Носитель для выращивания макроводорослей в объеме воды и устройство для подвешивания таких носителей

Изображения

Носитель для выращивания макроводорослей с элементом, обеспеченным для выращивания семян, осажденных на нем, и имеющий элементы для подвешивания в объеме воды. Носитель (11) является пластинкой, выполненной с прорезями (12), обеспечивающими возможность прохождения воды от одной стороны к другой. Поверхность пластинки имеет структуру, которая удерживает споры и семена. Устройство для подвешивания носителя (11) содержит соединительное средство (16), соединенное, по меньшей мере, с одной частью края (14) носителя. Изобретение позволяет более эффективно проводить процесс культивирования макроводорослей, обеспечивая возможность использования механизмов для посева и сбора урожая. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к носителю для швартовной точки выращивания макроводорослей, как описано во вступительной части п.1 формулы изобретения, и устройству для подвешивания таких носителей.

Имеется две категории водорослей: макроводоросли и микроводоросли. Эти изобретения относятся к выращиванию макроводорослей, обычно известных как морская водоросль. Выращивание морских водорослей в Азии имеет давнюю традицию. Там, где морскую водоросль выращивают для изготовления компонентов пищевого продукта, сырья для промышленности, каррагена, агара, альгината и медицинских применений. Недавно появился возрастающий интерес к использованию морской водоросли для энергии, такой как биогаз, биоэтанол, электричество, и т.д. (фармацевтические препараты, нефтехимические замены и изготовление биопластмасс).

В настоящее время морские водоросли высевают на канатах, которые прикрепляют вручную к большим канатам в море. Канаты закрепляют якорем во множестве точек, и имеются различные способы развертывания их в море, вертикально, а также горизонтально.

Имеется необходимость в более промышленных, автоматизированных системах высевания, выращивания и сбора морских водорослей, в частности, конкурирующих, в качестве источника энергии.

Из заявки на патент 2006325563 Японии известны системы для подвешивания множества пластинок подобных носителей, подвешенных на канатах от ряда плавающих корпусов. Это устройство имеет различные недостатки, включающие в себя необходимость ручной работы для установки и сбора носителей и чувствительность носителей в толще воды к течениям.

Из патента 3085529 Японии известны системы для обеспечения инструмента фиксации для растущей морской водоросли, содержащего рамки с сетью, к которым прикрепляют канаты с посевом. Канаты имеют споры, приклеенные к ним, и покрытое смолой удобрение, обеспеченное в контейнере. Эта система требует ручной работы для посева спор и сбора урожая водорослей, которая не будет обеспечивать крупномасштабный рост в целях энергии.

Из патента 1132275 Китая известны системы для приготовления подложки для растущей морской водоросли при использовании полипропиленовой решетки в качестве сырья. Из патента 9000096 Японии они известны для приготовления морских водорослей культивированием решетки из поливинила. Из патента 1262337 Японии известна сеть для культивирования морской водоросли, которая улучшает урожай, причем сеть приготовлена без узлов. Ни одна из этих сетей не подходила для крупномасштабного, механически обрабатываемого выращивания морской водоросли.

Системы также известны из заявки на патент Японии для подвешивания к якорям сети значительной длины с наклонными канатами.

Таким образом, нет никакого предложенного носителя, который доступен и для механической обработки, и для механического сбора урожая выращенной морской водоросли. Кроме того, нет никакого предложенного носителя, который гарантирует, что никакие морские млекопитающие, такие как киты, не запутаются в них.

Кроме того, фермы морских водорослей в настоящее время располагаются в защищенных или полузащищенных областях океана, поскольку они не созданы, чтобы противостоять экстремальным воздействиям в окружающей среде открытого океана.

Основная задача изобретения состоит в том, чтобы выполнить весь процесс культивирования морской водоросли, включая посев, выращивание, поддержание, транспортировку и сбор урожая, более эффективно, включая обеспечение структуры, подходящий для автоматизированного выращивания, обеспечивая возможность использования механизмов для нанесения посева и для сбора урожая.

Дополнительная задача состоит в том, чтобы обеспечить носитель, который может выдерживать поток и движение воды в области открытого моря, обеспечивая выращивание морской водоросли в больших областях моря.

Дополнительная задача состоит в том, чтобы обеспечить носитель, который препятствует запутыванию млекопитающих, что является проблемой с канатом и сетью, размещенной в системе для выращивания морской водоросли.

Дополнительные задачи будут раскрыты в следующем описании изобретения.

Носитель в соответствии с изобретением описан в пункте 1 формулы изобретения. Таким образом, он содержит пластинку гибкого материала, которая имеет рисунок прорезей, обеспечивающих возможность воде проходить от одной стороны носителя к другой. Носитель может содержать решетку из лент, но состоит предпочтительно из пластинки с прорезями в рисунке. Носитель конструируют для выращивания больших дикорастущих коричневых морских водорослей или подобных макроводорослей.

Пункт 10 формулы изобретения описывает устройство для подвешивания носителей в соответствии с изобретением.

Дополнительные признаки изобретения описаны в пп.2-9 и в пп.11-15.

Пластинки можно выполнять из твердого или пористого материала, или они могут быть слоистыми из двух или более подпластинок или собранными из волокон. Материал может быть органическим или любым другим материалом, обеспечивающим гибкость, которая предпочтительно является способной к биохимическому разложению. Пластинку носителя можно изготавливать для одноразового использования, подлежащей механической регенерации при сборе урожая, предпочтительно механическими средствами, или для многократного использования.

Пластинка носителя может иметь отрицательную или положительную плавучесть, причем плавучесть, регулируемую дополнительными средствами, такими как канаты или другие элементы с положительной или отрицательной плавучестью.

Носитель может иметь прямоугольную или подобную форму, включающую в себя различные формы листа. Он может также иметь форму длинного одеяла, прикрепленного к швартовному средству на одном или обоих концах.

Носитель можно конструировать для прикрепления в одной или более точках или сторонах к другим носителям и/или к крепежному средству, подобному канату. В качестве альтернативы носитель может иметь единственную точку крепления в одном углу.

В общем, носитель в соответствии с изобретением может быть заякорен одним из следующих способов:

- одной швартовной точкой к донному грунту;

- одной швартовной точкой к горизонтальным линиям;

- одной швартовной точкой к вертикальным линиям;

- многократными швартовными точками;

- швартовкой боком к линии;

- швартовкой боком к подобному носителю.

Носитель можно также выполнять в группах из двух или более различных приспособлений, как будет показано на примерах.

Материал пластинок носителя может быть прозрачным или непрозрачным, в зависимости от способа использования. При использовании в нескольких стеках в объеме воды прозрачный материал будет предпочтителен, чтобы прибавлять больше света для фотосинтеза.

Верхний слой или и верхний, и нижний слой может иметь грубую поверхность для переноса спор или посева, подлежащих размещению на носителе, например с помощью распыления или погружения в суспензию.

Носитель в соответствии с изобретением можно выполнять для использования в однонаправленном потоке воды. Его можно также подвешивать или зашвартовывать, чтобы выдерживал многонаправленные потоки.

Прорези, которые являются основным в настоящем изобретении, можно выполнить перфорацией или в виде части процесса при образовании листового материала носителя. Прорези могут быть выполнены в виде продольных щелей или других видов отверстий, выполненных в рисунке, подходящем для области использования и морской области, в которой его используют.

Пластинка носителя является предпочтительно гомогенной, но может иметь упрочнение, например, в форме, выполненной за одно целое сети. Она может также иметь кромку, например, вдоль всех сторон, которые расширены, чтобы выдерживать использование крепежных средств, или которые можно обеспечивать канатом, подходящим для прикрепления к элементам подвешивания.

Обеспечивая носитель в форме длинного ковра, свойства плавучести можно изменять вдоль длины, чтобы обеспечивать волнообразное положение в воде. Это может побуждать противостояние носителя более высоким волнам и обеспечивать более высокую площадь роста.

Важным рассмотрением в конструкции носителя являются проблемы, созданные размером и необходимостью в механической обработке. Механическая обработка представляет собой ограничения, такие как ширина пластинки, изготовленной, например, на месте предприятия, расположенном близко к морю, для вытеснения в море. Таким образом, пластинки носителя должны подходить для соединения с многократными продольными решетками. Элементы этого соединения должны подходить для вырезания или разъединения с механическими средствами при сборе урожая.

Соединение между элементами носителя в действующем режиме должно быть обеспечено и для тяжелых волн, и для китов и других млекопитающих, представляющих угрозу для ферм морских водорослей предшествующей техники.

Носитель в соответствии с изобретением можно подвешивать подобно ковру в одном горизонтальном слое или с многократными горизонтальными слоями в стеке, например 2-3 слоями, с многократными точками подвешивания.

В качестве альтернативы единые носители или группы носителей можно выполнять с одной швартовной точкой. Это, в частности, подходит, когда культуру морской водоросли размещают в области с изменяющимися направлениями потока воды и/или в областях со штормами, представляющими угрозу для больших конструкций носителей с подвешиванием на всех сторонах.

Носители в соответствии с изобретением можно изготавливать из материала, который включает в себя ростовое вещество, обычно в форме удобрения для конкретных морских водорослей. В качестве альтернативы или дополнительно, ростовые вещества можно добавлять в качестве отложения на пластинке носителя.

Ростовым веществом могут быть различные органические или частично органические отходы, например остатки от обработки городских сточных вод или от различных органических материалов. Также включено повторное использование носителя в соответствии с изобретением, когда этот носитель является органическим материалом.

Носитель в соответствии с изобретением можно перетаскивать в море, но можно также подавать в рулонах, для мореходного транспорта, к месту, отдаленному от местоположения изготовления.

Признаки изобретения описаны в формуле изобретения, которая подлежит интерпретации, чтобы охватывать детали описания.

Изобретение можно использовать для выращивания морской водоросли в различных целях. Однако главным образом оно предназначено для выращивания большого объема, такого как изготовление биоэтанола, биогаза и различных сопутствующих и побочных продуктов.

Варианты осуществления изобретения описаны ниже, со ссылкой на чертежи, на которых

фиг.1 показывает вид в перспективе варианта осуществления носителя в соответствии с изобретением,

фиг.2 и 3 показывают вид в перспективе двух вариантов осуществления для подвешивания прямоугольного носителя в соответствии с изобретением в объеме воды,

фиг.4 показывает вид в перспективе двух прямоугольных носителей, сцепленных вместе,

фиг.5 показывает вид в перспективе группы из прямоугольных носителей с единственной швартовной точкой, на полюсах, продолжающихся от донного грунта,

фиг.6 показывает вид в перспективе круглого или эллиптического носителя с единственной швартовной точкой,

фиг.7 показывает вид в перспективе имеющего форму листа носителя с единственной швартовной точкой,

фиг.8-10 показывают различные конструкции групп носителей, причем все с единственной швартовной точкой,

фиг.11 показывает вид сбоку дополнительного варианта осуществления изобретения, в то время как

фиг.12 показывает вид в перспективе еще одного варианта осуществления изобретения, с платформой для транспортирования носителей для выращивания или носителя для выращивания.

На фиг.1 показан носитель 11, выполненный в форме прямоугольного одеяла, которое является гибким по меньшей мере в длину, т.е. на крестообразно продолжающейся оси. Носитель 11 обеспечен рядом крестообразно простирающихся прорезей, выполненных в виде щелей, выходящих из промежуточных узких сегментов 13 материала подложки. Носитель 11 можно изготавливать из непрерывной решетки, причем щели вырезают или перфорируют в выполняемом за одно целое или в отдельном процессе.

На продольных сторонах носителя с обеих сторон оставляют непрерывные кромки 14, 15. Цель кромок 14, 15 состоит в том, чтобы обеспечивать стабильность и манипулирование продольным носителем 11 при прикреплении спор, при подвешивании в объеме воды или сборе водорослей механическими средствами.

Кромки 14, 15 носителя 11 можно обеспечивать встроенным шнуром или канатом 26, 17, частично для упрочнения, частично для подвешивания, частично для манипулирования.

Концы носителя 11 могут иметь удлиненный твердый участок, применимый для крепежного средства, как иллюстрировано на фиг.1, для крепежного шнура, как показано на фиг.3, или для арматурной штанги.

Носитель можно изготавливать с помощью любой пластинки или решетки из пластмассы, ткани или комбинации таких материалов, которые имеют свойство удерживания спор или семян в период выращивания в воде и которые имеют механическую стабильность и износостойкость, чтобы выдерживать повторную механическую обработку и механический сбор урожая растущего изделия.

Носители можно изготавливать из любого пластмассового или органического материала или комбинации материалов, которые совместимы для цели удерживания большого количества спор или семян для выращивания и которые могут выдерживать непрерывное подвешивание в воде.

Носители могут иметь плавучесть для того, чтобы оставаться горизонтальными или свисать. Они могут иметь шероховатую или пористую поверхность, или даже быть покрыты слоем отличающейся растущей подложки, которая может иметь удобрение.

Прорези 12 позволяют воде вытекать от одной стороны носителя к противоположной, уменьшая сопротивление волн и приливных течений, а также обеспечивая возможность потоку питательных веществ циркулировать в воде через носитель.

Семена или споры можно наносить на носитель несколькими способами, включая распыление наконечниками, погружение в ванну, вращение с текучей средой суспензии, усыпание или даже электростатические средства. Цель заключается в том, чтобы осуществлять этот процесс механическими средствами для уменьшения ручных работ и увеличения скорости.

Нанесение спор можно выполнять на берегу, во впускном отверстии (резервуаре), на судне или на платформе, выполненной с возможностью обслуживания выращивания макроводорослей или выращивания растений морской водоросли.

Фиг.1 также иллюстрирует выращивание морских водорослей 18 на части носителя 11.

Эта конструкция носителя 11 обеспечивает возможность механической обработки и сбора урожая морских водорослей, подвергая воздействию активную сторону или активные стороны носителя, которые обеспечивают большую гибкость для перемещения носителя, например, при использовании всасывающей головки и для удаления морской водоросли из носителя.

Прямоугольная форма носителя, который показан на фиг.1, является только одним вариантом. Носитель может иметь любую форму, которая является подходящей для швартовки и манипулирования при данных условиях касательно потока воды, высоты волны и других условиях выращивания.

Конструкция носителя может также быть конструкцией сотканного ковра, основной материал может быть пластмассой или выращенными нитями, или даже комбинацией. Требование состоит в том, чтобы материал имел общий однородный рисунок перфораций, подобный показанным прорезям 12 или подобный отверстиям или их комбинации. Носитель можно даже подготовить в виде пластинки подобно открытой конструкции канатов, обеспечивающих области выращивания морской водоросли. Как вариант, сеть достаточной прочности можно покрывать перфорированным слоем вещества, подходящего для выращивания морской водоросли. Это вещество можно даже повторно использовать в процессе сбора урожая.

На фиг.2 и 3 показаны различные варианты осуществления подвешивания носителя в соответствии с изобретением. На фиг.2 ряд прямоугольных носителей 11 подвешен вертикально от шнура 19. В этом примере нижний конец носителей 11 может иметь балластный шнур. На фиг.3 ряд носителей 11 прикреплен на одном конце или стороне к шнуру 19, обеспечивая в общем горизонтальное состояние плавучести носителя.

Оба варианта осуществления обеспечивают движение млекопитающих без запутывания. В обоих вариантах осуществления ряд параллельных шнуров 18 и 19 можно выполнять, чтобы охватывать морское пространство.

На фиг.4 показаны два прямоугольных носителя 11, которые сцеплены вместе и заякорены в получающихся четырех углах шнурами 20 от якорей 21 в донном грунте. На концах носителей 11 гибкие трубки 22, 23, 24 выполнены за одно целое.

На фиг.5 показана группа из пяти прямоугольных носителей 11, причем каждый пришвартован к вертикальному стеблю 25, поднимающемуся с донного грунта. Каждый носитель 11 соединен шнуром 26, обеспечивая возможность регулировки носителя 11 горизонтально или наклонно к потоку воды.

На фиг.6 показан круглый или эллиптический носитель 11, подвешенный в воде, со шнурами 27 от четырех плавучих тел 28 или элементов и с центральными швартовыми шнурами 29, соединенными с якорем 30 в донном грунте.

На фиг.7 показан один носитель 11 с одной швартовной точкой, соответствующий варианту осуществления фиг.5. Носитель 11 имеет нижний угол 31 с парой гибких кромок 32, 33, шарнирно соединенных в угловом элементе 34, прикрепленном к швартовному шнуру 35. Угловой элемент 34 может быть любым подходящим упрочненным элементом, прикрепленным к гибким кромкам 32, 33, которые могут быть гибкими трубками.

Внешний конец каждой гибкой кромки 32, 33 соединен с плавучим элементом 28 шнуром 27.

Форма носителя 11 может походить на обыкновенный лист или продолговатую пластинку, подходящую для подвешивания в объеме проточной воды. Носитель можно укреплять в середине и от середины в сторону подобно обыкновенному листу. Шнур 36, соединяющий носитель 11 с якорным оборудованием, являются предпочтительно гибкой штангой, которая будет держать носитель в наклонном положении в воде.

Носители с одной швартовной точкой являются подходящими для развертывания на некотором расстоянии от берега/ в открытом океане, поскольку носители будут отталкиваться или погружаться далее природными силами высоких волн.

На фиг.8-10 показаны конструкции трех различных групп носителей 11, все имеющие одну швартовную точку.

На фиг.8 показан множественный лист 37 с центральным гибким стеблем 38, соединенным со стеблем 39.

На фиг.9 показаны ряды имеющих форму лент носителей 11, прикрепленных к цилиндрическому сердечнику 41 и ориентированных в различных направлениях от различных высот.

На фиг.10 показан ряд носителей 11 в лепестковой конструкции на центральном кольце 42.

Общее для этих вариантов осуществления: корпус 40 плавучести соединен со стеблями 39, частично, чтобы показывать местоположение этой группы носителей, частично, чтобы поддерживать стебель 39 вертикально.

Общим для всех вариантов осуществления с одной швартовной точкой является расположение на достаточном расстоянии, чтобы препятствовать запутыванию соседних носителей во время штормов.

Преимуществом этого подвешивания являются его однонаправленные свойства и его невосприимчивость для китов. Также будет можно объединять это подвешивание носителей с механической обработкой и сбором урожая.

На фиг.11 показан прямоугольный носитель 41 с гибкой штангой или шнуром 42, например пластмассовым шлангом, закрепленным на верхней длинной стороне, и жесткой штангой 43, закрепленной на прилегающей короткой стороне. Конструкцию носителя 41 и закрепленную часть выбирают, чтобы поддерживать носитель 41 вертикально в море. Чтобы поддерживать носитель 41 в определенном местоположении, шнур 44 продолжают между донным грузом 45 и буйком 45 на поверхности. Нога 47 зоба прикрепляет носитель 41 к шнуру 44.

На фиг.12 показан еще один вариант осуществления изобретения. Округлый элемент из гибкой решетки 48, например сети, как показано на чертеже, или пластиковой фольги или ткани, которую можно закрывать или имеющей отверстия, подвешивают в море, чтобы он имел форму парашюта, гриба или зонтика. Округлый элемент 48 может иметь свою собственную плавучесть или быть обеспечен плавучими элементами. Можно даже обеспечивать пресную воду во внутренней части вблизи к верхушке округлого элемента для обеспечения плавучести.

Чтобы поддерживать его форму и положение, кромку округлого элемента 48 соединяют рядом шнуров 49, соединенных подобно шнурам парашюта с несущими шнурами 50, продолжающимися к грузу 51, подвешенному в море или опирающемуся на морское дно. Ряд шнуров 49 можно заменять или укреплять конусообразной сетью (не показана).

Округлый элемент 48 можно использовать различными способами. Он может иметь качества носителя для того, чтобы выращивать морскую водоросль на элементе непосредственно. Подачу семян можно даже выполнять с элементом, подвешенным в море. Этого можно достигать с лодки с подходящим распределителем семян в текучей среде.

Округлый элемент 48 как единую конструкцию или как часть сборки можно подвешивать регулируемым способом в море, чтобы управлять погружением на подходящую глубину. С этой целью шнур 50 можно соединять с буйком. Это обеспечит возможность выбирать самые подходящие условия выращивания для каждой части периода роста и для каждой конкретной окружающей среды.

Сбор урожая можно выполнять из лодки оборудованием, действующим непосредственно на округлом элементе 48. В альтернативном варианте осуществления округлый элемент 48 может действовать в качестве платформы для подвешивания носителя в соответствии с изобретением. Тогда носитель, обеспеченный семенами, можно располагать на платформе. После периода выращивания этот носитель можно убирать с морской водорослью.

В общем, имеется три способа обеспечения семян или спор для носителей:

- с помощью распыления или другого нанесения на суше;

- распыления на расстоянии от берега, то есть в море;

- естественным прикреплением споры.

Формула изобретения

1. Носитель для выращивания макроводорослей с элементом, предназначенным для выращивания семян, осажденных на нем, и имеющий элементы для подвешивания в объеме воды, отличающийся тем, что носитель (11) является пластинкой, выполненной с прорезями (12) для обеспечения возможности прохождения воды от одной стороны к другой, причем поверхность пластинки имеет структуру, которая удерживает споры и семена.

2. Носитель (11) по п.1, отличающийся тем, что прорези (12) выполнены в виде, по существу, параллельных щелей.

3. Носитель по п.1, отличающийся тем, что прорези представляют собой ряд, по существу, круглых отверстий.

4. Носитель по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что носитель является прямоугольным, имеющим форму листа или продолговатым с кромкой (14, 15) по меньшей мере на стороне для подвешивания.

5. Носитель по п.4, отличающийся тем, что кромка (14, 15) имеет встроенный шнур (16, 17) для упрочнения и подвешивания.

6. Носитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит многослойную структуру с относительно прочным и тонким материалом фольги и слоем ростового вещества, разлагающегося микроорганизмами.

7. Носитель по п.1, отличающийся тем, что пластинка включает в себя сеть упрочненных шнуров.

8. Носитель по п.1, отличающийся тем, что он содержит удобрение и/или питательное вещество для усиления роста макроводорослей.

9. Носитель по одному из пп.1-3 или 5-8, отличающийся тем, что он выполнен с изменяющейся по длине плавучестью для достижения волнообразной формы, когда он подвешен в воде.

10. Носитель по п.4, отличающийся тем, что он выполнен с изменяющейся по длине плавучестью для достижения волнообразной формы, когда он подвешен в воде.

11. Носитель по п.1, отличающийся тем, что гибкая плавучая штанга (42) прикреплена или выполнена за одно целое на одной стороне, и более жесткая штанга (43) прикреплена на прилегающей стороне, причем упомянутая жесткая штанга выполнена с возможностью подвешивания носителя (41), по существу, в вертикальном положении, со степенью свободы, чтобы следовать за морским течением.

12. Носитель по п.1, отличающийся тем, что он имеет прямоугольную форму.

13. Устройство для подвешивания носителя (11) по п.1, отличающееся тем, что оно содержит соединительное средство (16, 17, 32, 33), соединенное по меньшей мере с одной частью края (14, 31) носителя.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что соединительное средство (32, 33), соединенное с краем носителя (11, фиг.7), соединено с одним крепежным средством (36).

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что крепежное средство (36) закреплено якорем в донном грунте, причем оно содержит по меньшей мере один плавучий элемент (28).

16. Устройство для подвешивания носителя по п.1, отличающееся тем, что оно содержит, по существу, округлый элемент (48), который выполнен плавучим или обеспечен плавучим элементом/плавучими элементами со шнурами, или сетью, или фольгой, или тканью, соединяющей край в частности по способу парашюта, причем шнуры и/или сеть соединены с грузом (51).

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что округлый элемент (48) является носителем для выращивания макроводорослей или платформой для транспортирования носителя для выращивания макроводорослей.