BRPI0815966A2

BRPI0815966A2 - "método para colher algas e/ou plantas em um sistema aberto e continuo por meio do qual as algas e/ou as plantas são desenvolvidas em um substrato submerso e instalação para colher algas ou plantas "

Info

Publication number: BRPI0815966A2
Application number: BRPI0815966A
Authority: BR
Inventors: Vanhoute Jan; Vanhoutte Koenraad
Original assignee: Sbae Ind Nv
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2019-08-27
Also published as: TN2010000112A1; US20100281836A1; AP2010005232A0; EP2205057A1; EP2039236A1; EA201000493A1; AU2008300495A1; MA31777B1; JP2010538671A; CN101820742A; MX2010003103A; WO2009037355A1

Abstract

método para colher algas e/ou plantas em um sistema aberto e contínuo por meio do qual as algas e/ou as plantas são desenvolvidas em um substrato submerso e instalação para colher algas ou plantas trata-se de um método para colher algas e/ou plantas em um sistema aberto e contínuo por meio do qual as algas e/ou as plantas são desenvolvidas em um substrato submerso, caracterizado pelo fato de que o substrato é movido durante o crescimento das algas ou das plantas.

Description

MÉTODO PARA COLHER ALGAS E/OU PLANTAS EM UM SISTEMA ABERTO E CONTÍNUO POR MEIO DO QUAL AS ALGAS E/OU AS PLANTAS SÃO DESENVOLVIDAS EM UMA SUPERFÍCIE SÓLIDA SUBMERSA E * INSTALAÇÃO PARA COLHER ALGAS OU PLANTAS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método para colher algas e/ou plantas.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Geralmente é aceito que as algas cultivadas ou as 10 plantas aquosas têm um amplo campo de aplicação. As algas são certamente uma fonte crescente de alimento e ração, mas também estão se transformando em uma importante fonte de bioenergia.

Portanto, há uma necessidade crescente quanto a um 15 método eficiente e economicamente aceitável para o desenvolvimento de algas ou plantas. Tal método é descrito no Pedido de Patente WO 98/18344 e consiste na provisão de uma superfície sólida na forma de uma grande rede submersa em um reservatório de água. A rede é inoculada artificialmente com 20 algas e o reservatório é preenchido com água e os nutrientes para o crescimento das algas em um nível em que a superfície sólida fica apenas submersa, mas ainda é capaz de capturar a luz solar suficiente e necessária para o crescimento das algas. Uma vez que a superfície sólida esteja repleta com as 25 algas, a colheita pode ser feita.

Um inconveniente deste método, no entanto, é que « são necessárias vastas áreas de terra para o crescimento das algas. Isto aumenta não somente os custos de investimento de capital para o crescimento das algas, mas também causam 30 dificuldades com respeito ao controle do processo de crescimento, como o controle da temperatura e a renovação de nutrientes.

Um inconveniente adiciçnal do método é que a

2/24 colheita ê um obstáculo real à produção em massa, uma vez que as algas formam uma biopelícula na superfície sólida que é difícil de remover, e equipamentos especiais necessitam ser » enviados à rede para colher as algas.

O objetivo da presente invenção consiste na superação dos inconvenientes acima mencionados e na apresentação de um método de colheita eficiente e economicamente apropriado para as algas e/ou plantas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método para colher algas ou plantas em um sistema aberto e contínuo por meio do qual as algas e/ou as plantas são desenvolvidas em uma superfície sólida submersa, caracterizado pelo fato de que o superfície sólida é movida durante o crescimento das 15 algas ou das plantas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, a biomassa que se desenvolve ou é cultivada consiste predominantemente em microorganismos. Para a finalidade da presente invenção, deve 20 ser compreendida que os microorganismos são todos os organismos, tais como os organismos de células únicas e multicelulares, cuja dimensão maior tem menos de 2 mm. No entanto, as comunidades microbianas naturais abrigam tipicamente muitos organismos cujas dimensões de tamanho 25 excedem claramente os critérios de 2 mm, por exemplo, algas filamentosas, nematódeos. Portanto, e para a finalidade da m presente invenção, afirma-se explicitamente que o termo comunidades microbianas se presta a incluir todos os organismos maiores que ocorrem naturalmente ou em torno 30 destas comunidades. Isto inclui, mas sem ficar a eles limitado, por exemplo, algas filamentosas, larvas de nematódeos, crustáceos, insetos, etc.

A biomassa que se desenvolve de acordo com a

3/24 presente invenção compreende comunidades microbianas em geral e determinados grupos de microorganismos em particular. A determinação de um grupo pode ser feita com base em uma classificação taxonômica, ecológica ou qualquer outra classificação funcional.

Um exemplo preferido possível de uma biomassa produzida pela presente invenção é uma biomassa que consiste em comunidades microbianas unidas e dominadas pelo grupo de algas Bacillahophyta ou 'diatomáceas'.

Além disso, observa-se que, para a presente invenção, o termo ’biomassa' também engloba plantas aquosas, preferivelmente as macroalgas.

A presente invenção refere-se a um método para colher algas ou plantas em um sistema aberto e contínuo por meio do qual as algas e/ou as plantas são desenvolvidas em uma superfície sólida submersa, caracterizada pelo fato de que o superfície sólida é movida durante o crescimento das algas ou das plantas.

Preferivelmente, a superfície sólida é movida de um l ponto de entrada a um ponto de saída.

De acordo com um método preferido da invenção, as algas ou plantas são submersas durante o movimento do ponto de entrada ao ponto de saída.

De acordo com uma realização altamente preferida, a superfície sólida é inoculada no ponto de entrada e/ou a biomassa é colhida no ponto de saída.

Preferivelmente, a superfície sólida é submersa em uma corrente de água, sendo que a corrente de água flui em um sentido contrário com respeito à superfície sólida.

ρθ acordo com o método da invenção, é adicionalmente preferível que a superfície sólida defina uma superfície principal posicionada obliquamente e preferivelmente perpendicular com respeito ã corrente de

4/24 água.

De acordo com uma configuração preferida da presente invenção, o método inclui a criaçao de ondas dentro * de uma corrente de água.

De acordo com outra configuração preferida da presente invenção, o método inclui o posicionamento tal como a inclinação da superfície sólida em função de uma fonte luminosa.

De acordo com outra realização, a presente invenção 10 também se refere a uma instalaçao para colher algas ou plantas, sendo que a instalação compreende (i) pelo menos um canal; (ii) um dispositivo para criar uma corrente de água no mesmo; (iii) pelo menos uma superfície sólida posicionada no canal para o crescimento das algas ou plantas no mesmo (iv) 15 um dispositivo de colheita para remover as algas ou plantas crescentes da superfície sólida, caracterizado pelo fato de a instalação compreende adicionalmente (v) um dispositivo para mover a dita superfície sólida durante o crescimento das algas ou plantas.

Ê preferível que a instalaçao compreenda adicionalmente um dispositivo para o posicionamento, tal como a inclinação da superfície sólida no canal.

De acordo com a presente invenção, o movimento da superfície sólida de um ponto de entrada (entrada) a um ponto 25 de saída durante o crescimento das algas induz um processo de crescimento e de colheita contínuo, que por sua vez, permite um rendimento/m² aumentado com respeito aos métodos tradicionais. Em consequência do método da presente invenção, isto facilita não somente o controle do processo de 30 crescimento, mas também permite uma redução acentuada no investimento de capital.

Outra vantagem principal do método de acordo com a presente invenção é que a colheita é executada em uma posição

5/24 fixa, de uma maneira tal que nenhuma maquinaria de colheita móvel complexa é necessária.

De acordo com uma realização da presente invenção, preferivelmente, as algas ou plantas sao colhidas quando submersas. Quando da colheita das algas ou plantas quando submersas, a quebra das algas ou plantas é minimizada e a queda na água devido à gravidade é impedida, evitando desse modo perdas de biomassa. Além disso, a biomassa ao sair da água pode desidratar e/ou se decompor (em um nível celular) ou, por exemplo, oxidar (em um nível molecular). De acordo com a presente invenção, a desidratação e a degeneração da biomassa são minimizadas. Em conseqüência disto, uma biomassa de qualidade consistente e elevada é obtida.

De acordo com uma realização preferida, a superfície sólida é submerso em uma corrente de água, sendo que a corrente de água flui em um sentido contrário com respeito ao movimento da superfície sólida.

De acordo com a presente invenção, foi agora surpreendentemente verificado que o sistema de contracorrente permite a provisão de níveis elevados de nutrientes à densidade mais elevada na biomassa no final do processo de crescimento, quando os níveis de nutrientes mais baixos reabastecem as densidades mais baixas de biomassa na fase inicial da colonização. Sem desejar ficar limitado por qualquer teoria, acredita-se que esta configuração impede substancialmente que a limitação de nutriente afete o crescimento da biomassa em qualquer uma das fases de desenvolvimento da biomassa microbiana. Além disso, a corrente em um sentido contrário permite impedir níveis elevados de nutrientes no fim da corrente de água, limitando desse modo a necessidade de purificação da água residual.

A provisão de uma corrente contrária tem algumas vantagens importantes, especialmente com respeito à renovação

6/24 e auto-inocularão de nutrientes.

Com respeito à auto-inocularão, deve ser observado que a configuração de superfície sólida móveis poderia ser denominada como uma sucessão de substratos. Esta sucessão está em movimento contínuo. Com um sistema de contracorrente, uma chuva da espécie irá ocorrer, a qual consiste da biomassa suspensa na corrente de água. À medida que a chuva da espécie se move a jusante (ou até o comboio da superfície sólida) , ela encontra cada vez menos superfícies sólidas colonizadas, o que aumenta a probabilidade que a nova espécie se estabeleça com sucesso e colonize estas superfícies sólidas.

Ainda outra configuração preferida do método de acordo com a invenção inclui a criação de ondas na corrente de água.

De acordo com a presente invenção, foi verificado que uma ação das ondas resulta na melhor captação da luz solar incidente. Conseqüentemente, a configuração inteira permite que mais energia luminosa entre na coluna de água e seja absorvida subseqüentemente na biomassa microbiana. Além do efeito das ondas (também chamado de 'piscamento'), resulta em um efeito luminoso alternativo que tem um efeito benéfico no crescimento da biomassa. O efeito luminoso resulta em uma biomassa mais elevada de uma composição selecionada.

Em um método altamente preferido da presente invenção, o método inclui o posicionamento, tal como a inclinação da superfície sólida em função de uma fonte luminosa tal como o sol.

Tal como com o curso do dia e/ou com a mudança das estações, a posição do sol relativamente à posição das superfície sólidas se altera, seria benéfico se a inclinação da posição das superfície sólidas pudesse ser sincronizada e/ou alterada in situ. Este posicionamento da superfície sólida, tal çomo a inclinação adaptável, otimiza a correlação

7/24 entre a luz solar incidente contra o crescimento da biomassa. Se houver muita luz solar (por exemplo, nos dias ensolarados do verão) , a inclinação alterada pode ser feita de modo a aumentar a sombra que, por sua vez, ajuda a proteger a biomassa da superexposição que conduz ã foto-inibição. Ao passo que, se houver muita pouca luz solar (por exemplo, nos dias nublados do inverno) , a inclinação poderia ser alterada para obter a máxima captação da luz solar incidente perpendicular. Além disso, a inclinação adaptada pode ser adicionalmente determinada de modo a maximizar a promoção do crescimento e o rendimento da biomassa para uma dada composição da espécie. O grau de inclinação das superfícies sólidas também pode depender de uma determinada espécie como uma comunidade particular pode preferir um habitat mais escuro.

Uma realização altamente preferida da presente invenção é um método que incorpora a criação de ondas e a inclinação da posição das superfícies sólidas, maximizando desse modo o crescimento da biomassa. Em particular, a inclinação pode ser simultaneamente mais favoravelmente adaptada ao ângulo incidente da luz solar e as inclinações das ondas na superfície da água.

A presente invenção também se refere a uma instalação para colher algas ou plantas em um sistema contínuo aberto, sendo que a instalação compreende (i) um canal; (ii) um dispositivo para criar uma corrente de água no mesmo; (iii) pelo menos um superfície sólida posicionado no canal para o crescimento das algas ou plantas no mesmo; (iv) um dispositivo de colheita para remover as algas ou plantas da superfície sólida, caracterizada pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente (v) um dispositivo para mover a dita superfície sólida de um ponto de entrada a um ponto de saída do canal durante o crescimento das algas ou

8/24 das plantas .

DESENHOS E EXEMPLOS

As seguintes realizações preferidas de um sistema e método abertos e contínuos de acordo com a invenção para o 5 crescimento de algas ou plantas sao descritas aqui em detalhe com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

a Figura 1 representa uma instalação de colheita de algas de acordo com a presente invenção;

a Figura 2 em uma escala maior representa uma seção transversal parcial da Figura 1 de acordo com a linha II-II;

as Figuras 3 a 5 representam uma seção transversal similar de acordo com as linhas III-III, IV-IV e V-V na Figura 1;

a Figura 6 representa uma realização alternativa da

Figura 1;

as Figuras 7 e 8 representam esquematicamente exemplos de superfície sólidas que podem ser utilizados para a colheita de algas com um método de acordo com a presente invenção;

20	a	Figura 9	representa	e s quema tic ament e	um
	superfície sólida móvel em	um canal;
	a	Figura 10	representa	esquematicamente	um
	princípio de	inclinação de	superfície	sólidas.
	A	Figura 1	representa	esquematicamente	uma
25	instalação 1	para o crescimento e a	colheita de algas	por

meio de um método de acordo com a invenção. A instalação 1 compreende pelo menos um e neste caso duas séries de canais 2. Cada série compreende uma série de canais paralelos, adjacentes 2 que são espaçados pelas nervuras 3.

Todos os canais, que nesta realização são lineares, compreendem um ponto de entrada 4 e um ponto de saída 5, por meio dos quais todos os pontos de entrada dos canais diferentes em uma série ficam em comunicação com um canal de

9/24 carregamento 6, ao passo que os pontos de saída 5 dos canais diferentes de uma série ficam em comunicação com o que é adicionalmente identificado como um canal de transporte 7.

* A instalação compreende preferivelmente duas séries de canais, por meio das quais os canais da segunda série se situam na extensão dos canais da primeira série. Nesta configuração, prefere-se que ambas as séries tenham um canal de transporte central comum, ao passo que os canais de carregamento se situam nos lados opostos dos canais.

2_q Ao longo das nervuras 3 dos canais diferentes são providos os dispositivos de transporte 8 que podem compreender trilhos da engrenagem, ou uma cadeia de transmissão que não são representados nos desenhos.

Nas nervuras é provida uma série de condutores 9 que compreendem as rodas da engrenagem que trabalham em comunicação com os trilhos da engrenagem acima, enquanto no canal de carregamento 6 é provido um dispositivo de carregamento para o carregamento de condutores nos trilhos da engrenagem.

Conforme representado na Figura 2, o canal de transporte 7 é dividido em dois canais secundários 7A-7B, segregados por uma nervura 10, sendo que cada canal secundário está em comunicação com uma série de canais 2. Opcionalmente, o canal de transporte abriga as posições do tampão 11 para os condutores ao lado do ponto de saída 5 de cada canal 2, similarmente uma posição do tampão 12 pode ser « provida ao lado de cada ponto de entrada do canal nos canais de carregamento 6.

Um canal de recarregamento 6' (Figura 6) também pode ser provido para permitir a recirculação dos condutores 9 e/ou permitir a recirculação da água do ponto de saída dos canais a seus pontos de entrada. Este canal de recirculação conecta o canal de transporte 7 e os canais de carregamento

10/24

6. Quando utilizado para a recirculação da água, prefere-se que os pontos de reabastecimento de nutrientes sejam providos no canal de recirculação ou nos pontos de entrada dos canais.

Na nervura 10 é provida um dispositivo de transporte 13 que permite o transporte dos condutores 9 a uma unidade de colheita central 14 . Esta unidade de colheita 14 compreende preferivelmente um dispositivo de colheita que permite a remoção da biomassa das superfícies sólidas que cresceram em demasia.

Tal dispositivo de colheita pode, por exemplo, compreender um raspador. Sob este aspecto, é enfatizado que sob a colheita deve ficar compreendido cada movimento e processo aplicado à superfície sólida do ponto de saída dos canais até a remoção eficaz da biomassa das superfícies sólidas.

Na realização representada (Figura 2) o dispositivo de transporte 14 tem dois braços, um que alcança cada subcanal 7A-7B, sendo que cada braço é provido com um disco giratório com diversas extensões em formato de gancho que permitem levantar os condutores da posição do tampão e colocar os mesmos em uma cremalheira coletora 15 que pode ser movida ao longo do canal de transporte para a unidade de colheita 14, tal como representado nas Figuras 3 a 5.

Em pelo menos um canal 2, unido a um condutor 9 de uma maneira liberável, é provida uma superfície sólida 16 para o crescimento das algas. Em um modo de operação, os canais 2 são preenchidos com água em um nível de maneira que o superfície sólida 16 ou os superfície sólidas posicionados nos mesmos fiquem inteiramente submersos.

A superfície sólida 16 é preferivelmente uma superfície sólida artificial na forma, por exemplo, de uma tela que forma uma superfície de fixação principal, por meio da qual a superfície de fixação principal é orientada

11/24 perpendicularmente ou sob um determinado ângulo (oblíquo) com respeito à direção móvel ou à direção longitudinal do canal.

Está claro que diversos condutores com superfície sólidas são preferivelmente posicionados um após o outro nos canais diferentes 2. Esta configuração de condutores móveis com superfície sólidas artificiais pode ser denominada como um comboio de condutores 9.

Com respeito à superfície sólida artificial, observa-se que, idealmente, os superfície sólidas artificiais 16 têm uma superfície de fixação máxima para um determinado volume ao serem fractals ou com formato ou forma do tipo fractal sem se tornar muito dissimilar da superfície sólida natural a que as comunidades microbianas não mais se fixam.

A superfície sólida 16 é colocada dentro do canal 2, de tal maneira que, quando movido através do canal 2, a água flui transversalmente e através da superfície sólida, permitindo uma configuração transversal do sistema. O problema central das superfícies sólidas tradicionalmente utilizadas é que, enquanto a biomassa resulta nos superfície sólidas, o sistema fica obstruído e o fluxo é interrompido, até um estágio em que a passagem de água fica completamente obstruída. O fluxo é mantido, uma vez que a natureza do tipo fractal de nossas superfícies sólidas permitem que a biomassa resulte em partes das superfícies sólidas, ao passo que também há aberturas mais largas que permitem que o fluxo continue em direção às partes seguintes das superfícies sólidas. Um exemplo de execução ê um condutor que mantém uma série de telas que forma a superfície sólida. Estas telas são perfuradas em padrões fractals (por exemplo, Serpienski Gasket). Este padrão divide um triângulo em quatro triângulos iguais. O triângulo central é aberto, sendo que os três triângulos externos são perfurados outra vez no padrão fractal auto-similar. Isto é repetido infinitesimalmente, em

12/24 teoria. A biomassa irá começar a se estabelecer nas menores zonas perfuradas que serão gradualmente obstruídas; posteriormente, as zonas maiores perfuradas serão obstruídas, * mas haverá sempre uma abertura central que permite que o fluxo de água continue. Em um determinado ponto, a superfície será obstruída até um determinado grau e haverá um arrasto na tela causado pelo fluxo. Este arrasto pode ser medido por um dispositivo e pode ser utilizado como um indicador para o momento ideal de colheita. O condutor com superfícies sólidas 10 é então extraído pelo extrator. Esta configuração de padrões fractals internos permite o posicionamento transversal dos condutores com superfícies sólidas. Os padroes fractals em outro formato que não seja uma superfície triangular podem ser igualmente selecionados, por exemplo, um quadrado, um 15 hexágono, etc. Como é bem compreendido no estado da técnica, os padrões e as formas fractals podem ser exibidos na parte de fora (externa) de uma superfície (por exemplo, Koch Curve). Outra configuração seria aquela em que um padrão fractal é distribuído não em uma única tela (ou em um plano) 20 mas é continuado sobre uma série de telas sequenciais. Isto seria, a princípio, um ¹fractalóide em 3D' ou volumétrico, ao passo que o padrão acima em uma tela é considerado um ' fractalóide em 2D' ou planar. A partir das Figuras 7 e 8, a natureza fractal detalhada dos superfície sólidas e o 25 posicionamento transversal que força a água a fluir através e transversalmente é ilustrada adicionalmente por meio de um * exemplo não-limitador.

Com respeito à água nas passagens e nos canais, observa-se que a instalação é preferivelmente provida com um 3 0 dispositivo para a criação de uma corrente de água que corre em um sentido contrário a respeito do movimento dos condutores e das superfícies sólidas através dos canais.

O método para colheita de acordo com a invenção é

13/24 tal como segue:

A fim de desenvolver a biomassa, os condutores 9 são carregados com os superfície sólidas 16 e providos em uma posição do tampão 12 no ponto de entrada 4 de um canal 2. A 5 partir da posição 12 do tampão, os condutores 9 são movidos ao canal 2 e mais abaixo deste canal por meio do dispositivo de transporte 8.

Em geral, a invenção atesta basicamente que as superfícies sólidas artificiais 16 são unidos aos condutores 10 móveis 9 no canal 2. Estes condutores 9 se movem gradualmente ao longo do canal 2 de um ponto de entrada 4 a um ponto de saída 5. A água no canal é preferivelmente água corrente que flui preferivelmente do ponto de saída 5 ao ponto de entrada 4 (corrente contrária).

Os condutores 9 com superfície sólidas artificiais no ponto de entrada 4 como os superfície sólidas artificiais recém-introduzidas nos condutores 9 que não têm nenhuma alga ou somente algas muito limitadas unidas. À medida que se movem ao longo do canal 2, as superfícies 20 sólidas artificiais 16 são gradualmente colonizadas com microorganismos, e disso resulta uma biomassa microbiana. A biomassa resultante durante o período inteiro em que os superfície sólidas artificiais 16 estão nos condutores 9 permanece neste canal 2.

Tipicamente, a biomassa resultante torna-se saturada após um determinado período de tempo. Isto é aqui > definido pelo fato de que é saturado quando começa a perder biomassa porque a biomassa está sendo rasgada pela corrente (desabamento).

Quando se objetiva o crescimento da biomassa na produtividade mais favorável em vez de na máxima densidade atingível, o período de tempo para a saturaçao é conseqüentemente o período de residência dos condutores no

14/24 canal 2 que é visado nesta configuração móvel.

O período de residência desejado (tempo de residência) e o comprimento dos canais determinam a velocidade com que os condutores se movem através do canal. No fim deste período, enquanto chegam ao ponto de saída 5 do canal 2, os superfície sólidas artificiais 16 crescem, portanto, mais favoravelmente com as comunidades microbianas. Neste ponto, eles são descarregados do canal 2 na posição do tampão.

As superfícies sólidas 16 são colocadas nesta posição do tampão sem as superfícies sólidas 16 e a biomassa correspondente é removida da água. A posição do tampão é um ambiente aquoso. A remoção das superfícies sólidas da água seria a princípio possível, mas isto resultaria na ruptura parcial ou total das comunidades microbianas através da gravidade, em conseqüência do que uma parte ou toda a biomassa seria perdida na corrente. A movimentação das superfícies sólidas em uma posição do tampão sem levantar os mesmos para fora da água é mais benéfica para o rendimento final da biomassa por unidade de tempo por unidade de área.

A partir da posição do tampão, os superfície sólidas são transportadas através do canal de transporte 7 à unidade de colheita 14, onde a biomassa é removida dos superfície sólidas 16 e é adicionalmente submetida a um póstratamento. Conforme mencionado acima, é preferível que pelo menos até a colheita a biomassa seja mantida submersa. Portanto, obviamente, o nível de água no canal de transporte 7 e as posições do tampão correspondentes 11 devem ser suficientemente elevadas para submergir os superfície sólidas desenvolvidos 16.

Além do transporte das superfícies sólidas, o canal de transporte 7 tem preferivelmente a função de entrada da água rica em nutrientes influente que é dirigida através dos

15/24 canais na corrente contrária com respeito às superfícies sólidas móveis, embora um canal ou uma tubulação separada possam ser utilizados para prover a água rica em nutrientes influente.

A posição do tampão no canal de transporte é construída preferivelmente de tal maneira que uma série destas superfícies sólidas artificiais possa ser ali colocada. A posição do tampão é continuamente provida com nova água rica em nutrientes (influente) como no começo de cada canal de desenvolvimento 2. Neste ponto, a água rica em nutrientes contém sua concentração mais elevada de nutrientes. Isto permite que a biomassa resida por um período de tempo in situ sem experimentar quaisquer efeitos adversos pela redução da corrente ou pela limitação de nutrientes. Este período de tempo torna possível que o dispositivo de transporte se mova para cima e para baixo do canal transversal, sem conflito.

O transporte das superfícies sólidas ao longo do canal de transporte é conseguido por meio do dispositivo de transporte 13 que coleta a biomassa de tal maneira que permaneça sob condições de crescimento mais favoráveis (isto é, submersa na corrente de água rica em nutrientes) . Esta configuração permite produtividade máxima e perda mínima de biomassa. O dispositivo de transporte 13 se move para cima e para baixo do canal de transporte dentro de um determinado quadro de tempo, acionado pelas posições do tampão 11. Este quadro de tempo permite que um sistema de direção (por exemplo, Computador, PLC) determine a seqüência de coleta mais favorável. A princípio, isto poderia ser determinado por observação e ser executado manualmente, mas a automatizaçao permite um uso mais favorável e econômico dos recursos disponíveis (mão-de-obra, tempo, energia...) .

Após a coleta, o dispositivo de transporte 13 se

16/24 move ao longo do canal de transporte 7 a uma unidade de processamento e de colheita central 14, onde os superfície sólidas são distribuídos e o dispositivo de transporte 13 pode retornar para coletar novos superfície sólidas desenvolvidos.

Após a remoção da biomassa, os superfície sólidas 16 e os condutores 9 podem ser recarregados nos canais para manter o comboio de condutores 9 em funcionamento. Este comboio está em movimento contínuo a uma velocidade definida. Nesta configuração de condutores móveis, fica claro que novos condutores com superfícies sólidas artificiais devem ser continuamente introduzidos no começo de cada canal de desenvolvimento. Isto é essencial para que o comboio móvel de condutores fique completo e ofereça uma fonte contínua de biomassa microbiana resultante no fim. É neste ponto de recarregamento que há a possibilidade adicional de alterar o espaçamento entre os condutores, isto é, para mais perto ou mais distante do comboio móvel de condutores. O espaçamento pode ser alterado por uma série de razões: mudança das propriedades da água, sazonalidade, biomassa desejada.

O recarregamento dos canais de desenvolvimento pode ser executado em uma série de maneiras. Os novos condutores podem ser introduzidos manual ou automaticamente por meio de uma máquina ou um dispositivo. Eles podem ser introduzidos a partir de uma posição com base na terra ou de uma posição com base na água.

O recarregamento é idealmente executado através de uma configuração integrada, através da qual múltiplas funções são cumpridas. Uma configuração possível é integrar a função do canal efluente e do canal de carregamento 6 dos novos condutores. Este canal 6 coleta a água esgotada de nutrientes ou o efluente de cada canal de desenvolvimento. O canal 6 traz o efluente a alguma posição central para tratamento,

17/24 utilização, reciclagem ou descarga adicional. Ao longo deste canal, o dispositivo de carregamento acima mencionado se move para cima e para baixo, introduzindo novos condutores em cada canal de desenvolvimento 2. O dispositivo de carregamento coleta os novos condutores de alguma posição central onde foram preparados e traz os mesmos a cada canal de desenvolvimento 2.

Possivelmente, um tampão de carregamento intermediário pode ser considerado como a posição de espera intermediária antes que os condutores sejam movidos no comboio móvel real do condutor. Isto pode ser considerado como uma terceira função do canal de recarregamento. Alternativamente, este tampão de carregamento 12 podería ser integrado em cada canal de desenvolvimento.

Uma realização alternativa poderia consistir em um dispositivo com base na terra que coloca os condutores em um tampão de carregamento 'a seco'. Deste tampão de carregamento a seco, são subseqüentemente liberados pela construção de tampão automatizada e são posicionados no ambiente aquoso no comboio do condutor móvel. A água efluente pode ser capturada em um canal separado para um tratamento ou eliminação adicional.

Uma vantagem do tampão de carregamento 'a úmido' é a eficiência aumentada da colonização. O tampão tipicamente manterá uma série de condutores com superfícies sólidas artificiais. Estas serão colocadas tipicamente juntas; isto é, substancialmente mais próximo do que o inter-espaçamento que tem no canal de desenvolvimento. Desse modo, estes condutores espaçados de maneira próxima irão agir como um filtro que 'captura' pequenas partículas da biomassa do efluente. Desse modo, espécies microbianas irão mais facilmente colonizar estes condutores que estão 'esperando' no tampão de carregamento.

18/24

Uma vantagem adicional de um tampão de carregamento carregado automaticamente 12 é que o dispositivo de carregamento pode carregar condutores 9 que têm tipos diferentes de superfícies sólidas artificiais. Isto permite 5 que uma determinada seqüência nas superfícies sólidas artificiais seja criada dentro do canal de desenvolvimento.

Isto permite um controle maior da corrente de água nos canais de desenvolvimento. O controle aumentado da corrente de água, por exemplo, utilizando sequências 10 particulares de superfície sólidas artificiais (fractalóides) , permite uma melhor captação da energia cinética pela biomassa crescente bem como para uma renovação e absorção incrementadas dos nutrientes necessários pela biomassa crescente.

CORRENTE CONTRÁRIA

A direção da corrente de água nos canais 2 é preferivelmente em um sentido contrário à corrente. No presente caso, a corrente contrária é obtida utilizando o canal de transporte 7 que conduz a água rica em nutrientes 20 fresca (influente) a vários canais de desenvolvimento 2 para reabastecer a fonte de nutrientes à biomassa crescente. O sistema de contracorrente provê nutrientes elevados para a densidade mais elevada na biomassa no fim do canal de desenvolvimento, quando os níveis de nutrientes mais baixos

2.5 reabastecem as densidades mais baixas de biomassa na fase inicial da colonização.

» Esta configuração impede substancialmente que a limitação de nutrientes afete o crescimento da biomassa em qualquer uma das fases desenvolvimentais da biomassa 30 microbiana.

Na configuração da corrente contrária, os condutores artificiais podem ser inoculados por uma chuva da espécie contínua que é diretamente derivada das partículas

19/24 pequenas da biomassa que se desprendem das superfícies sólidas nos canais. Esta auto-inocularão é especialmente benéfica em combinação com um sistema aberto. 'Aberto' significa que o sistema e especialmente os superfície sólidas estão abertos ao ambiente, de uma maneira tal que uma chuva da espécie externa derivada do agrupamento da espécie regional pode inocular os superfície sólidas. Esta inoculação natural é o mecanismo que permite que as comunidades microbianas selecionem a nova espécie como o sistema adaptável complexo para formar parte das comunidades microbianas adaptadas. Dessa maneira, as comunidades adaptamse continuamente a um ambiente em mudança e um sistema contínuo aberto é criado, por meio do qual aberto significa aberto ao agrupamento de espécie regional e contínuo significa adaptar continuamente as comunidades.

Conforme mencionado acima, o sistema de contracorrente resulta adicionalmente na chuva da espécie derivada regionalmente a ser modificada de uma maneira benéfica. Ao mesmo tempo em que as espécies da chuva da espécie externa são travadas pela biomassa na entrada da água influente, um determinado número de microorganismos é inevitável e continuamente descarregado por esta biomassa resultante nas superfícies sólidas no comboio do condutor. Em consequência disto, o número de propágulos (ou unidades de colonização) é mais elevado uma vez que mais organismos se tornem suspensos na corrente. Esta biomassa microbiana resultante na excomboio idade do canal já é mais favoravelmente adaptada ao ambiente e, portanto, é provável que as espécies derivadas desta comunidade se adaptem melhor à colonização no ambiente a jusante.

Isto modifica de fato a chuva de espécie de tal maneira que a chuva de espécie contém as espécies que já foram selecionadas como mais bem adequadas à colonização. A

20/24 probabilidade da colonização bem-sucedida dos organismos nesta chuva de espécie é, portanto, significativamente mais elevada. Uma vez que o número de propágulos é mais elevado, esta configuração não exclui a adaptação das comunidades à mudança de condições ao incorporar a nova espécie do agrupamento de espécie regional. A inoculação contínua com espécies das comunidades já adaptadas é denominada autoinoculação. O mecanismo que permite a auto-inoculação permite uma composição mais estável e mais previsível da biomassa resultante e, desse modo, a produção final da biomassa. Ele também permite uma colonização mais eficiente dos condutores artificiais recém-introduzidos.

Utilizando a abordagem do também chamado sistema adaptável complexo (CAS) e traduzindo o princípio do CAS-, em um sistema aberto e contínuo projetado viável e prático é criada desse modo uma simulação de um ambiente natural (habitat) para o desenvolvimento de microorganismos. As comunidades microbianas naturais são levadas a se adaptar dinamicamente a um ambiente simulado em mudança, de modo que a composição das comunidades se altera autonomamente e, conseqüentemente, as comunidades se adaptam às condições ambientais simuladas em mudança. A adaptação autônoma e a interação local resultam na auto-organização das comunidades. Em consequência disto, um habitat mais favorável é criado, no qual as comunidades microbianas diversas e naturais podem reagir autonomamente e se adaptar, tendo por resultado uma produção otimizada da biomassa. Em contraste à produção clássica de técnicas de monocultura, a utilização de comunidades naturais e diversas permite um habitat mais estável, por sua vez resultando em uma produção incrementada da biomassa e, desse modo, um rendimento aumentado por área.

Observa-se adicionalmente que a corrente de água influente pode ser adaptada ou ainda ser feita variável em

21/24 função do lugar no canal. Certamente, a provisão de uma corrente influente variável (quer em nível de velocidade ou de nutriente) pode aumentar o controle sobre as condições de crescimento da biomassa.

Como um exemplo, a velocidade da corrente pode ser escolhida como baixa no ponto de saída 5 dos canais 2, ao desabamento limite, ao passo que mais próximo ao ponto de entrada 4 a velocidade desejada da água pode ser mais elevada para assim permitir a criação da chamada chuva de espécies.

INDUÇÃO DE ONDAS

Além das vantagens quanto à repartição e autoinocularão de nutrientes, a configuração da corrente contrária também tem a vantagem que pode conduzir à criação de ondas. Naturalmente, dispositivos adicionais para a criação de ondas podem ser providos nos canais 2.

A ação da onda da superfície da água pode ser o resultado direto da configuração da corrente contrária. Os condutores com as superfícies sólidas artificiais são posicionados a uma profundidade relativamente rasa abaixo da superfície da água. A corrente contrária encontra- os superfície sólidas artificiais e é forçada através dos padrões fractalóides da perfuração. No entanto, parte da energia cinética da corrente de água irá bater na borda superior da superfície sólida artificial e empurrar parte da água sobre a superfície sólida.

Enquanto a configuração do sistema é de uma natureza tal que isto ocorre imediatamente abaixo da superfície da água, isto irá resultar em uma onda que é criada à medida que a água flui/salta sobre a superfície sólida. Isto ocorre repetidamente cada vez que a corrente de água encontra a borda superior de uma superfície sólida. O resultado é um padrão de ação de onda previsto ao longo do comprimento inteiro do canal de desenvolvimento. Isto é

22/24 benéfico pelo fato de que a ação de onda obtida resulta na melhor captação da luz solar incidente. Consequentemente, a configuração inteira permite que mais energia luminosa entre na coluna de água e seja subsequentemente incorporada a biomassa microbiana. A interação entre a energia cinética da corrente de água e o posicionamento exato das superfícies sólidas é utilizada para converter mais eficientemente a energia solar em biomassa.

Além disso, o efeito da onda resulta em um efeito de piscamento da luz que tem um efeito benéfico no crescimento da biomassa. O efeito de piscamento da luz resulta em uma biomassa mais elevada de uma composição selecionada.

íEstá claro que, para criar a ação da onda, ·' a distância? entre os condutores seguintes no comboio -do condutor é importante, mas que a ação da onda também depende de outros parâmetros, tais comp a velocidade da corrente de água, a profundidade das superfícies sólidas sob a superfície da água, to projeto das superfícies sólidas, o projeto do canal. Portanto, deve ser apreciado que alguma experimentação direta com um ou mais destes parâmetros resulte na criação da onda, semfque se desvie do âmbito da invenção.

A indução de onda adicional, com exceção daquela que resulta possivelmente da corrente contrária, pode ser provida pelas técnicas convencionais conhecidas, tais como pelo dispositivo de bombeamento.

POSICIONAMENTO DO SUPERFÍCIE SÓLIDA

Além disso, e tal como representado esquematicamente na Figura 10, é preferível que a instalação seja provida com o dispositivo que permite o posicionamento tal como a inclinação das superfícies sólidas em função de uma fonte luminosa.

Tal como com .o curso do dia e/ou com a mudança das

23/24 estações, a posição do sol relativamente à posição das superfícies sólidas se altera, seria benéfico se a inclinação da posição das superfícies sólidas pudesse ser sincronizada e/ou alterada in situ. Esta inclinação adaptável ajuda a 5 otimizar a relação entre a luz solar incidente ou outra fonte luminosa versus o crescimento da biomassa.

Se houver demasiada luz solar (por exemplo, nos dias ensolarados do verão), a inclinação alterada aumenta a sombra, o que ajuda a proteger a biomassa contra a 10 superexposição, que pode causar a foto-inibição. Ao passo que, se houver muito pouca luz solar (por exemplo, nos dias nublados do inverno), a inclinação podería ser alterada para conseguir a captação máxima da luz solar incidente perpendicular. ' 15 A inclinação? das superfícies sólâdas artificiais pode ser alterada no curso do dia, manual ou automaticamente através de algum sistema de feedback ligado a um dispositivo de medição óptica.

Além	disso, a	inclinação adaptada pode	ser	. j
20 adícionalmente	determinada	para promover1 o máximo	de	i
crescimento de	uma biomassa	de uma composição? particular.	Por	I

exemplo, uma comunidade particular pode preferir um habitat mais escuro.

Outro aspecto desta inclinação adaptável é que a 25 inclinação pode ser simultaneamente mais favoravelmente adaptada ao ângulo da luz solar incidente e às inclinações das ondas na superfície da água, a fim de maximizar o crescimento da biomassa.

Observa-se que a ação da onda e a inclinação das 30 superfícies sólidas são não somente benéficas para um método de crescimento de algas ou plantas em superfícies sólidas móveis, mas que, pelas mesmas razões que as mencionadas acima, também têm um impacto positivo no crescimento de algas

24/24 em superfície sólidas fixos.

A presente invenção não fica limitada maneira à realização e aos métodos descritos, mas de algas ou plantas de acordo com a invenção pode 5 de acordo com numerosos variantes, sem que se âmbito da invenção.

de nenhuma a colheita ser obtida desvie do

Claims

1. MÉTODO PARA COLHER ALGAS E/OU PLANTAS EM UM SISTEMA ABERTO E CONTÍNUO POR MEIO DO QUAL AS ALGAS E/OU AS PLANTAS SÃO DESENVOLVIDAS EM UMA SUPERFÍCIE SÓLIDA SUBMERSA, caracterizado pelo fato de que a superfície sólida é movida durante o crescimento das algas e/ou das plantas.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície sólida é movida de um ponto de entrada a um ponto de saída.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as algas ou as plantas ficam submersas durante o movimento do ponto de entrada ao ponto de saída.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a

superfície sólida é inoculada no ponto de entrada. uma das 5 . MÉTODO, de acordo com qualquer reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as algas ou as plantas são colhidas no ponto de saída. 6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das

reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a superfície sólida é submersa em uma corrente de água, e a corrente de água flui em um sentido contrário com respeito a superfície sólida.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a superfície sólida define uma superfície principal posicionada obliquamente e preferivelmente perpendicular com respeito à corrente de água.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que ondas são criadas dentro de uma corrente de água.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das

2/2 reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a superfície sólida é posicionada em função de uma fonte de luz .

10. INSTALAÇÃO PARA COLHER ALGAS OU PLANTAS, em

5 que a instalação compreende (i) pelo menos um curso de água;

(ii) um dispositivo para criar uma corrente de água no mesmo;

(iii) pelo menos um superfície sólida posicionado no curso de água para ali desenvolver as algas ou as plantas; (iv) um dispositivo de coleta para remover as algas ou plantas da

10 superfície sólida, caracterizada pelo fato de que a instalação compreende adicionalmente (v) um dispositivo para mover a dita superfície sólida durante o crescimento das algas ou das plantas.