示しているが、バイオマス処理ステーション５０４及びバイオマス収穫機５０６は、水域５６２内で互いに近くに存在してもよい。バイオマス処理ステーション５０４は、水域５６２上の船舶、リグ、又はプラットフォームに設置してもよい。収穫機５０６は、水域５６２にあり、且つ、システム５００及び／又はステーション５０４に近くに存在している１つ又は複数の光バイオリアクタ又は深海光バイオリアクタを含んでもよい。収穫機５０６は、システム５００及び／又はバイオマス処理ステーション５０４から、約５マイル（約８Ｋｍ）以下、約３マイル（約４．８Ｋｍ）以下、約１マイル（約１．６Ｋｍ）以下、約０．５マイル（約０．８Ｋｍ）以下、約０．２５マイル（約０．４Ｋｍ）以下であってもよい。
【0071】
熱交換器５３４は、地熱熱源５０２に隣接して示されているが、熱交換器５３４は、地熱熱源５０２を通って、海底５４８の下の地球５５２内に延びてもよい。熱交換器５３４は、ソース５０２を通って延びる及び／又はソース５０２の近くを延びる導管５１２の一部分を含んでもよい。ソース５０２に対する熱交換器５３４の位置は、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために必要な熱交換及び温度の所望の量に依存してもよい。熱交換器５３４は、地熱熱源５０２の領域を通って延びる一本のパイプ（すなわち導管５１２の一部分）を含んでもよい。パイプは、ある部分において、実質的に直線状、Ｕ字状、蛇行状、及び／又は、湾曲してもよい。熱交換器５３４は、導管５１２とインタフェースする共通の入口及び出口を有する複数の平行なパイプ及び／又はキャピラリーを含んでもよい。導管５１０及び／又は導管５１２は、タングステン及びチタンの少なくとも一方を含むパイプの１つ又は複数のセクションを有してもよい。
【0072】
いくつかの実施態様では、システム５００は、最大９００℃の温度を放出する地熱源とインタフェースしてもよい。導管５１２は、石油掘削装置で使用される従来の２００ｍｍよりもはるかに大きな直径のパイプを使用してもよい。ある実施態様では、過熱流体は超臨界ＣＯ2（ＳＣＣＯ2）流体を含む。超臨界ＣＯ2は気体と液体の中間の性質を持っている。１００気圧以上の圧力下でも液体のように流動するが、体積密度は温度に反比例するため、液体のように振る舞いながら密度は１０分の１になることができる。従来の強化型地熱システムの温度は、２００℃から３００℃程度と低く動作し、そして、これらの従来のシステムは複雑であるため、実用性は低くなっている。いくつかの実施態様では、システム５００は、例えばＳＣＣＯ2流体を含む、より高温の流体を導管５１２で使用し、それはより効率的な高温地熱動作とバイオマス変換を提供する。いくつかの実施態様では、ＳＣＣＯ2流体の体積密度変化は、導管５１２内の流量が質量流量（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ）を維持しなければならないことを意味し、これは５０℃、２００バールで約０．７８４４ｇ／ｃｃ、５５０℃で０．１２４４ｇ／ｃｃである。
【0073】
図６は、地熱熱源６０２を用いてバイオマスをバイオ燃料に変換する陸上システム６００の切断図である。システム６００は、バイオマス収穫機６０６からバイオマスを受け取り、その後、地球６１６内のＨＴＬコンバータ６０８にバイオマスを出力するように構成されたバイオマス処理ステーション６０４を含む。また、処理ステーション６０４はＨＴＬコンバータ６０８から処理済みバイオマスを受け取る。システム６００は、導管６１０を使用して、バイオマス処理ステーション６０４からＨＴＬコンバータ６０８にバイオマスを輸送し、そして、ＨＴＬコンバータ６０８からバイオマス処理ステーション６０４に処理済みバイオマスを輸送する。ＨＴＬコンバータ６０８は、バイオマスを処理済みバイオマスに変換するために、地熱熱源６０２からの熱エネルギーを、導管６１０を通して輸送されるバイオマスに伝達するように構成された、例えば導管６１０の一部を含む熱交換器を含むことができる。また、システム６００は導管６１０に沿った１つ又は複数の位置におけるセンサを介してバイオマスの１つ又は複数の条件を監視し、そして、導管６１０に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整して、それによって、導管６１０に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整するように構成されたコントローラ６１２を含む。システム６００のセンサ及びコンポーネントは、システム３００、４００、及び５００に関して説明したセンサ及びコンポーネントと同様の方法で構成されてもっよく、及び／又は動作してもよい。いくつかの実施態様では、センサ及び／又はコンポーネントの一部は、バイオマス処理ステーション６０４に存在してもよい。バイオマス処理ステーションは、処理済みバイオマス、例えばバイオ燃料を、貯蔵タンク及び／又はリザーバ６１４に出力してもよく、及び、貯蔵してもよい。
【0074】
図７は、熱源３０２、４０２、及び、５０２のような地熱熱源を使ってバイオマスをバイオ燃料に変換するプロセス７００を示している。プロセス７００は以下を含む：バイオマス処理ステーションで、バイオマス収穫機からバイオマスを受け取る（ステップ７０２）；導管を介してバイオマスをバイオマス処理ステーションから水熱ＨＴＬコンバータに輸送、ＨＴＬコンバータは、バイオマス処理ステーションから離れて位置し、且つ、地熱熱源の近くに配置される（７０４）；地熱熱源からの熱エネルギーをバイオマスに伝達し、バイオマスを処理済みバイオマスに変換する（７０６）；導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を監視する（７０８）；監視された条件に応答して、導管に沿った１つ又は複数のコンポーネントの動作を調整し、導管に沿った１つ又は複数の位置におけるバイオマスの１つ又は複数の条件を調整する（７１０）；及び、バイオマス処理ステーションで、導管を介してＨＴＬコンバータから処理済みバイオマスを受け取る（７１２）。
【0075】
説明した異なる実施態様の要素又はステップを組み合わせて、上記で具体的に記載しなかった他の実施態様を形成することができる。先に説明したシステムやプロセスから要素やステップを省いても、それらの動作又はシステム全般の動作に悪影響を及ぼすことはない。さらに、さまざまな個別の要素又はステップを１つ又は複数の個別の要素又はステップに組み合わせて、本明細書に記載された機能を実行することができる。
【0076】
本明細書に具体的に記載されていない他の実施態様も、以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】