CN115802887A - 用于培育目标产物的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述了用于培育或积累以气候为重点的海洋目标产物的系统和方法。所述目标产物可以是微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌或古生菌、滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的；或者所述目标产物可以是碳或含碳生物的直接化学或生物积累。所述系统主要是漂浮设备，所述漂浮设备被设计为将所述目标产物保持在水柱的区域中和水的空间区域中，在该处所述漂浮设备将最好地积累目标产物质量。在一些实施例中，所述系统被设计为实现最终被动下沉(从漂浮设备转变为下沉设备)到深海。在一些实施例中，所述系统被配备有专门选择的传感器，用于以仪器测量和量化机载发生的各种生物和机械过程。

Description

用于培育目标产物的系统和方法
相关申请的交叉参考
本申请要求享有于2020年5月11日提交的题名为“Systems and Methods for theCultivation of Macroalgae”的美国临时专利申请序列No.63/022,765的优先权和权益，其公开内容通过引用整体合并于此。
本申请还要求享有于2020年9月15日提交的题名为“Systems and Methods forthe Cultivation of Macroalgae”的美国临时专利申请序列No.63/078,690的优先权和权益，其公开内容通过引用整体合并于此。
背景技术
近年来，海洋物质的培育及其相关的从海洋去除所谓的“蓝碳”已经引起了人们的极大兴趣。微藻类、大型藻类、甲壳纲动物和滤食性动物可以用于食品或饲料，如食品加工添加剂、包装材料、肥料以及用于生物燃料、化妆品、制药产品、生物修复、碳捕获和其它用途的原材料。总的来说，它们被认为是未来有前景的资源。培育或积累这种海洋物质具有许多优点。与在陆地上培育植物相比，这些产物的培育带来更高的生产力。另外，基于海洋的培育不需要稀缺的农田或淡水，并且也不需要额外的营养物。此外，有针对性地培育海洋物种可以对保护或增加海洋生物多样性和/或减轻人为温室气体排放(例如，二氧化碳和/或类似物)的有害影响作出重要贡献。然而，一些用于培育的方法可以是劳动密集型的、效率低的和/或昂贵的。因此，需要改进的用于培育或积累这些海洋物种以及用于从海洋捕获二氧化碳的系统和方法。
发明内容
本文描述了用于培育或积累目标产物的系统和方法，所述目标产物包括广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的；或用于碳或含碳生物的直接化学或生物积累。所述系统主要是漂浮设备，所述漂浮设备被设计为将所述目标产物保持在水柱的区域中和水的空间区域中，在该处所述漂浮设备将最好地积累目标产物质量。
在一些实施例中，一种方法包括在设备中播种目标产物的物种，允许所述目标产物生长和积累质量，在所述目标产物积累至少预定量的质量之后，允许所述目标产物下沉到海底；以及确定通过所述目标产物的下沉所封存的碳量。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育或积累目标产物的设备，所述设备具有第一构件和第二构件，所述第一构件被配置为向所述设备提供浮力，所述第二构件用以培育或积累目标产物的物种并且与所述第一构件耦接，其中，所述第一构件被配置为在预定的时间后失去浮力，由此允许所述目标产物下沉到海底。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育或积累目标产物的设备，所述设备具有第一构件、第二构件和释放部件，所述第一构件被配置为向所述设备提供浮力，所述第二构件用以培育或积累目标产物的物种并且与所述第一构件耦接，所述释放部件被配置为在预定的时间后降解，由此允许所述目标产物下沉到海底。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育或积累目标产物的设备，所述设备具有第一构件和第二构件，所述第一构件被配置为在一段时间内向所述设备提供浮力，所述第二构件用以培育或积累目标产物的物种并且与所述第一构件耦接，其中，所述第一构件被配置为响应于所述目标产物的生长和/或质量积累而在所述一段时间后至少部分地下沉。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育或积累目标产物的设备，所述设备具有第一构件、第二构件和中间构件，所述第一构件用以培育或积累在其成熟时具有正浮力的目标产物的第一物种，所述第二构件用以培育或积累在其成熟时具有负浮力的目标产物的第二物种，所述中间产物被配置为使所述第一构件与所述第二构件降解和解脱。
在一些实施例中，一种方法包括：在设备中播种大型藻类的物种，允许所述大型藻类生长和积累生物量，允许所述大型藻类在所述大型藻类积累至少预定量的生物量之后下沉到海底，以及确定通过所述大型藻类的下沉所封存的碳量。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育大型藻类的设备，所述设备具有第一构件和第二构件，所述第一构件被配置为向所述设备提供浮力，所述第二构件用大型藻类的物种播种并且与所述第一构件耦接，其中，所述第一构件被配置为在预定的时间后失去浮力，由此允许所述大型藻类下沉到海底。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育大型藻类的设备，所述设备具有第一构件、第二构件和释放部件，所述第一构件被配置为向所述设备提供浮力，所述第二构件用大型藻类的物种播种并且与所述第一构件耦接，所述释放部件被配置为在预定的时间后降解，由此允许所述大型藻类下沉到海底。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育大型藻类的设备，所述设备具有第一构件和第二构件，所述第一构件被配置为在一段时间内向所述设备提供浮力，所述第二构件用大型藻类的物种播种并且与所述第一构件耦接，其中，所述第一构件被配置为响应于所述目标产物的生长和生物量积累而在所述一段时间后至少部分地下沉。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育大型藻类的设备，所述设备具有第一构件、第二构件和中间构件，所述第一构件用在其成熟时具有正浮力的目标产物的第一物种播种，所述第二构件用在其成熟时具有负浮力的目标产物的第二物种播种，所述中间产物被配置为使所述第一构件与所述第二构件降解和解脱。
附图说明
图1是根据实施例的目标产物的示意图。
图2是根据实施例的目标产物的示意图。
图3是根据实施例的目标产物的示意图。
图4是根据实施例的目标产物的示意图。
图5A示出根据实施例的目标产物的第一构件和释放部件的前视图。
图5B和图5C分别示出图5A所示的目标产物的释放部件的详细的前视图和透视图。
图6A和图6B分别示出根据实施例的目标产物的第一构件和耦接机构的透视图和前视图。
图7是根据实施例的目标产物的感测模块的示意图。
图8是根据实施例的目标产物的感测模块的示意图。
图9是根据实施例的目标产物的感测模块的示意图。
图10A和图10B示出根据实施例的目标产物的感测模块的前视图和透视图。
图11A和图11B是根据实施例的目标产物的透视图。
图12A至图12D是根据实施例的目标产物的生命周期的示意图。
图13是根据实施例的目标产物的示意图。
图14是根据实施例的、一种操作目标产物以用于封存二氧化碳的量的示例方法的流程图。
具体实施方式
为了减少有害的人为温室气体排放，需要开发用于数十亿吨规模的碳封存的技术，以便对大气产生显著影响。许多目标产物(例如，大型藻类)显示出作为碳封存途径的前景，这是由于它们的野生生长目前有助于自然发生碳封存到海底。由于相对于这些自然发生的现象提高了培育生产力和下沉/封存率，所以目标产物培育有可能显著地提高这种封存率。另外，随着全球碳信用市场的价格持续攀升，这种技术会越来越受欢迎。例如，在某些实施方式中，可以由每单位目标产物封存的碳量可以被计算出，并且在碳信用市场(或任何其它合适的市场)中作为与单位目标产物封存该碳的计算能力捆绑和/或以其它方式相关联的信用额度出售。
一些已知的用于生长和/或培育或积累目标产物的方法使用延绳，所述延绳需要在放置之后被养护并且在生长期完成之后被收获，导致人工成本高得令人望而却步。照此，需要这样的目标产物培育系统和方法，即，所述目标产物培育系统和方法不需要延绳并且从而在放置后较少养护或不养护，并且可以仅用于封存操作、仅用于收获操作和/或同时用于封存和收获两者，从用于大规模碳捕获的制造和操作的角度来看，所述目标产物培育系统和方法提供高度可扩展的解决方案。
本文描述了用于培育或积累目标产物的系统和方法，所述目标产物包括广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的；或用于碳或含碳生物的直接化学或生物积累。所述系统主要是漂浮设备，所述漂浮设备被设计为将所述目标产物保持在水柱的区域中和水的空间区域中，在该处所述漂浮设备将最好地积累目标产物质量。
本文描述了用于培育或积累目标产物的系统和方法。在一些实施例中，所述系统包括用于培育或积累目标产物的设备，所述设备具有第一构件(也被称为“浮标”)、第二构件以及任选地释放部件，所述第一构件被配置为向所述设备的各个部件提供浮力，所述第二构件被配置为培育或积累目标产物的一个或多个物种，所述释放部件被配置为使所述第一构件与所述第二构件降解和分离、断开、释放和/或解脱。在一些实施例中，所述设备可以任选地包括与所述设备机械地和/或电地耦接的感测模块和通信模块。所述感测模块可以被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在所述设备上的目标产物的生长相关的一个或多个特征。所述通信模块可以被配置为读取与所述目标产物的生长相关的所述一个或多个特征，并且将表示所述目标产物生长特征的信号传输到一个或多个外部装置以用于分析。在一些实施例中，所述通信模块可以从外部装置接收可操作成控制所述释放部件和/或所述感测模块的一个或多个信号。
在一些实施例中，该系统可以在洋流上自由地漂浮。在其它情况下，该系统可以被系泊或拴系到锚或船。该系统可以被设计为用于最终重新捕获或收获。该系统可以用装置、电子器件或量规仪表化，所述装置、电子器件或量规被设计为测量系统的运动属性(例如，位置、深度或加速度)、系统的机械属性(例如，浮力或应变)或所述目标产物的积累(例如，通过成像、声纳或指标测量)。在这样的实施例中，该系统还可以配备有用于遥测的目的的硬件和软件。
在一些实施例中，该系统可以被设计为从正浮力切换到负浮力，以从漂浮设备转变为下沉设备。这种转变可以在经过一段可调的时间(例如，通过引入特定的缺陷、进化的化学过程或者类似的过程)后被动地发生。在下沉中，该系统可以被设计为实现通过水柱并且尤其通过海洋的温跃层的碳的离散、快速或可量化的运动。在一些实施例中，该系统可以被设计为永久地驻留在一深度处。在其它情况下，该系统可以被设计为下沉到这样的深度，并且然后再浮出水面(例如，通过压力释放浮选的机制和/或用于观察在下沉时达到的最大深度和在一深度处的系统的演变的目的)。
在一些实施例中，一种方法包括：设计一种用以“培育”目标产物的设备。所述设备可以用目标产物(例如，大型藻类)的物种的配子体或孢子播种，允许所述目标产物继而生长并且积累质量。另外地，所述设备可以用营养物有效载荷增强，所述营养物有效载荷被设计为由所述目标产物吸收。这样的营养物有效载荷可以已经是活性的或水活化的(例如，包含将氧化氧化铁并且将氧化铁释放到在所述设备周围的水中的钢元件)。另外地，所述设备可以用目标产物的共物种增强，所述目标产物的共物种包括一个或多个微生物共物种，并且包括代谢固定氮的那些微生物共物种，其存在旨在改善所述目标物种的健康、功能或质量积累。
在一些实施例中，一种方法包括：设计一种用以从其周围的环境水“积累”目标产物的设备。所述目标产物可以是有机的(例如，微藻类、浮游植物或细菌)，其如通过生化措施(例如，特定选择的光和或信息素)吸引到所述设备。所述目标产物可以是通过物理或化学措施(例如，经由pH梯度、海洋风化或电化学)在所述设备上积累的、溶解性有机碳或溶解性无机碳的化学物种。
在一些实施例中，一种方法包括：设计一种用以培育或积累目标产物的物种的设备，允许所述目标产物生长和/或积累质量，允许所述目标产物在所述目标产物积累至少预定量的质量或在预定量的时间后下沉到海底，以及确定通过所述目标产物的下沉所封存的碳量。
在一些实施例中，所述系统包括一种用于培育或积累目标产物的设备，所述设备仅由在所述设备的整个生命周期内服务一个或多个功能(培育、积累、浮选、下沉)的一个构件构成(例如，将目标产物直接播种到浮选件上)。在其它实施例中，所述系统可以包括多个构件，所述多个构件的功能可以是专门的，并且所述多个构件相对于彼此的机械关系可以被设计为在所述设备的整个生命周期内变化。
在一些实施例中，所述系统包括一种被设计为向以其它方式为中性的或正浮力的系统提供负浮力的构件。这些构件可以是固体重物(例如，金属或陶瓷部件)或是从海水动态地积累质量的部件(例如，牺牲阳极)。
在一些实施例中，所述系统包括一种被设计为在预定的时间段后被动地失去浮力的构件。该浮力的失去可以经由瞬时“塞子”发生，没有所述瞬时“塞子”所述构件就会用水填充并且下沉。所述塞子的使用寿命可以用机械或电子规格校准并且可以通过电偶腐蚀、生物降解、紫外光降解来实现，或者所述塞子可以是可塌陷的或是被操纵的(rigged)，以便借助机械或电动计时器释放。
在其中所述设备包括营养物或肥料的有效载荷的一些实施例中，这样的有效载荷可以被设计为使用延长释放期的可生物降解的或机械的台架缓慢地或间歇性释放。
在其中可以在其它海洋生物的栖息地中找到所述设备的一些实施例中，所述系统可以包括其功能为减轻与其它动物群相互作用的构件。例如，所述系统可以包括彩色带，以向鲸鱼和其它物种提醒所述设备的存在，从而避免纠缠或以其它方式干扰这些生态系统成员。
本文所述的系统和方法可以用于海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体。在一些实施例中，所述系统包括至少一个被配置为积累或培育目标产物的物种的设备，所述目标产物在其成熟时变得具有正浮力或负浮力，并且可以被收获和/或封存。
现在参照附图，图1是根据实施例的目标产物培育设备100的示意图。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备100(在此也被称为“培育设备”或“设备”)包括第一构件120(也被称为“浮标”)、第二构件140以及任选地释放部件160(在此也被称为“中间构件”)，所述第一构件120被配置为向设备100的各个部件提供浮力，所述第二构件140被配置为培育或积累目标产物的一个或多个物种，所述释放部件160被配置为使第一构件120与第二构件140分离、断开、释放和/或解脱。在一些实施例中，培育设备100可以任选地耦接到感测模块170和通信模块180或与感测模块170和通信模块180相关联。感测模块170可以被机械地耦接到培育设备100，并且被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备100上的目标产物的物种相关的一个或多个特征和/或图像。通信模块180可以被电地和/或机械地耦接到感测模块170和/或培育设备100，并且可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征和/或图像，(2)将表示所述目标产物特征的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制培育设备100的释放部件160和/或感测模块170的信号，如本文中进一步所描述的。
培育设备100的第一构件120可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，第一构件120可以是环形形状、三角形状、圆盘、球体、圆柱、圆锥、超环面、长方体、多面体或任何其它几何形状。在一些实施例中，第一构件120可以是不规则形状。在一些实施例中，第一构件120的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为向设备100的各个部件提供浮力。在一些实施例中，第一构件120的一个或多个部分可以由对氧、二氧化碳、水和水溶性营养物相对可渗透的材料形成，以实现目标产物的生长。在一些实施例中，第一构件120的一个或多个部分可以由被配置为允许吸收可见光的相对透明材料形成。例如，在一些实施例中，第一构件120可以由空心外部结构或外壳形成，所述空心外部结构或外壳由致密材料和/或不透水材料制成，例如，塑料、玻璃、石英和/或陶瓷材料，其限定适于处置气体(例如，空气)和/或目标产物的内部容积。在其它实施例中，第一构件120可以由芯结构形成，所述芯结构由诸如菌丝体或闭孔聚乙烯泡沫的多孔材料制成，所述芯结构由诸如聚氨酯皮或外壳的坚硬的耐磨层包围。
在一些实施例中，培育设备100的第一构件120可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛丸(shot)浮标、桅杆浮标和类似物。在一些实施例中，第一构件120可以容纳空气和/或其它气体。在一些实施例中，可以对空气和/或气体加压。在一些实施例中，培育设备100的第一构件120可以被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后降解，允许所容纳的空气和/或其它气体逸出。例如，在一些实施例中，第一构件120可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被设计为在目标产物生长的某个最小预期时期后分解和下沉。在一些实施例中，整个第一构件120或其部分可以由海洋相容材料制成，所述材料包括但不限于黄麻、剑麻、棉花、大麻、聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢和/或黄铜，和/或其组合。在一些实施例中，第一构件120可以是可胀大的囊状物或囊泡。在一些实施例中，囊状物可以包括机械或生物定时器/阀，其被配置为在预定的时间段后或在目标产物生长之后释放容纳在囊状物中的气体，由此促使囊状物失去浮力而下沉到海底。
在一些实施例中，第一构件120可以具有由以第一降解速率降解的材料制成的第一部分以及由以第二降解速率降解的材料制成的第二部分。随着第一部分降解，水可以进入第一构件120，促使第一构件120失去浮力而下沉到海底。在下沉到海底之后，第一构件120的第二部分可以在较长的时间段上以第二降解速率降解。在一些实施例中，第一构件120可以包括以比第一构件120的其余部分更快的速率降解的工程“缺陷”。例如，所述工程缺陷可以包括第一构件120的壁的变薄部分或应力断裂。所述工程缺陷可以促使第一构件120在整个第一构件120降解之前失去浮力。
在一些实施例中，培育设备100的第一构件120可以任选地被配置为积累或培育目标产物的一个或多个物种。例如，在一些实施例中，第一构件120的一个或多个部分可以包括生长基底(未示出)，其被配置为提供适用于目标产物生长的营养物。在一些实施例中，第一构件120生长基底可以包括富集的海水介质、巴氏消毒的海水、过滤的海水、与缓冲溶液混合的海水，其包括但不限于硝酸钠(NaNO3)溶液、磷酸二氢钾(KH2PO4)溶液和/或类似物。在一些实施例中，第一构件120生长基底可以包括粘结剂，其被配置为促进目标产物附着到生长基底。在一些实施例中，第一构件120生长基底可以由纤维材料形成，所述纤维材料被配置为促进目标产物附着到第一构件120。在一些实施例中，第一构件120生长基底可以包括添加剂，其被配制为抑制和/或减少目标产物配子体和/或孢子体的污染。例如，在一些实施例中，第一构件120生长基底可以包括二氧化锗(GeO2)。
在一些实施例中，包括生长基底在内的第一构件120的一个或多个部分可以用多个重氮微生物接种(inoculated)，所述多个重氮微生物包括单细胞古菌生物体、细菌(例如，蓝藻、固氮菌、根瘤菌、法兰克菌)和类似物(例如，微生物群)，其能够将分子氮(N2)从空气转化为氨(NH3)(例如，固定氮)。在一些实施例中，第一构件120的一个或多个部分可以被喷洒有肥料，其被配制为加速目标产物的物种的配子体和/或孢子体的生长并且通过引入流变改性剂、凝集剂和其它添加剂(包括甘油、糖浆、高分子量多糖)和其它聚合物材料(例如，聚乙烯氧化物)来改进目标产物的物种对第一构件120的粘附。
培育设备100的第一构件120可以使用本领域中众所周知的一种或多种技术和/或方法来制造，例如，热层压、封装、旋转成型、铸造、真空成型和/或注射成型。例如，在一些实施例中，第一构件120可以通过如下工艺来制造，即，所述工艺包括对围绕内部钢制品或中心结构(例如，杆或筒)轧制的闭孔聚乙烯泡沫板材热层压，并且然后用一层坚韧的耐磨聚氨酯皮对所得到的材料涂覆和/或封装。在其它实施例中，第一构件120可以通过如下步骤来制造，即，所述步骤为注射成型具有预定几何形状、尺寸和配置的框架，用低密度泡沫材料包封所生产的框架的至少一部分，并且用致密的耐磨皮或外壳封装、覆盖和/或涂覆所得到的结构。在一些实施例中，培育设备100的第一构件120和第二构件140可以在单独的制造程序中生产，并且然后使用一个或多个耦接机制被直接地连结和/或耦接在一起，所述一个或多个耦接机制包括但不限于螺钉、螺栓紧固件、焊接、钎焊、粘合剂或其任何组合。或者，在一些实施例中，培育设备100的第一构件120和第二构件140可以每个都耦接和/或连结到任选的释放部件160，如本文中进一步描述的。
在一些实施例中，第一构件120的直径可以小于30英寸、小于20英寸、小于15英寸、小于10英寸、小于10.5英寸、小于8英寸、小于7英寸、小于6英寸、小于5英寸。在一些实施例中，第一构件120的直径可以在约5英寸至约15英寸、约6英寸至约20英寸、约9英寸至约30英寸、约6英寸至约10.5英寸的范围内，包括其间的所有值和范围。
在一些实施例中，第一构件120可以是由具有约0.02英寸、约0.03英寸、约0.04英寸、约0.05英寸、约0.06英寸、约0.125英寸、约0.141英寸、约0.156英寸、约0.172英寸、约0.188英寸、约0.250英寸、约0.313英寸或约0.406英寸的厚度的材料制成的浮标。在一些实施例中，第一构件120可以是由具有在约0.02英寸至约0.125英寸、约0.04英寸至约0.250英寸、约0.141英寸至约0.406英寸的范围(包括其间的所有值和范围)内的厚度的材料制成的浮标。
在一些实施例中，第一构件120的体积可以小于900立方英寸、小于800立方英寸、小于700立方英寸、小于600立方英寸、小于500立方英寸、小于400立方英寸、小于300立方英寸、小于150立方英寸。在一些实施例中，第一构件120的体积可以在约100立方英寸至约200立方英寸、约200立方英寸至约400立方英寸、约300立方英寸至约700立方英寸、约500立方英寸至约900立方英寸的范围内，包括其间的所有值和范围。
培育设备100的第二构件140可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，第二构件140可以由纤维材料或播种线形成，所述纤维材料或播种线被配置为附着、固着和/或固定目标产物配子体和/或孢子体。在一些实施例中，第二构件140可以被机械地耦接到第一构件120，以向附着到第二构件140的目标产物提供浮力。在一些实施例中，第二构件140可以借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚点装置被机械地耦接到第一构件120。在一些实施例中，播种线可以由海洋相容材料制成，所述材料包括黄麻、剑麻、棉花、大麻、聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜和类似物。在其它实施例中，第二构件140可以被机械地耦接到任选的释放部件160，如本文中进一步描述的。
第二构件140可以被配置为积累或培育目标产物的一个或多个物种的配子体和/或孢子体。例如，在一些实施例中，第二构件140的一个或多个部分可以包括生长基底(未示出)，其被配置为提供适用于目标产物生长的营养物。在一些实施例中，第二构件140生长基底可以包括粘结剂，其被配置为促进目标产物附着到生长基底。在一些实施例中，第二构件140可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物配子体和/或孢子体的污染。例如，在一些实施例中，第二构件140可以包括二氧化锗(GeO2)。在一些实施例中，播种线可以与铁或含铁的线、丝或绳共同缠绕、盘绕和/或交织，以向设备100提供负浮力和/或向目标产物配子体和/或孢子体提供铁(Fe)营养来源。
在一些实施例中，第二构件140的一个或多个部分可以用多个重氮微生物接种，所述多个重氮微生物包括单细胞古菌生物体、细菌(例如，蓝藻、固氮菌、根瘤菌、法兰克菌)和类似物(例如，微生物群)，其能够将分子氮(N2)从空气转化为氨(NH3)(例如，固定氮)。在一些实施例中，第二构件140的一个或多个部分可以被喷洒有肥料，其被配制为加速目标产物的物种的配子体和/或孢子体的生长并且通过引入流变改性剂、凝集剂和其它添加剂(包括甘油、糖浆、高分子量多糖)和其它聚合物材料(例如，聚乙烯氧化物)来改进目标产物的物种对第二构件140的粘附。
在一些实施例中，第二构件140的形状、尺寸和/或配置可以与第一构件120的形状、尺寸和/或配置类似或基本相同。例如，在一些实施例中，第二构件140可以是环形形状、三角形状、圆盘、球体、圆柱、圆锥、超环面、长方体、多面体或任何其它几何形状。在一些实施例中，第二构件140可以是不规则形状。在一些实施例中，第二构件140的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为提供浮力。在一些实施例中，第二构件140的一个或多个部分可以由对氧、二氧化碳、水和水溶性营养物相对可渗透的材料形成，以实现目标产物的生长。在一些实施例中，第二构件140的一个或多个部分可以由被配置为允许吸收可见光的相对透明材料形成。
在一些实施例中，第二构件140的一个或多个部分可以包括生长基底(未示出)，其被配置为提供适用于目标产物生长的营养物。在一些实施例中，第二构件140生长基底可以包括富集的海水介质、巴氏消毒的海水、过滤的海水、与缓冲溶液混合的海水，其包括但不限于硝酸钠(NaNO3)溶液、磷酸二氢钾(KH2PO4)溶液和/或类似物。在一些实施中，第二构件140生长基底的成分可以与任选的第一构件120生长基底的成分类似或基本相同。在其它实施方式中，第二构件140生长基底的成分可以不同于第一构件120生长基底的成分。例如,在一些实施方式中，第一构件120生长基底的成分可以被定制和/或基于与第一组物种相关联的期望特征选择，而第二构件140生长基底的成分可以被定制和/或基于与第二组物种相关联的期望特征选择，所述与第二组物种相关联的期望特征类似于或不同于第一构件120生长基底的成分特征。
培育设备100可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。例如，在一些实施例中，第一构件120可以被配置为向设备100提供浮力，并且第二构件140可以积累或培育目标产物的一个或多个物种的配子体和/或孢子体。培育设备100可以首先用目标产物的所选物种播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。培育设备100可以被配置为当最初部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时具有正浮力，并且在一段时间内保持正浮力以促进布置在设备100上的目标产物的所选物种的生长。在一些实施例中，培育设备100可以进一步被配置为经由通信模块180被跟踪、定位和/或访问以用于目标产物收获目的，如本文中进一步公开的。在某些情况下，培育设备100可以在已经经过预定的时间段后或在目标产物的所选物种已经达到预定量的生长之后被访问以用于收获目的。或者，在其它情况下，培育设备100可以进一步被配置为在已经经过预定量的时间后和/或在目标产物的所选物种已经生长并且获得预定量的质量之后完全地下沉，高效地封存与生长的目标产物相关联的二氧化碳，如本文中进一步公开的。
或者，在一些实施例中，培育设备100的第一构件120和/或第二构件140可以首先用目标产物的一个或多个物种的配子体和/或孢子体播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备100可以被配置为当最初部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时具有正浮力，并且在一段时间内保持正浮力以促进布置在设备100上的目标产物的所选物种的生长。在一些实施例中，培育设备100的释放部件160可以被配置为在已经经过预定量的时间后、在目标产物的所选物种已经生长并且获得预定量的质量之后和/或在已经由通信模块180接收可操作成致动释放部件160的一个或一组信号之后使第一构件120与第二构件140降解和机械地分离、断开、拆开、释放和/或解脱，促使第一构件120漂浮和第二构件140下沉，如本文中进一步描述的。然后，第一构件120可以被收回和/或被重复使用，并且第二构件140下沉到海底并且封存与生长的目标产物相关联的二氧化碳。
在一些实施例中，设备100的第一构件120可以积累或培育在其成熟时变得具有正浮力的目标产物物种，并且设备100的第二构件140可以积累或培育在其成熟时变得具有负浮力的目标产物物种。在一些实施例中，设备100可以首先用正浮力目标产物配子体和/或孢子体和负浮力目标产物配子体和/或孢子体播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备100可以进一步被配置为当最初部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时具有正浮力。在一些实施例中，设备100可以被配置为在部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它水体上之后的预定的时间段内漂浮，并且然后随着用负浮力目标产物播种的第二构件140生长和获得质量而逐渐地下沉。
培育设备100的释放部件160可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，释放部件160可以是环形形状、三角形状、球体、圆盘、圆柱、圆锥、超环面、长方体、多面体或任何其它几何形状。在一些实施例中，释放部件160可以是塞子、止挡件、软木塞或类似物，其被机械地耦接到第一构件120并且被配置为保持气密密封，其防止容纳在第一构件120中的空气和/或其它气体在一段时间内逸出。在一些实施例中，释放部件160可以通过压力接头、螺纹瞄准具(screw-in sight)、膨胀塞和类似物被机械地耦接到第一构件120。在一些实施例中，释放部件160可以是粘合剂贴片、胶水或浆糊，其被配置为在一段时间内密封第一构件120上的开口。在一些实施例中，释放部件160可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后分解，允许所容纳的空气和/或其它气体从第一构件120逸出或释放并且促使培育设备100下沉。例如，在一些实施例中，释放部件160或其部分可以由诸如锌的材料制成，所述材料以可预测的和可重复的速率降解或分解，允许空气逸出第一构件120和/或允许水渗透或浸润第一构件120，促使设备100下沉。或者，在一些实施例中，释放构件160可以被配置为包括第一部分或部件以及第二部分或部件，所述第一部分或部件由以可预测的和可重复的速率降解或分解的材料(例如，锌)制成，所述第二部分或部件(1)机械地耦接到第一部分或部件并且(2)包括碱金属，例如，钠(Na)、钾(K)、锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)或它们的组合，其与水剧烈地且激烈地起反应，压碎释放部件160并且允许空气逸出第一构件120和/或允许水渗透第一构件120，促使设备100下沉。
在一些实施例中，释放部件160的一个或多个部分可以被配置为至少在一段时间内将第一构件120机械地耦接到第二构件140。换句话说，在一些实施例中，释放部件160可以被配置为至少在一段时间内连结、互连和/或耦接培育设备100的第一构件120和第二构件140。在一些实施例中，释放部件160(或其部分)可以被配置为使第一构件120与第二构件140降解和机械地分离、断开、拆开、释放和/或解脱。在一些实施例中，释放部件160的一个或多个部分可以由任何合适的可降解材料形成，例如，本文相对于具体实施例所述的那些材料。然而，应当理解，释放部件160可以由任何合适的材料形成，并且因此，释放部件160的材料不意欲限于本文所示和所示的那些材料。例如，在一些实施例中，释放部件160的一个或多个部分可以由聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯或任何其它海洋相容材料形成。在其它实施例中，释放部件160的一个或多个部分可以由
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或任何其它可堆肥的共聚酯形成。在一些实施例中，释放部件160可以由基于纤维素的材料形成。
在一些实施例中，释放部件160的形状和尺寸可以与第一构件120和/或第二构件140的形状和尺寸基本相似或相同。在一些实施例中，释放部件160可以是带状或条状形状。在一些实施例中，释放部件160的一个或多个部分可以由粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂形成，所述粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂被配置为将第一构件120机械地耦接到释放部件160。在一些实施例中，释放部件160的一个或多个部分可以由粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂形成，所述粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂被配置为将第二构件140机械地耦接到释放部件中间件160。换句话说，在一些实施例中，释放部件160可以被配置为至少在一段时间内连结、互连和/或耦接培育设备100的第一构件120和第二构件140。
如上所述，在一些实施例中，释放部件160可以被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后降解。例如，在一些实施例中，释放部件160可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被设计为在目标产物生长的某个最小预期时期后使第一构件120与第二构件140分解和分离、断开、拆开、释放和/或解脱。在一些实施例中，释放部件160可以被配置为在第二构件140上已经积累了某一最小量的质量后降解。在一些实施例中，释放部件160可以被配置为在预定的环境条件下降解，包括但不限于温度、压力、暴露于UV和/或可见光。在一些实施例中，释放部件160可以被配置为使第一构件120与第二构件140降解和解脱，允许第一构件120漂浮和第二构件140下沉到海底底部，高效地封存与负浮力目标产物相关的碳。在一些实施例中，漂浮的第一构件120便于收获操作。
培育设备100可以任选地耦接到感测模块170或与感测模块170相关联，所述感测模块170被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备100上的目标产物的物种相关的一个或多个特征。在一些实施例中，感测模块170可以被机械地耦接到培育设备100(例如，机械地耦接到第一构件120)。在一些实施例中，感测模块170可以被光学地耦接到培育设备100。在一些实施例中，感测模块170可以被电子地耦接到培育设备100。在一些实施例中，感测模块170可以包括一个或多个传感器，其被配置为感测、检测和/或测量水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度、盐度和/或与目标产物生长相关的其它特征。植物尺寸、植物密度、水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度、盐度和/或与目标产物生长相关的其它特征可以被一个或多个传感器感测和/或检测。在一些实施例中，与感测模块170的一个或多个传感器的输出相关联的数据可以由通信模块180读取并且被传输到外部装置。然后，所传输的数据可以被分析(例如，通过控制系统、分析单元和/或其它计算装置)，以确定目标产物生长、量化质量生产和/或质量产量。换句话说，由感测模块170的一个或多个传感器输出的数据可以被分析，以确定目标产物生长、质量生产、碳捕获和/或封存率、数量或容量和/或类似物，如本文中进一步描述的。
在一些实施例中，感测模块170可以包括压力释放深度传感器，其被配置为在设备100用目标产物配子体和/或孢子体播种并且被部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上之后测量和/或记录作为时间的函数的设备100的下沉速率。压力释放深度传感器可以被配置为测量设备100的下沉速率、一旦设备100达到预定的深度阈值就与设备100脱离、(经由通信模块180)发射经由卫星记录的下沉速率信息，并且返回到表面。在某些情况下，设备100的下沉速率可以用于量化被捕获和/或被封存的质量和相关的碳。在某些情况下，感测模块170的压力释放深度传感器可以用于确定设备100是否已经下沉到与永久封存碳相关联的和/或适用于永久封存碳的预定的深度或阈值以下。
在一些实施例中，感测模块170可以被配置为在设备100正用目标产物播种并且正被部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时感测、检测和/或监测目标产物生长、质量生成和/或质量产量。在一些实施例中，感测模块170可以包括水下照相机或其它成像技术，其被配置为成像、记录和/或监测植物和/或长短鞭毛体(例如，昆布、目标产物等)的数量、每个长短鞭毛体的叶状体的数量、叶状体尺寸和/或与目标产物生长相关联的密度。例如，在一些实施例中，感测模块170可以包括立体照相机系统，所述立体照相机系统配备有两个或更多个透镜，所述两个或更多个透镜包括分离的图像传感器，以模拟人的双眼视觉，并且从而促进获得具有深度感知的图像。
在一些实施例中，立体照相机系统可以配备有直线透镜、鱼眼透镜和/或变形透镜，其被配置为产生在培育设备100上正生长的目标产物的详细图像。在一些实施例中，立体相机系统可以被配置为执行多个图像后处理步骤。例如，在一些实施例中，立体照相机系统可以包括后处理步骤以分析由透镜生成的图像，并且使用算法来识别和/或纠正失真，所述算法通过使用例如拉文伯格-马夸特(Lavenberg-Marquardt)求解器估计失真参数和照相机矩阵。在一些实施例中，立体相机系统可以包括多个后处理步骤，例如，色彩校正、亮度/对比度、锐度、后向散射去除、裁剪和类似参数。
在一些实施例中，感测模块170还可以包括配备有光合有源辐射(PAR)传感器的照相机，所述光合有源辐射(PAR)传感器被配置为测量在400nm至700nm的范围内的空气和水中的光合光水平。PAR传感器可以被配置为测量光合光子通量密度(PPFD)或在可见光光谱范围内的电磁辐射功率，其单位为每平方米每秒的光子的微摩尔。由PAR传感器捕获的数据可以用于估计、确定和/或量化对于布置在设备100上的目标产物可用的太阳光强度以用于光合作用，从而估计和/或推断目标产物的相对健康状况和/或目标产物以及其它海洋生物的生长速度。
由感测模块170的照相机所记录的图像可以用于量化在培育设备100上积累的质量，以及估计质量的变化(例如，质量积累的速率)，并且提供促进评估目标产物的相对健康状况的见解。在一些实施例中，由感测模块所记录的图像可以通过通信模块180传输到外部装置以用于分析。在某些情况下，由感测模块170所记录的图像可以被手动地分析(例如，由用户手动注释)以确定设备100上的质量的量、目标产物的生长速度和/或由在设备100上积累的质量高效地捕获的CO2的量。例如，在一些实施例中，感测模块170可以启动图像捕获(例如，记录布置在培育设备100上的目标产物在不同时间点处的图像和/或视频)，对这些图像进行后处理(例如，调整颜色、亮度/对比度、锐度、去除后向散射、去除噪声、裁剪和类似参数)，经由通信模块180传输图像和/或视频以供用户进行数据提取或注释，并且对所提取的数据进行统计分析。在其它情况下，由感测模块170记录的图像可以使用计算机视觉算法被分析或注释。
在一些实施例中，感测模块170可以包括配备有防污系统的照相机，所述防污系统被配置为检测、防止和/或最大限度地减少感测模块170的各个部件由于海洋微生物、植物、藻类或小动物的积累和/或生长而导致的降解以及由此类海洋微生物的代谢物产生的微生物影响的腐蚀(MIC)。在一些实施例中，防污系统可以包括探测光源，例如，发光二极管(LED)灯，其被配置为将紫外线(250nm至280nm)范围内的光束取向到水下照相机的透镜和/或其它部件，并且诱导由微生物、植物、藻类或小动物荧光团发射荧光。探测光源可以用于触发沉积在感测模块170上的海洋微生物的荧光响应，所述海洋微生物的荧光响应可以由配备有适当探测器的一个或多个照相机来检测，所述探测器例如为电荷耦合器件(CCD)、电子倍增电荷耦合器件(EM-CCD)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器。照相机可以量化荧光信号的强度，所述荧光信号可以用于评估海洋微生物在感测模块170上的积累。在某些情况下，探测光源可以用于去除由于微生物对由探测光源所产生的强UV辐射的低耐受性而在感测模块170上积累的海洋微生物的至少一部分。
在一些实施例中，防污系统可以包括为海洋微生物提供有毒环境的一种或多种化学杀菌剂或防污杀菌剂。在一些实施例中，感测模块170的部件可以用保护层涂覆，所述保护层包括一种或多种防污生物杀菌剂，其包括但不限于，2-甲基硫代-4-叔丁氨基-6-环丙氨基-s-三嗪(叔丁氨基1051)、1-(3,4-二氯苯基)-3,3-二甲基脲(敌草隆)、4,5-二氯-2-n-辛基-4-异噻唑-3-酮(DCOIT)、N-二氯氟甲硫基-N’,N’-二甲基-N-苯基磺酰胺(苯氟磺胺)、N-二氯氟甲硫基-N’,N’-二甲基-N-对甲苯磺酰胺(甲苯氟磺胺)、2,4,5,6-太氯异酞腈(四氯异苯腈)、双(1羟基-2(1H)-吡啶硫代-O,S)-T-4锌(硫氧吡啶锌)、双(1羟基-2(1H)-吡啶硫代-O,S)-T-4铜(琉氧吡啶铜)、2-(硫氰基甲基硫代)苯噻唑(TCMTB)、2,3,5,6-四氯-4-(甲基磺基)吡啶(TCMS吡啶)、吡啶-三苯硼烷(TPBP)、硫氰酸亚铜、三氧化二砷、锌、福尔佩特、福尔姆、盐酸土霉素、锆石、马尼布和/或其组合。
在一些实施例中，防污系统可以包括一种或多种涂层，其被设计为降低感测模块170的暴露部件(包括透镜和照相机)的表面能(例如，产生疏水性表面)。这些涂层可以沉积在感测模块170的部件的暴露表面上，以限制微生物粘附到所述部件的能力。例如，在一些实施例中，布置在感测模块170的部件上的涂层可以包括具有低摩擦系数和低表面能的无毒化学物质(例如，疏水的和超疏水的低表面能涂层)，包括含氟聚合物和诸如PDMS硅酮弹性体的硅酮。在某些情况下，感测模块170的部件可以用降低表面能且包括一种或多种杀菌剂的涂层处理。在其它实施例中，布置在感测模块170的部件上以防止污垢的涂层可以在表面上包括具有杀菌剂的自抛光树脂。最常见的涂层系统是基于金属，包括氧化亚铜和共杀生物剂，如硫氧吡啶锌。在一些实施例中，布置在感测模块170的部件上以防止污垢的涂层可以包括减少环境影响的酶基涂层，例如，己糖氧化酶、葡萄糖淀粉酶和淀粉的过氧化物产生系统。
如以上参照图1所述，在一些实施例中，培育设备100可以任选地耦接到通信模块180或与通信模块180相关联。在一些实施例中，通信模块180可以被机械地耦接到培育设备100(例如，机械地耦接到第一构件120)和/或感测模块170。在一些实施例中，通信模块180可以被机械地耦接到培育设备100的第一构件120。在其它实施例中，通信模块180可以被机械地耦接到培育设备的第二构件140。在一些实施例中，通信模块180可以被耦接到专用的浮选装置，例如，泡沫、次要浮标和或类似物。在一些实施例中，浮选装置还可以用作通信模块的其它部件的支撑结构，包括但不限于，卫星天线或电源，例如，电池或太阳能电池板。在一些实施例中，通信模块180可以电子地耦接(即，有线或无线)到培育设备100和/或感测模块170。在一些实施例中，通信模块180可以由一个或多个太阳能电池板供电。例如，在一些实施例中，通信模块180可以由被配置为向通信模块180的各个部件提供电力的20W太阳能电池板供电。或者，在一些实施例中，通信模块180可以具有任何合适的电源和/或储能装置。在一些实施例中，通信模块180的电源可以包括一个或多个可充电电池。在一些实施例中，通信模块180可以包括一个或多个端口，其实现外部电源与作为辅助和/或备用电源的通信模块180之间的连接。在一些实施例中，通信模块180可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征，(2)将表示培育设备100和/或目标产物特征的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制培育设备100的释放部件160和/或感测模块170的信号。在一些实施例中，设备100可以包括一个或多个跟踪装置，其被配置为在设备100用目标产物播种并且被部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时产生和/或传输与设备100的相对位置相关联的信号。设备100的位置和/或轨迹可以被传输、记录和/或存储(例如，通过控制系统、分析单元和/或其它计算装置)，并且可以被遥感装置进一步采用以确定和/或量化(直接地或间接地)目标产物生长、质量生产和/或碳捕获。例如，在某些情况下，设备100可以包括全球定位系统(GPS)跟踪装置，其被配置为确定、记录和/或传输设备100的地理位置。在其它情况下，设备100可以包括射频识别(RFID)装置，其被配置为确定、记录和/或传输设备100的地理位置。或者，在一些实施例中，通信模块180可以包括卫星天线。设备100的地理位置可以通过遥感技术进一步用于确定目标产物生长并且量化质量生产、质量产量和碳捕获。例如，在某些情况下，诸如近红外航空摄影、SPOT多光谱成像、经地面真实校准的航空数字多光谱成像系统(DMSC)和/或机载高光谱系统的遥感技术可以用于量化质量生产、质量产量和碳捕获。在某些情况下，轨迹数据可以用于通过比较表面或表面下条件(例如，风、电流等)与表面下质量运动和/或类似物来确定、计算和/或推断质量生长。
在一些实施方式中，可以基于相对小的样本来计算、确定、预测、预见、估计和/或类似处理与任何数量的已播种的设备100的农场或系统相关联的质量生产、质量产量、目标产物生长、每单位质量的目标产物的碳封存能力和/或类似物。在一些这样的实施方式中，这样的方法或过程可以包括用目标产物播种例如设备100，将设备100部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上或部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体中，允许设备100随着设备100获得质量而下沉，并且然后在预定量的时间后收回设备100以测量生长的目标产物的重量和尺寸。例如，在某些情况下，设备100可以在部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上之后的预定量的时间后被收回，并且可以测量和量化湿重(即，从设备100收回的目标产物的重量)、干重(即，在预定条件下干燥之后的目标产物的重量)以及生长的目标产物的总体尺寸。
在某些情况下，目标产物的湿重、干重、干湿重比和/或尺寸可以用于量化和/或确定用于给定的一组环境变量的目标产物生长特征。在一些这样的实施方式中，例如，在生长阶段期间，可以使用上述任何传感器来感测、检测和/或以其它方式提供数据，所述数据能够计算和/或确定该一组环境变量(例如，水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度、盐度、水流条件、细菌繁殖、El
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或La
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振荡阶段等)。此外，在某些情况下，可以执行额外的分析以确定用于目标产物的碳含量、每单位质量的目标产物存在的碳百分比和/或类似参数。通过考虑碳的原子量、氧的原子量和每单位质量的目标产物存在的碳质量，可以进一步使用每单位质量的目标产物存在的碳百分比来计算捕获的和/或封存的二氧化碳的质量。
例如，在某些情况下，每单位质量的目标产物(干)的碳百分比可以是介于约30％与40％之间、约33％与约39％之间和/或约34％与约38％之间。在某些情况下，每单位质量的目标产物的碳百分比可以是介于34.8％与约37.4％之间。因此，对于1kg的具有37.4％的碳含量的干目标产物而言，封存的碳的质量为0.374kg的碳。利用碳的原子质量和氧的原子质量，可以确定0.374kg的碳质量对应于1.37kg的CO2。然后，计算出的目标产物的干湿比可以用于确定每单位质量的湿目标产物封存的CO2质量。在某些情况下，此类计算可以进一步用于确定例如每单位长度的目标产物封存的CO2质量，和/或任何其它合适的特征。继而，这些特征可以与感测的、确定的和/或检测到的环境变量相关联，允许生长和/或碳封存性能与环境变量有相关性。此外，基于样本的计算、数据和/或性能，可以确定、推断、建模等整个农场(或其一部分，诸如微型农场、任何数量的设备100的组件和/或类似物)的特征、性能等。
在某些情况下，此类计算、推导、相关性和/或类似的可以引起和/或产生所需水平的可预测性、可预见性和/或类似性。例如，预测和/或预见设备100(和/或包括较大数量的设备100的农场)的生长和/或性能特征的能力和/或封存碳或二氧化碳的容量可以例如使该容量作为商品和/或类似物被购买和/或出售。例如，确定每单位质量和/或每单位长度的目标产物的封存容量可以允许该容量作为碳信用额度在碳信用市场上出售。在某些情况下，目标产物和/或碳封存容量可以在商品市场、期货市场和/或任何其它合适的市场上进行买卖。
图2示出根据实施例的目标产物培育设备200。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备200(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在功能上类似于以上参照图1所述的培育设备100。例如，如以上参照培育设备100所述的，培育设备200可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。设备200可以包括第一构件220(也被称为“浮标”)和第二构件240，所述第一构件220被配置为向设备200的各个部件提供浮力，所述第二构件240被配置为积累或培育目标产物244的一个或多个物种。
培育设备200的第一构件220可以是任何合适的形状和/或尺寸的浮选装置。在一些实施例中，第一构件220的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为向设备200的各个部件提供浮力。在一些实施例中，第一构件220可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛丸浮标、桅杆浮标和类似物。在一些实施例中，第一构件220可以容纳空气和/或其它气体。在一些实施例中，可以对空气和/或气体加压。在一些实施例中，第一构件220的一个或多个部分可以由相对透明的材料形成，所述材料被配置为允许可见光传输，从而促进目标产物244对光的吸收。
在一些实施例中，第一构件220可以被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后降解，从而允许所容纳的空气和/或其它气体逸出。例如，在一些实施例中，第一构件220可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被设计为在目标产物生长的某个最小预期时期后分解和下沉。在一些实施例中，整个第一构件220或其部分可以由海洋相容材料制成，所述材料包括但不限于黄麻、剑麻、棉花、大麻、聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜，和/或其组合。在一些实施例中，第一构件220可以是可胀大的囊状物或囊泡(未示出)。在一些实施例中，囊状物可以包括机械或生物定时器/阀，其被配置为在预定的时间段后或在目标产物生长之后释放容纳在囊状物中的气体，由此促使囊状物失去浮力而下沉到海底。
在一些实施例中，第一构件220可以具有由以第一降解速率降解的材料制成的第一部分以及由以第二降解速率降解的材料制成的第二部分。随着第一部分降解，水可以进入第一构件220，促使第一构件220失去浮力而下沉到海底。在下沉到海底之后，第一构件220的第二部分可以在较长的时间段上以第二降解速率降解。在一些实施例中，第一构件220可以包括以比第一构件220的其余部分更快的速率降解的工程“缺陷”。例如，所述工程缺陷可以包括第一构件220的壁的变薄部分或应力断裂。所述工程缺陷可以促使第一构件220在整个第一构件220降解之前失去浮力。
培育设备200的第二构件240可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。第二构件240可以是适于目标产物244的附着的任何类型的材料。在一些实施例中，第二构件240可以由配置为促进目标产物244附着的纤维材料或播种线形成，如图2所示。第二构件240可以被机械地耦接到第一构件220，以向附着到播种线的目标产物提供浮力。在一些实施例中，第二构件240可以借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚点装置被机械地耦接到第一构件220。在其它实施例中，第二构件240可以使用一个或多个耦接机制被机械地耦接到第一构件220，所述一个或多个耦接机制包括但不限于螺钉、螺栓紧固件、焊接、钎焊、粘合剂或其任何组合。第二构件240和/或锚点装置可以由海洋相容材料制成，所述材料包括黄麻、剑麻、棉花、大麻、聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜和类似物。如图2所示，第二构件240可以包括耦接到第一构件220的单个播种线。在一些实施例中，第二构件240可以包括耦接到第一构件220的第一播种线，以及耦接到第一播种线和/或耦接到第一构件220的附加播种线(未示出)，所述附加播种线被配置为扩展了对于目标产物的附着可用的空间的量。
如以上所公开的，第二构件240可以被配置为积累或培育目标产物244的一个或多个第二物种。在一些实施例中，第二构件240可以包括粘结剂，其被配置为加强目标产物244到第二构件240的附着。在一些实施例中，第二构件240可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物244的污染。例如，在一些实施例中，第二构件240可以包括二氧化锗(GeO2)。在一些实施例中，第二构件240可以与铁或含铁的线、丝或绳共同缠绕、盘绕和/或交织，以向设备200提供负浮力和/或向目标产物244提供铁(Fe)营养来源。在一些实施例中，第二构件240的一个或多个部分可以用多个重氮微生物接种，所述多个重氮微生物包括单细胞古菌生物体、细菌(例如，蓝藻、固氮菌、根瘤菌、法兰克菌)和类似物(例如，微生物群)，其能够将分子氮(N2)从空气转化为氨(NH3)(例如，固定氮)。在一些实施例中，第二构件240的一个或多个部分可以被喷洒有肥料，其被配制为加速目标产物244的物种的生长并且通过引入流变改性剂、凝集剂和其它添加剂(包括甘油、糖浆、高分子量多糖)和其它聚合物材料(例如，聚乙烯氧化物)来改进目标产物244的物种对第二构件240的粘附。
如以上关于培育设备100所述的，培育设备200可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，培育设备200可以积累或培育目标产物244的一个或多个物种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备200可以被配置为当最初部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它水体上时漂浮在水线W的表面上或附近，以促进与目标产物生长相关联的和/或以其它方式促进目标产物生长的UV光、O2和/或营养物的吸收。在一些实施例中，培育设备200可以被配置为在已经经过预定的时间段后或在目标产物的所选物种已经达到预定量的生长之后被访问以用于目标产物的收获目的。或者，在其它实施例中，第一构件220(或其部分)可以被配置为在第二构件240上已经积累了预定的最小量的目标产物之后降解，促使整个设备200下沉和封存与目标产物质量相关联的碳。
在一些实施例中，培育设备200可以包括第一构件220和第二构件240，所述第一构件220被配置为呈现最大预定量级的浮力，所述最大预定量级的浮力可操作成抵消和/或平衡由与设备200的第一构件220耦接的第二构件240施加的向下力(例如，下沉力)的最大阈值。换句话说，第一构件220可以被配置为具有可操作成维持和漂浮第二构件240的最大浮力能力。在一些实施例中，培育设备200可以积累或培育负浮力目标产物的一个或多个物种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备200可以被配置为当最初部署在海洋上时漂浮在水线W的表面上或附近。在这些情况下，第一构件220可以呈现出这样的浮力，即，所述浮力超过和/或匹配由目标产物和/或设备200的第二构件240施加在第一构件220上的向下(例如，下沉)力。随着目标产物获得质量，第二构件240的重量和/或由负浮力目标产物施加的向下力最终可以匹配和/或超出第一构件220的最大浮力或浮力能力，加压设备200以使其开始下沉。
在一些实施例中，第一构件220可以被配置为抵抗最大量的压力Pm，在此压力Pm之后第一构件220可以开始泄漏并且失去浮力。在某些情况下，培育设备200可以被配置为当最初部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时漂浮在水面上或附近，并且然后响应于布置在第二构件240上的负浮力目标产物获得质量而下沉到水面以下的第一深度。此时，目标产物的任何额外生长都可以导致培育设备200下沉到第二深度，在该深度处第一构件220上的外部压力超过最大压力Pm，导致第一构件220泄漏或破裂而迅速下沉到海底。
在一些实施例中，培育设备200可以用正浮力目标产物244的一个或多个物种播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。由于目标产物244的正浮力和第一构件220的浮力能力，设备200可以被配置为当部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它水体上时漂浮在水线W的表面上或附近。在一些实施例中，培育设备200可以被配置为在已经经过预定的时间段后或在所选目标产物已经达到预定量的生长之后被访问以用于目标产物的收获目的。由于目标产物244具有正浮力，所以目标产物244可以从轮船和/或船舶收获。或者，在其它实施例中，第一构件220(或其部分)可以被配置为降解、失效和/或泄漏而变为具有负浮力。例如，在一些实施例中，第一构件220(或其部分)可以被配置为降解，允许所容纳的空气和/或其它气体从第一构件220逸出(或释放)，允许水进入第一构件220，这继而使第一构件具有负浮力(例如，像锚一样起作用)并且导致培育设备200下沉并且封存与目标产物质量相关联的碳。
图3示出根据实施例的目标产物培育设备300。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备300(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100和/或200。例如，如以上参照培育设备100所述的，培育设备300可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。设备300可以包括第一构件320(也被称为“浮标”)、第二构件340以及释放部件360，所述第一构件320被配置为向设备300的各个部件提供浮力，所述第二构件340被配置为积累或培育目标产物344的一个或多个物种，所述释放部件360被配置为将第一构件320与外部环境密封。
第一构件320可以是任何合适的形状和/或尺寸的浮选装置。在一些实施例中，第一构件320的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为向设备300的各个部件提供浮力。在一些实施例中，第一构件320可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛丸浮标、桅杆浮标和类似物。在一些实施例中，第一构件320可以容纳空气和/或其它气体。在一些实施例中，可以对空气和/或气体加压。在一些实施例中，第一构件320的一个或多个部分可以由相对透明的材料形成，所述材料被配置为允许可见光传输，从而促进目标产物344对光的吸收。在一些实施例中，第一构件320或其部分由海洋相容材料制成，所述材料包括但不限于聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜，和/或其组合。
培育设备300的第二构件340可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。第二构件340可以是适于目标产物344的附着的任何类型的材料。在一些实施例中，第二构件340可以由配置为促进目标产物344附着的纤维材料或播种线形成，如图3所示。第二构件340可以被机械地耦接到第一构件320，以向附着到播种线的目标产物提供浮力。在一些实施例中，第二构件340可以借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚点装置被机械地耦接到第一构件320。在其它实施例中，第二构件340可以使用一个或多个耦接机制被机械地耦接到第一构件320，所述一个或多个耦接机制包括但不限于螺钉、螺栓紧固件、焊接、钎焊、粘合剂或其任何组合。第二构件340和/或锚点装置可以由海洋相容材料制成，所述材料包括黄麻、剑麻、棉花、大麻、聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜和类似物。如图3所示，第二构件340可以包括耦接到第一构件320的单个播种线。在一些实施例中，第二构件340可以包括耦接到第一构件320的第一播种线，以及耦接到第一播种线和/或耦接到第一构件320的附加播种线(未示出)，所述附加播种线被配置为扩展了对于目标产物的附着可用的空间的量。
如以上所公开的，第二构件340可以被配置为积累或培育目标产物344的一个或多个第二物种。在一些实施例中，第二构件340可以包括粘结剂，其被配置为加强目标产物344到第二构件340的附着。在一些实施例中，第二构件340可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物344的污染。例如，在一些实施例中，第二构件340可以包括二氧化锗(GeO2)。在一些实施例中，第二构件340可以与铁或含铁的线、丝或绳共同缠绕、盘绕和/或交织，以向设备300提供负浮力和/或向目标产物344提供铁(Fe)营养来源。在一些实施例中，第二构件340的一个或多个部分可以用多个重氮微生物接种，所述多个重氮微生物包括单细胞古菌生物体、细菌(例如，蓝藻、固氮菌、根瘤菌、法兰克菌)和类似物(例如，微生物群)，其能够将分子氮(N2)从空气转化为氨(NH3)(例如，固定氮)。在一些实施例中，第二构件340的一个或多个部分可以被喷洒有肥料，其被配制为加速目标产物344的物种的生长并且通过引入流变改性剂、凝集剂和其它添加剂(包括甘油、糖浆、高分子量多糖)和其它聚合物材料(例如，聚乙烯氧化物)来改进目标产物344的物种对第二构件340的粘附。
培育设备300的释放部件360可以是任何合适的形状、尺寸、形状或配置。在一些实施例中，释放部件360可以是塞子、止挡件、软木塞或类似物，其被机械地耦接到第一构件320并且被配置为保持气密密封，其防止容纳在第一构件320中的空气和/或其它气体逸出。在一些实施例中，释放部件360可以通过压力接头、螺纹瞄准具、膨胀塞和类似物被机械地耦接到第一构件320。在一些实施例中，释放部件360可以包括粘合剂贴片、胶水或浆糊，其被配置为在一段时间内密封第一构件320上的开口。在一些实施例中，释放部件360可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后分解，允许所容纳的空气和/或其它气体从第一构件320逸出或释放并且促使培育设备300下沉。例如，在一些实施例中，释放部件360或其部分可以由诸如锌的材料制成，所述材料以可预测的和可重复的速率降解或分解，允许空气逸出第一构件320和/或允许水渗透或浸润第一构件320，促使设备300下沉。在一些实施例中，释放构件360可以被配置为包括第一部分或部件以及第二部分或部件，所述第一部分或部件由以可预测的和可重复的速率降解或分解的材料(例如，锌)制成，所述第二部分或部件(1)机械地耦接到第一部分或部件并且(2)包括碱金属，例如，钠(Na)、钾(K)、锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)或它们的组合，其与水剧烈地且激烈地起反应，压碎释放部件360并且允许空气逸出第一构件320和/或允许水渗透第一构件320，促使设备300下沉。
在一些实施例中，释放部件360可以被配置为在第二构件340上已经积累了最小量的质量后降解。在一些实施例中，释放部件360可以被配置为在预定的环境条件下降解，包括但不限于温度、压力、暴露于UV和/或可见光。
如上所述，培育设备300可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，培育设备300可以首先用目标产物344的一个或多个物种播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备300可以被配置为当最初部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它水体上时漂浮在水线W的表面上或附近，以促进与目标产物生长相关联的和/或促进目标产物生长的UV光、O2和/或营养物的吸收。在一些实施例中，培育设备300可以被配置为在已经经过预定的时间段后或在目标产物的所选物种已经达到预定量的生长之后被访问以用于目标产物的收获目的。在一些实施例中，释放部件360可以被配置为在第二构件340上已经积累了最小量的目标产物之后降解，允许容纳在第一构件320中的空气和/或其它气体逸出和/或允许水渗透第一构件340，促使培育设备300下沉到海底，高效地封存与目标产物质量相关联的碳。
图4示出根据实施例的目标产物培育设备400。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备400(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200和/或300。例如，如以上参照培育设备100所述的，培育设备400可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。设备400可以包括第一构件420(也被称为“浮标”)、第二构件440以及释放部件460(在此也被称为“中间部件”)，所述第一构件420被配置为向设备400的各个部件提供浮力，所述第二构件440被配置为积累或培育目标产物444的一个或多个物种，所述释放部件460被配置为将第一构件420与第二构件440分离、断开、释放和/或解脱。在一些实施例中，培育设备400的部分和/或方面可以与以上参照图3所述的培育设备300的部分和/或方面相似和/或基本相同。因此，本文可以不进一步详细地描述此类相似部分和/或方面。
第一构件420可以是任何合适的形状和/或尺寸的浮选装置。在一些实施例中，第一构件420的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为提供浮力。在一些实施例中，第一构件420可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛丸浮标、桅杆浮标和类似物。在一些实施例中，第一构件420可以容纳空气和/或其它气体。在一些实施例中，可以对空气和/或气体加压。在一些实施例中，第一构件420的一个或多个部分可以由相对透明的材料形成，所述材料被配置为允许可见光传输，从而促进目标产物444对光的吸收。在一些实施例中，第一构件420可以由海洋相容材料制成，所述材料包括但不限于聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜，和/或其组合。
培育设备400的第二构件440可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。第二构件440可以是适于目标产物444的附着的任何类型的材料。第二构件440可以由纤维材料或播种线形成，所述纤维材料或播种线包括粘结剂，其被配置为促进目标产物444的附着。第二构件440可以借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚定点(图4中未示出)被机械地耦接到释放部件460。如图4所示，第二构件440可以包括耦接到释放部件460的单个播种线。在其它实施例中，第二构件440可以包括耦接到释放部件460的第一播种线，以及耦接到第一播种线和/或耦接到释放部件460的附加播种线(未示出)，所述附加播种线被配置为扩展了对于目标产物的附着可用的空间的量。
如以上所公开的，第二构件440可以被配置为积累或培育目标产物444的一个或多个第二物种。在一些实施例中，第二构件440可以包括粘结剂，其被配置为加强目标产物444到第二构件440的附着。在一些实施例中，第二构件440可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物444的污染。例如，在一些实施例中，第二构件440可以包括二氧化锗(GeO2)。在一些实施例中，第二构件440可以与铁或含铁的线、丝或绳共同缠绕、盘绕和/或交织，以向设备400提供负浮力和/或向目标产物444提供铁(Fe)营养来源。在一些实施例中，第二构件440的一个或多个部分可以用多个重氮微生物接种，所述多个重氮微生物包括单细胞古菌生物体、细菌(例如，蓝藻、固氮菌、根瘤菌、法兰克菌)和类似物(例如，微生物群)，其能够将分子氮(N2)从空气转化为氨(NH3)(例如，固定氮)。在一些实施例中，第二构件440的一个或多个部分可以被喷洒有肥料，其被配制为加速目标产物444的物种的生长并且通过引入流变改性剂、凝集剂和其它添加剂(包括甘油、糖浆、高分子量多糖)和其它聚合物材料(例如，聚乙烯氧化物)来改进目标产物444的物种对第二构件440的粘附。
培育设备400的释放部件460可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，释放部件460可以是环形物、卸扣、转环、接头或类似物，其被配置为可逆地将第一构件420耦接到第二构件440。在一些实施例中，释放部件460可以被配置为借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚点连结、互连和/或耦接第一构件420和第二构件440。如上所述，锚点可以由海洋相容材料制成，所述材料包括例如聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜和类似物。释放部件460也可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后分解，使第一构件420与第二构件440分离、断开和/或解脱，因此促使第二构件440和所附着的目标产物下沉到海底。在一些实施例中，第一构件420可以被配置为在水线w的表面上降解和/或以其它方式分解。在一些实施例中，第一构件420也可以被允许降解和下沉到海底。在一些实施例中，第一构件420可以被配置为被收回和重新使用。
如上所述，培育设备400可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，培育设备400可以首先用目标产物的一个或多个物种的配子体和/或孢子体播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备400可以被配置为漂浮在水线W的表面附近，以促进与目标产物生长相关联的和/或促进目标产物生长的UV光、O2和/或营养物的吸收。在一些实施例中，培育设备400可以被配置为在已经经过预定的时间段后或在目标产物的所选物种已经达到预定量的生长之后被访问以用于目标产物的收获目的。在一些实施例中，释放部件460可以被配置为在预期使用寿命的最小时期后和/或在第二构件440上已经积累了最小量的目标产物之后降解，使第一构件420与第二构件440解脱，促使第一构件420漂浮，并且促使第二构件440和所附着的目标产物下沉到海底，高效地封存与目标产物质量相关联的碳。
图5A至图5C示出根据实施例的目标产物培育设备的第一构件520和释放部件560。目标产物培育设备(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200、300和/或400。例如，如以上参照培育设备100所述的，根据本实施例的培育设备可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，根据本实施例的第一构件520和释放部件560的部分和/或方面可以与以上参照图4所述的第一构件420和释放部件460的部分和/或方面相似和/或基本相同。因此，本文可以不进一步详细地描述此类相似部分和/或方面。如图5A所示，第一构件520可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛球浮标、桅杆浮标和类似物，其容纳空气和/或其它气体，并且被配置为向设备500的各个部件提供浮力。
图5B示出释放部件560，所述释放部件560可以被配置为耦接到第一构件520以保持气密密封，其防止容纳在第一构件520中的空气和/或其它气体逸出。在一些实施例中，释放部件560可以包括壳体562，所述壳体562包括耦接室和/或部分563、可降解材料564的层以及限定孔径565的部分和/或分段。壳体562可以由任何合适的材料制成，所述材料包括但不限于玻璃、金属、金属合金和/或其它海洋相容材料。在一些实施例中，耦接室和/或部分563可以包括螺纹端部部分，其可以连接、匹配和/或耦接到第一构件520的类似的螺纹端部部分521。在一些实施例中，耦接室和/或部分563可以包括被配置为连接到和/或附装到第一构件520的螺钉、螺栓、紧固件、钉子、粘合剂和类似物。在一些实施例中，释放部件560的耦接室和/或部分563可以包括快速连接适配器、压力接头、金属垫圈面密封接头或类似物。或者，在其它实施例中，壳体562可以被成形为塞子、止挡件、软木塞或类似物，其被配置为耦接到并且密封第一构件520。
可降解材料564的层可以布置在耦接室和/或部分563内和/或布置成与其相邻。在一些实施例中，可降解材料564的层可以被成形为垫片、垫圈和/或适于配合释放部件560的壳体562和/或耦接室和/或部分563的任何其它几何形状。在一些实施例中，可降解材料564的层可以被成形为垫圈，其被配置为密封容纳在第一构件520内的气体。在一些实施例中，可降解材料564的层可以被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后降解，破坏和/或打破第一构件520与释放部件560之间的密封，允许所容纳的空气和/或其它气体从第一构件520逸出(或释放)，促使培育设备500下沉。在一些实施例中，例如，如图5C所示，壳体562可以包括一个或多个开口566，其促进可降解材料564的层暴露于海水中，触发可降解材料564的层的降解，引起培育设备的下沉。在一些实施例中，可降解材料564的层可以由诸如锌的材料制成，所述材料以可预测的和可重复的速率降解或分解，允许空气逸出第一构件520和/或允许水渗透或浸润第一构件520，促使设备在预定量的时间后下沉。在一些实施例中，可降解材料564的层可以包括由诸如锌的材料制成的第一部分或涂层以及第二部分或内芯，所述材料以可预测的和可重复的速率降解或分解，所述第二部分或内芯包括碱金属，例如，钠(Na)、钾(K)、锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)或它们的组合，其可以与水剧烈地且激烈地起反应，机械地破坏和/或压碎释放部件560以允许空气逸出第一构件520和/或允许水渗透第一构件520，从而促使培育设备下沉。
如上所述，壳体562还可以包括限定孔径565的部分和/或分段，所述孔径565可以被配置为锚定第二构件(未示出的播种线)。在一些实施例中，孔径565可以是环首螺栓、旋转连杆、提升环或类似物。在一些实施例中，第二构件540(例如，播种线)可以通过由壳体562所限定的孔径565耦接到释放部件560。在一些实施例中，壳体562的孔径565可以用于借助系结、顶针套件、钩和/或类似的方法直接地耦接第二构件540，如以上相对于释放部件160所描述的。
图6A至图6B示出根据实施例的目标产物培育设备的第一构件620和释放部件660。目标产物培育设备(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200、300和/或400。例如，如以上参照培育设备100所述的，根据本实施例的培育设备可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，根据本实施例的第一构件620和释放部件660的部分和/或方面可以与以上参照图4所述的第一构件420和释放部件460的部分和/或方面相似和/或基本相同。因此，本文可以不进一步详细地描述此类相似部分和/或方面。
图6A示出第一构件620，所述第一构件620可以被成形为圆盘和或圆柱体，其包括被配置为向培育设备提供浮力的中空内部。在一些实施例中，第一构件620可以由诸如玻璃的海洋相容材料制成。在其它实施例中，第一构件620可以由其它海洋相容材料制成，所述材料包括但不限于聚乙交酯、聚乳酸、聚羟基丁酸酯、壳聚糖、透明质酸、聚(乳酸-共-乙醇酸)、聚(己内酯)、聚羟基烷酸酯、聚(乳酸)、聚(己内酯)、聚(正酯)、聚氰基丙烯酸酯、铝、碳钢、不锈钢、镀锌钢、黄铜和/或其组合。
图6B示出释放部件660，所述释放部件66可以包括壳体662，其被耦接到第一构件620的下部分或分段。壳体662可以由任何合适的材料制成，所述材料包括但不限于玻璃、金属、金属合金和/或其它海洋相容材料。在一些实施例中，壳体662可以被配置为密封第一构件620，防止容纳在第一构件620中的空气和/或其它气体逸出和/或阻止水渗透第一构件620，促使培育设备下沉。如图6B所示，壳体662可以包括耦接部分663、可降解材料664的层和限定孔径665的结构。壳体662可以经由可降解材料664的层耦接到第一构件620。例如，如图6B所示，可降解材料664的层可以被成形为布置在壳体662内的单个圆盘(例如，夹在壳体662的两个垫片和/或层之间)。此外，可降解材料664的圆盘的边缘和/或外部部分可以被支撑和/或包装在第一构件620的后退结构内。结果，由于可降解材料664的圆盘至少部分地密封第一构件620，所以壳体662可以悬浮在第一构件620内。或者，在一些实施例中，壳体662可以经由螺钉、螺栓、紧固件、钉子、粘合剂和类似物耦接到第一构件620。
如上所述，可降解材料664的层可以被成形为垫片、垫圈和/或圆盘，其被配置为耦接到第一构件620。在一些实施例中，可降解材料664的圆盘可以被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后降解，破坏和/或打破第一构件620与释放部件660之间的密封，允许所容纳的空气和/或其它气体从第一构件620逸出(或释放)，促使培育设备下沉。在一些实施例中，可降解材料664的圆盘可以由诸如锌的材料制成，所述材料以可预测的和可重复的速率降解或分解，允许空气逸出第一构件620和/或允许水渗透或浸润第一构件620，促使设备在预定量的时间后下沉。在一些实施例中，可降解材料664的圆盘可以包括由诸如锌的材料制成的第一部分或涂层以及第二部分或内芯，所述材料以可预测的和可重复的速率降解或分解，所述第二部分或内芯包括碱金属，例如，钠(Na)、钾(K)、锂(Li)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)或它们的组合，其可以与水剧烈地且激烈地起反应，机械地破坏和/或压碎释放部件660以允许空气逸出第一构件620和/或允许水渗透第一构件620，从而促使培育设备下沉。或者，在一些实施例中，释放部件660可以包括可降解材料664的第一圆盘以及第二圆盘，所述第一圆盘耦接到和/或附装到壳体662，所述第二圆盘被制成为使其边缘和/或外部部分被支持和/或封装在第一构件620的后退结构内。然后，耦接到壳体662的可降解材料664的第一圆盘可以与第二圆盘互锁以固定和/或密封第一构件620。随着可降解材料的第一圆盘降解，第一构件620的密封性变得受损，允许空气从第一构件620逸出和/或允许水渗透第一构件620，促使培育设备下沉。
如上所述，释放部件660的壳体662还可以包括耦接部分663以及限定孔径665的结构。如图6B所示，耦接部分6630可以包括螺纹，其被配置为耦接到螺纹环首螺栓、钩、提升环和/或类似物。在一些实施例中，螺纹环首螺栓可以包括和或限定孔径665。在一些实施例中，第二构件640(例如，播种线)可以经由孔径665耦接到释放部件660。在一些实施例中，壳体562的孔径665可以用于借助系结、顶针套件、钩和/或类似的方法直接地耦接第二构件640，如以上相对于释放部件160所描述的。
图7示出根据实施例的目标产物培育设备700。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备700(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200、300和/或400。例如，如以上参照培育设备100所述的，培育设备700可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。设备700可以包括第一构件720(也被称为“浮标”)、第二构件720以及任选地释放部件760，所述第一构件720被配置为向设备700的各个部件提供浮力，所述第二构件720被配置为接收目标产物744的一个或多个物种，所述释放部件760被配置为使第一构件720与第二构件740分离、断开、释放和/或解脱。此外，设备700包括感测模块770和通信模块780。感测模块770可以被耦接到培育设备700或与培育设备700相关联，并且被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备700上的目标产物的物种相关的一个或多个特征和/或图像。
在一些实施例中，感测模块770可以被机械地耦接到培育设备700(例如，机械地耦接到到第一构件720)。在一些实施例中，感测模块770可以被光学地耦接到培育设备700。在一些实施例中，感测模块770可以被电子地耦接到培育设备700。通信模块780可以被电地和机械地耦接到感测模块770和/或培育设备700，并且可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征和/或图像，(2)将表示所述目标产物特征和/或图像的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制感测模块770的信号。在一些实施例中，培育设备700的部分和/或方面可以与以上参照图4所述的培育设备400的部分和/或方面相似和/或基本相同。因此，本文可以不进一步详细地描述此类相似部分和/或方面。
第一构件720可以是任何合适的形状和/或尺寸的浮选装置。在一些实施例中，第一构件720的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为提供浮力。在一些实施例中，第一构件720可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛丸浮标、桅杆浮标和类似物。在一些实施例中，第一构件720可以容纳空气和/或其它气体。
培育设备700的第二构件740可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。第二构件740可以是适于目标产物744的附着的任何类型的材料。第二构件740可以由纤维材料或播种线形成，所述纤维材料或播种线包括粘结剂，其被配置为促进目标产物744的附着。第二构件740可以借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚定点(图7中未示出)被机械地耦接到释放部件770。
第二构件740可以被配置为接收目标产物744的一个或多个第二物种。在一些实施例中，第二构件740可以包括粘结剂，其被配置为加强目标产物744到第二构件740的附着。在一些实施例中，第二构件740可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物744的污染。例如，在一些实施例中，第二构件740可以包括二氧化锗(GeO2)。在一些实施例中，第二构件740可以与铁或含铁的线、丝或绳共同缠绕、盘绕和/或交织，以向设备700提供负浮力和/或向目标产物744提供铁(Fe)营养来源。在一些实施例中，第二构件740的一个或多个部分可以用多个重氮微生物接种，所述多个重氮微生物包括单细胞古菌生物体、细菌(例如，蓝藻、固氮菌、根瘤菌、法兰克菌)和类似物(例如，微生物群)，其能够将分子氮(N2)从空气转化为氨(NH3)(例如，固定氮)。在一些实施例中，第二构件740的一个或多个部分可以被喷洒有肥料，其被配制为加速目标产物744的物种的生长并且通过引入流变改性剂、凝集剂和其它添加剂(包括甘油、糖浆、高分子量多糖)和其它聚合物材料(例如，聚乙烯氧化物)来改进目标产物744的物种对第二构件740的粘附。
释放部件760可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，释放部件760可以是环形物、卸扣、转环、接头或类似物，其被配置为可逆地将第一构件720耦接到第二构件740。在一些实施例中，释放部件760可以被配置为借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚点连结、互连和/或耦接第一构件720和第二构件740。释放部件760也可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后分解，使第一构件720与第二构件740分离、断开和/或解脱，因此促使第二构件740和所附着的目标产物下沉到海底。
感测模块770可以包括多个传感器，其被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备700上的目标产物744的物种相关的一个或多个特征和/或图像。在一些实施例中，感测模块770可以包括一个或多个传感器，其被配置为感测、检测和/或测量水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度、盐度和/或与目标产物生长相关的其它特征。植物尺寸、植物密度、水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度、盐度和/或与目标产物生长相关的其它特征可以被一个或多个传感器感测和/或检测。在一些实施例中，与感测模块770的一个或多个传感器的输出相关联的数据可以由通信模块780读取并且被传输到外部装置。然后，所传输的数据可以被分析(例如，通过控制系统、分析单元和/或其它计算装置)，以确定目标产物生长、量化质量生产和/或质量产量。换句话说，由感测模块770的一个或多个传感器输出的数据可以被分析，以确定目标产物生长、质量生产、碳捕获和/或封存率、数量或容量和/或类似物。
在一些实施例中，感测模块770可以包括压力释放深度传感器，其被配置为在设备700用目标产物744播种并且被部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体之后测量和/或记录作为时间的函数的设备700的下沉速率。压力释放深度传感器可以被配置为测量设备700的下沉速率、一旦设备700达到预定的深度阈值就与设备700解脱、(经由通信模块780)发射经由卫星记录的下沉速率信息，并且返回到表面。在某些情况下，设备700的下沉速率可以用于量化被捕获和/或被封存的质量和相关的碳。在某些情况下，感测模块770的压力释放深度传感器可以用于确定设备700是否已经下沉到与永久封存碳相关联的和/或适用于永久封存碳的预定的深度或阈值以下。在一些实施例中，与永久封存碳相关联的和/或适用于永久封存碳的预定的深度或阈值可以与水面相距大于约500米、约600米、约700米、约800米、约900米、约1000米、约1000米、约1100米、约1200米、约1300米、约1400米、约1500米、约1600米、约1700米、约1800米、约1900米或约2000米。
在一些实施例中，感测模块770可以包括水下照相机或其它成像技术，其被配置为成像、记录和/或监测目标产物生长或积累的数量、密度、空间尺寸和/或其变化的程度或速率。例如，在一些实施例中，感测模块770可以包括立体照相机系统，所述立体照相机系统配备有两个或更多个透镜，所述两个或更多个透镜包括分离的图像传感器，以模拟人的双眼视觉，并且从而促进获得具有深度感知的图像。
在一些实施例中，立体照相机系统可以配备有直线透镜、鱼眼透镜和/或变形透镜，其被配置为产生在培育设备700上正生长的目标产物的详细图像。在一些实施例中，立体相机系统可以被配置为执行多个图像后处理步骤。例如，在一些实施例中，立体照相机系统可以包括后处理步骤以分析由透镜生成的图像，并且使用算法来识别和/或纠正失真，所述算法通过使用例如拉文伯格-马夸特求解器估计失真参数和照相机矩阵。在一些实施例中，立体相机系统可以包括多个后处理步骤，例如，色彩校正、亮度/对比度、锐度、后向散射去除、裁剪和类似参数。
在一些实施例中，感测模块770还可以包括配备有光合有源辐射(PAR)传感器的照相机，所述光合有源辐射(PAR)传感器被配置为测量在400nm至700nm的范围内的空气和水中的光合光水平。PAR传感器可以被配置为测量光合光子通量密度(PPFD)或在可见光光谱范围内的电磁辐射功率，其单位为每平方米每秒的光子的微摩尔。由PAR传感器捕获的数据可以用于估计、确定和/或量化对于布置在设备700上的目标产物可用的太阳光强度以用于光合作用，从而估计和/或推断目标产物的相对健康状况和/或目标产物以及其它海洋生物的生长速度。
由感测模块770的照相机所记录的图像可以用于量化在培育设备700上积累的质量，以及估计质量的变化(例如，质量积累的速率)，并且提供促进评估目标产物的相对健康状况的见解。在一些实施例中，由感测模块770所记录的图像可以通过通信模块780传输到外部装置以用于分析。在某些情况下，由感测模块770所记录的图像可以被手动地分析(例如，由用户手动注释)以确定设备700上的质量的量、目标产物的生长速度和/或由在设备700上积累的质量高效地捕获的CO2的量。例如，在一些实施例中，感测模块770可以启动图像捕获(例如，记录布置在培育设备700上的目标产物在不同时间点处的图像和/或视频)，对这些图像进行后处理(例如，调整颜色、亮度/对比度、锐度、去除后向散射、去除噪声、裁剪和类似参数)，经由通信模块780传输图像和/或视频以供用户进行数据提取或注释，并且对所提取的数据进行统计分析。在其它情况下，由感测模块770记录的图像可以使用计算机视觉算法被分析或注释。
在一些实施例中，在感测模块770或通信模型780上机载的软件可以采用策略以最大限度地减少昂贵的且功耗的卫星遥测的使用。这些策略会涉及数据压缩。它们会涉及数据子集选择。它们会涉及使用机器学习模型以对待传输的数据进行子抽样或汇总。在一些实施例中，设备可以利用双向遥测通信来接收用户指令，以动态地选择待传输的数据，或切换数据使用或数据建模模态。
如图7所示，感测模块770包括框架772，其被配置为向感测模块770的一个或多个照相机774a、774b(被统称为照相机774)和/或通信模块780提供机械支撑。框架772可以是任何合适的形状和/或尺寸。框架772可以具有足够的机械强度来承受潮汐波和洋流，以确保感测模块770和通信模块780的部件的稳定性和寿命。在一些实施例中，框架772可以是由任何数量的支柱(例如，杆状元件)形成的刚性结构。在其它实施例中，框架772可以由任何数量的板和/或面板形成。框架772的板可以限定闭环形状，其可以用于容纳、支撑和/或附装感测模块770的各种部件(例如，照相机774和所需的其它硬件)。例如，如图7所示，框架772可以是形成具有基本椭圆形或圆形形状的支撑结构的板的组件。板可以包括沿着板的长度布置的一个或多个凸片、支架和/或托架，其可以起到安装点的作用，以将其它部件或板耦接到框架772。这样，框架772可以被模块化。框架772可以使用诸如带、托架、钩和类似物的各种耦接机制被耦接到第一构件720。形成框架772的板可以由各种金属、塑料和复合物制成，其包括但不限于铝、钢、不锈钢、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、玻璃纤维、碳纤维和/或类似物。还可以施加涂层来改善框架772针对盐水和/或淡水的耐腐蚀性，如本文中进一步描述的。
感测模块770的照相机774可以使用各种耦接机制被耦接到框架772，所述各种耦接机制包括但不限于螺钉、螺栓紧固件、焊接、钎焊、粘合剂或其任何组合。在一些实施例中，照相机774可以以不同的取向安装，以便促进捕获布置在培育设备700上的目标产物的图像。在一些实施例中，照相机774可以以固定的角度安装。在其它实施例中，照相机774可以被安装在框架772上，使得机动附件(未示出)可以改变照相机774的取向(例如，调整由透镜所指的角度)。
在一些实施例中，感测模块770可以包括配备有防污系统的照相机774，所述防污系统被配置为检测、防止和/或最大限度地减少感测模块770的各个部件由于海洋微生物、植物、藻类或小动物的积累和/或生长而导致的降解以及由此类海洋微生物的代谢物产生的微生物影响的腐蚀(MIC)。在一些实施例中，防污系统可以包括探测光源，例如，发光二极管(LED)灯，其被配置为将紫外线(250nm至280nm)范围内的光束取向到水下照相机的透镜和/或其它部件，并且诱导由微生物、植物、藻类或小动物荧光团发射荧光。探测光源可以用于触发沉积在感测模块770上的海洋微生物的荧光响应，所述海洋微生物的荧光响应可以由配备有适当探测器的一个或多个照相机来检测，所述探测器例如为电荷耦合器件(CCD)、电子倍增电荷耦合器件(EM-CCD)和/或互补金属氧化物半导体(CMOS)探测器。照相机774可以量化荧光信号的强度，所述荧光信号可以用于评估海洋微生物在感测模块770上的积累。在某些情况下，探测光源可以用于去除由于微生物对由探测光源所产生的强UV辐射的低耐受性而在感测模块770上积累的海洋微生物的至少一部分。
在一些实施例中，防污系统可以包括为海洋微生物提供有毒环境的一种或多种化学杀菌剂或防污杀菌剂。在一些实施例中，包括透镜、照相机底盘和外围硬件在内的感测模块770的部件可以用保护层涂覆，所述保护层包括一种或多种防污生物杀菌剂，其包括但不限于，2-甲基硫代-4-叔丁氨基-6-环丙氨基-s-三嗪(叔丁氨基1051)、1-(3,4-二氯苯基)-3,3-二甲基脲(敌草隆)、4,5-二氯-2-n-辛基-4-异噻唑-3-酮(DCOIT)、N-二氯氟甲硫基-N’,N’-二甲基-N-苯基磺酰胺(苯氟磺胺)、N-二氯氟甲硫基-N’,N’-二甲基-N-对甲苯磺酰胺(甲苯氟磺胺)、2,4,5,6-太氯异酞腈(四氯异苯腈)、双(1羟基-2(1H)-吡啶硫代-O,S)-T-4锌(硫氧吡啶锌)、双(1羟基-2(1H)-吡啶硫代-O,S)-T-4铜(琉氧吡啶铜)、2-(硫氰基甲基硫代)苯噻唑(TCMTB)、2,3,5,6-四氯-4-(甲基磺基)吡啶(TCMS吡啶)、吡啶-三苯硼烷(TPBP)、硫氰酸亚铜、三氧化二砷、锌、福尔佩特、福尔姆、盐酸土霉素、锆石、马尼布和/或其组合。
通信模块780可以耦接到感测模块770或与感测模块770相关联。在一些实施例中，通信模块780可以被机械地耦接到培育设备700(例如，机械地耦接到第一构件720)和/或感测模块770。在一些实施例中，通信模块780可以被机械地耦接到培育设备700的第一构件720。在其它实施例中，通信模块780可以被机械地耦接到培育设备的第二构件740。在一些实施例中，通信模块780可以被耦接到专用的浮选装置，例如，泡沫、次要浮标和或类似物。在一些实施例中，浮选装置还可以用作通信模块的其它部件的支撑结构，包括但不限于，卫星天线或电源，例如，电池或太阳能电池板。在一些实施例中，通信模块780可以电子地耦接(即，有线或无线)到培育设备700和/或感测模块770。在一些实施例中，通信模块780可以由一个或多个太阳能电池板供电。例如，在一些实施例中，通信模块780可以由被配置为向通信模块780的各个部件提供电力的20W太阳能电池板供电。或者，在一些实施例中，通信模块780可以具有任何合适的电源和/或储能装置。在一些实施例中，通信模块780的电源可以包括一个或多个可充电电池。在一些实施例中，通信模块780可以包括一个或多个端口，其实现外部电源与作为辅助和/或备用电源的通信模块780之间的连接。在一些实施例中，通信模块780可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征，(2)将表示培育设备700和/或目标产物特征的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制培育设备700的感测模块770的信号。在一些实施例中，设备700可以包括一个或多个跟踪装置，其被配置为在设备700用目标产物配子体和/或孢子体播种并且被部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时产生和/或传输与设备700的相对位置相关联的信号。设备700的位置和/或轨迹可以被传输、记录和/或存储(例如，通过控制系统、分析单元和/或其它计算装置)，并且可以被遥感装置进一步采用以确定和/或量化(直接地或间接地)目标产物生长、质量生产和/或碳捕获。例如，在某些情况下，设备700可以包括全球定位系统(GPS)跟踪装置，其被配置为确定、记录和/或传输设备700的地理位置。在其它情况下，设备700可以包括适当角度的雷达反射器，其由基于卫星的仪器远程地跟踪。设备700可以包括射频识别(RFID)装置，其被配置为确定、记录和/或传输设备700的地理位置。或者，在一些实施例中，通信模块780可以包括卫星天线。设备700的地理位置可以通过遥感技术进一步用于确定目标产物生长并且量化质量生产、质量产量和碳捕获。例如，在某些情况下，诸如近红外航空摄影、SPOT多光谱成像、经地面真实校准的航空数字多光谱成像系统(DMSC)和/或机载高光谱系统的遥感技术可以用于量化质量生产、质量产量和碳捕获。在某些情况下，轨迹数据可以用于通过比较表面或表面下条件(例如，风、电流等)与表面下质量运动和/或类似物来确定、计算和/或推断质量生长。
如上所述，培育设备700可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，培育设备700可以首先用目标产物的一个或多个物种播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备700可以被配置为漂浮在水面附近，以促进与目标产物生长相关联的和/或促进目标产物生长的UV光、O2和/或营养物的吸收。在一些实施例中，培育设备700可以被配置为在已经经过预定的时间段后或在目标产物的所选物种已经达到预定量的生长之后被访问以用于目标产物的收获目的。在一些实施例中，释放部件760可以被配置为在预期使用寿命的最小时期后和/或在第二构件740上已经积累了最小量的目标产物之后降解，使第一构件720与第二构件740解脱，促使第一构件720漂浮，并且促使第二构件740和所附着的目标产物下沉到海底，高效地封存与目标产物质量相关联的碳。
图8示出根据实施例的目标产物培育设备800。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类或大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备800(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200、300、400和/或700。例如，如以上参照培育设备100所述的，培育设备800可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。设备800可以包括第一构件820(也被称为“浮标”)、第二构件820以及可选的释放部件860，所述第一构件820被配置为向设备800的各个部件提供浮力，所述第二构件820被配置为积累或培育目标产物844的一个或多个物种，所述释放部件860配置为使第一构件820与第二构件840分离、断开、释放和/或解脱。此外，设备800包括感测模块870和通信模块880。感测模块870可以被耦接到培育设备800或与培育设备800相关联，并且被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备800上的目标产物的物种相关的一个或多个特征和/或图像。在一些实施例中，感测模块870可以被机械地耦接到培育设备800(例如，机械地耦接到到第一构件820)。在一些实施例中，感测模块870可以被光学地耦接到培育设备800。在一些实施例中，感测模块870可以被电子地耦接到培育设备800。通信模块880可以被电地和机械地耦接到感测模块870和/或培育设备800，并且可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征和/或图像，(2)将表示所述目标产物特征和/或图像的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制感测模块870的信号。在一些实施例中，培育设备800的部分和/或方面可以与以上参照图7所述的培育设备700的部分和/或方面相似和/或基本相同。因此，本文可以不进一步详细地描述此类相似部分和/或方面。
第一构件820可以是任何合适的形状和/或尺寸的浮选装置。在一些实施例中，第一构件820的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为提供浮力。在一些实施例中，第一构件820可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛丸浮标、桅杆浮标和类似物。在一些实施例中，第一构件820可以容纳空气和/或其它气体。
培育设备800的第二构件840可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。第二构件840可以是适于目标产物844的附着的任何类型的材料。第二构件840可以由纤维材料或播种线形成，所述纤维材料或播种线包括粘结剂，其被配置为促进目标产物844的附着。第二构件840可以借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚定点(图8中未示出)被机械地耦接到释放部件860。
第二构件840可以被配置为积累或培育目标产物844的一个或多个第二物种。在一些实施例中，第二构件840可以包括粘结剂，其被配置为加强目标产物844到第二构件840的附着。在一些实施例中，第二构件840可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物844的污染。
培育设备800的释放部件860可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，释放部件860可以是环形物、卸扣、转环、接头或类似物，其被配置为可逆地将第一构件820耦接到第二构件840。在一些实施例中，释放部件860可以被配置为借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚点连结、互连和/或耦接第一构件820和第二构件840。释放部件860也可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后分解，使第一构件820与第二构件840分离、断开和/或解脱，因此促使第二构件840和所附着的目标产物下沉到海底。
感测模块870可以包括多个传感器，其被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备800上的目标产物844的物种相关的一个或多个特征和/或图像。在一些实施例中，感测模块870可以包括一个或多个传感器，其被配置为感测、检测和/或测量水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度、盐度和/或与目标产物生长相关的其它特征。
在一些实施例中，感测模块870可以包括水下照相机或其它成像技术，其被配置为成像、记录和/或监测植物和/或长短鞭毛体(例如，昆布、目标产物等)的数量、每个长短鞭毛体的叶状体的数量、叶状体尺寸和/或与目标产物生长相关联的密度。例如，在一些实施例中，感测模块870可以包括立体照相机系统，所述立体照相机系统配备有两个或更多个透镜，所述两个或更多个透镜包括分离的图像传感器，以模拟人的双眼视觉，并且从而促进获得具有深度感知的图像。
图8示出感测模块870，所述感测模块870可以包括杆872(在此也被称为“梁”或“棒”)，其被配置为向感测模块870的一个或多个照相机874和/或通信模块880提供机械支撑。杆872可以具有足够的机械强度来承受潮汐波和洋流，以确保感测模块870和通信模块880的部件的稳定性和寿命。杆872可以使用诸如带、托架、钩和类似物的各种耦接机制被耦接到第一构件820。感测模块870的照相机可以使用各种耦接机制被耦接到杆872，所述各种耦接机制包括但不限于螺钉、螺栓紧固件、焊接、钎焊、粘合剂或其任何组合。在一些实施例中，照相机874可以以不同的取向安装，以便促进捕获布置在培育设备800上的目标产物的图像。在一些实施例中，杆872可以具有可伸缩的运动，其允许照相机改变视场和其它成像条件。
在一些实施例中，感测模块870可以包括配备有防污系统的照相机874，所述防污系统被配置为检测、防止和/或最大限度地减少感测模块870的各个部件由于海洋微生物、植物、藻类或小动物的积累和/或生长而导致的降解以及由此类海洋微生物的代谢物产生的微生物影响的腐蚀(MIC)，如参考设备800进一步描述的。
通信模块880可以耦接到感测模块870或与感测模块870相关联。在一些实施例中，通信模块880可以被机械地耦接到培育设备800(例如，机械地耦接到第一构件820)和/或感测模块870。在一些实施例中，通信模块880可以被机械地耦接到培育设备800的第一构件820。在其它实施例中，通信模块880可以被机械地耦接到培育设备的第二构件840。在一些实施例中，通信模块880可以被耦接到专用的浮选装置，例如，泡沫、次要浮标和或类似物。在一些实施例中，浮选装置还可以用作通信模块的其它部件的支撑结构，包括但不限于，卫星天线或电源，例如，电池或太阳能电池板。在一些实施例中，通信模块880可以电子地耦接(即，有线或无线)到培育设备800和/或感测模块870。在一些实施例中，通信模块880可以由一个或多个太阳能电池板供电。例如，在一些实施例中，通信模块880可以由被配置为向通信模块880的各个部件提供电力的20W太阳能电池板供电。或者，在一些实施例中，通信模块880可以具有任何合适的电源和/或储能装置。在一些实施例中，通信模块880的电源可以包括一个或多个可充电电池。在一些实施例中，通信模块880可以包括一个或多个端口，其实现外部电源与作为辅助和/或备用电源的通信模块880之间的连接。在一些实施例中，通信模块880可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征，(2)将表示培育设备800和/或目标产物特征的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制感测模块870的信号。在一些实施例中，设备800可以包括一个或多个跟踪装置，其被配置为在设备800用目标产物播种并且被部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时产生和/或传输与设备800的相对位置相关联的信号。设备800的位置和/或轨迹可以被传输、记录和/或存储(例如，通过控制系统、分析单元和/或其它计算装置)，并且可以被遥感装置进一步采用以确定和/或量化(直接地或间接地)目标产物生长、质量生产和/或碳捕获。
如上所述，培育设备800可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，培育设备800可以首先用目标产物的一个或多个物种播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备800可以被配置为漂浮在水面附近，以促进与目标产物生长相关联的和/或促进目标产物生长的UV光、O2和/或营养物的吸收。在一些实施例中，培育设备800可以被配置为在已经经过预定的时间段后或在目标产物的所选物种已经达到预定量的生长之后被访问以用于目标产物的收获目的。在一些实施例中，释放部件860可以被配置为在预期使用寿命的最小时期后和/或在第二构件840上已经积累了最小量的目标产物之后降解，使第一构件820与第二构件840解脱，促使第一构件820漂浮，并且促使第二构件840和所附着的目标产物下沉到海底，高效地封存与目标产物质量相关联的碳。
图9示出根据实施例的目标产物培育设备900。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类、大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备900(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200、300、400、700和/或800。例如，如以上参照培育设备100所述的，培育设备900可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。设备900可以包括第一构件920(也被称为“浮标”)、第二构件920以及可选的释放部件960，所述第一构件920被配置为向设备900的各个部件提供浮力，所述第二构件920被配置为积聚或培育目标产物944的一个或多个物种，所述释放部件960被配置为使第一构件920与第二构件940分离、断开、释放和/或解脱。此外，设备900包括感测模块970和通信模块980。感测模块970可以被耦接到培育设备900或与培育设备900相关联，并且被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备900上的目标产物的物种相关的一个或多个特征和/或图像。在一些实施例中，感测模块970可以被机械地耦接到培育设备900(例如，机械地耦接到到第一构件920)。在一些实施例中，感测模块970可以被光学地耦接到培育设备900。在一些实施例中，感测模块970可以被电子地耦接到培育设备900。通信模块980可以被电地和机械地耦接到感测模块970和/或培育设备900，并且可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征和/或图像，(2)将表示所述目标产物特征和/或图像的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制培育设备900的感测模块870的信号。在一些实施例中，培育设备900的部分和/或方面可以与以上参照图7和图8所述的培育设备700和800的部分和/或方面相似和/或基本相同。因此，本文可以不进一步详细地描述此类相似部分和/或方面。
第一构件920可以是任何合适的形状和/或尺寸的浮选装置。在一些实施例中，第一构件920的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为提供浮力。在一些实施例中，第一构件920可以是任何类型的浮标，例如，导航浮标、系泊浮标、抛丸浮标、桅杆浮标和类似物。在一些实施例中，第一构件920可以容纳空气和/或其它气体。
培育设备900的第二构件940可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。第二构件940可以是适于目标产物944的附着的任何类型的材料。第二构件940可以由纤维材料或播种线形成，所述纤维材料或播种线包括粘结剂，其被配置为促进目标产物944的附着。第二构件940可以借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚定点(图8中未示出)被机械地耦接到释放部件960。
第二构件940可以被配置为积累或培育目标产物944的一个或多个第二物种。在一些实施例中，第二构件940可以包括粘结剂，其被配置为加强目标产物944到第二构件940的附着。在一些实施例中，第二构件940可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物944的污染。
培育设备900的释放部件960可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，释放部件960可以是环形物、卸扣、转环、接头或类似物，其被配置为可逆地将第一构件920耦接到第二构件940。在一些实施例中，释放部件960可以被配置为借助系结、顶针套件、钩和/或类似的锚点连结、互连和/或耦接第一构件920和第二构件940。释放部件960也可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后分解，使第一构件920与第二构件940分离、断开和/或解脱，因此促使第二构件940和所附着的目标产物下沉到海底。
感测模块970可以包括多个传感器，其被配置为感测、检测、测量和/或量化与布置在培育设备900上的目标产物944的物种相关的一个或多个特征和/或图像。在一些实施例中，感测模块970可以包括一个或多个传感器，其被配置为感测、检测和/或测量水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度、盐度和/或与目标产物生长相关的其它特征。
在一些实施例中，感测模块970可以包括水下照相机或其它成像技术，其被配置为成像、记录和/或监测植物和/或长短鞭毛体(例如，昆布、目标产物等)的数量、每个长短鞭毛体的叶状体的数量、叶状体尺寸和/或与目标产物生长相关联的密度。例如，在一些实施例中，感测模块970可以包括立体照相机系统，所述立体照相机系统配备有两个或更多个透镜，所述两个或更多个透镜包括分离的图像传感器，以模拟人的双眼视觉，并且从而促进获得具有深度感知的图像。
如图9所示，感测模块970可以包括导轨972(在此也被称为“支撑结构”)，其被配置为为照相机974和/或通信模块980提供机械支撑。导轨972可以是任何合适的形状和/或尺寸。导轨972可以具有足够的机械强度来承受潮汐波和洋流，以确保感测模块970和通信模块980的部件的稳定性和寿命。如以上参照培育设备700所描述的，导轨972可以是由任何数量的支柱(例如，杆状元件)、板或面板形成的刚性结构。这些支柱、板或面板可以包括沿着其长度布置的一个或多个凸片、支架和/或托架，其可以起到安装点的作用以耦接其它部件或导轨972。这样，导轨972可以被模块化。导轨972可以限定适于安装照相机974或多个照相机的路径。在一些实施例中，照相机974可以被机动化。在一些实施例中，照相机974可以从其中可以部署培育设备900的水体表面被取向于不同的深度处。在一些实施例中，多个照相机974可以被定位在不同的深度处。在一些实施例中，照相机974可以是可沿着导轨972运动的以捕获在不同深度处的图像。在一些实施例中，照相机974可以由外部装置经由通信模块980控制。
通信模块980可以耦接到感测模块970或与感测模块970相关联。在一些实施例中，通信模块980可以被机械地耦接到培育设备900(例如，机械地耦接到第一构件920)和/或感测模块970。在一些实施例中，通信模块980可以被机械地耦接到培育设备900的第一构件920。在其它实施例中，通信模块980可以被机械地耦接到培育设备的第二构件940。在一些实施例中，通信模块980可以被耦接到专用的浮选装置，例如，泡沫、次要浮标和或类似物。在一些实施例中，浮选装置还可以用作通信模块的其它部件的支撑结构，包括但不限于，卫星天线或电源，例如，电池或太阳能电池板。在一些实施例中，通信模块980可以电子地耦接(即，有线或无线)到培育设备900和/或感测模块970。在一些实施例中，通信模块980可以由一个或多个太阳能电池板供电。例如，在一些实施例中，通信模块980可以由被配置为向通信模块980的各个部件提供电力的20W太阳能电池板供电。或者，在一些实施例中，通信模块980可以具有任何合适的电源和/或储能装置。在一些实施例中，通信模块980的电源可以包括一个或多个可充电电池。在一些实施例中，通信模块980可以包括一个或多个端口，其实现外部电源与作为辅助和/或备用电源的通信模块980之间的连接。在一些实施例中，通信模块980可以被配置为(1)读取与目标产物相关的一个或多个特征，(2)将表示培育设备900和/或目标产物特征的信号传输到一个或多个外部装置，和/或(3)从一个或多个外部装置接收可操作成控制感测模块970的信号。在一些实施例中，设备900可以包括一个或多个跟踪装置，其被配置为在设备900用目标产物播种并且被部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时产生和/或传输与设备900的相对位置相关联的信号。设备900的位置和/或轨迹可以被传输、记录和/或存储(例如，通过控制系统、分析单元和/或其它计算装置)，并且可以被遥感装置进一步采用以确定和/或量化(直接地或间接地)目标产物生长、质量生产和/或碳捕获。
如上所述，培育设备900可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，培育设备900可以首先用目标产物的一个或多个物种播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备900可以被配置为漂浮在水面附近，以促进与目标产物生长相关联的和/或促进目标产物生长的UV光、O2和/或营养物的吸收。在一些实施例中，培育设备900可以被配置为在已经经过预定的时间段后或在目标产物的所选物种已经达到预定量的生长之后被访问以用于目标产物的收获目的。在一些实施例中，释放部件960可以被配置为在预期使用寿命的最小时期后和/或在第二构件940上已经积累了最小量的目标产物之后降解，使第一构件920与第二构件940解脱，促使第一构件920漂浮，并且促使第二构件940和所附着的目标产物下沉到海底，高效地封存与目标产物质量相关联的碳。
图10A和图10B示出根据实施例的目标产物培育设备的感测模块1070。目标产物培育设备(在此也被称为”培育设备”或“设备”)可以在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200、300、400、700、800和/或900。例如，如以上参照培育设备100所述的，根据本实施例的培育设备可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。在一些实施例中，根据本实施例的感测模块1070的部分和/或方面可以与参照图7所述的感测模块770的部分和/或方面相似和/或基本相同。因此，本文可以不进一步详细地描述此类相似部分和/或方面。
图10A至图10B示出感测模块1070，所述感测模块1070可以包括框架1072，其被配置为向一个或多个照相机1074a、1074b和1074c(被统称为照相机1074)提供机械支撑。图10A示出框架1072可以布置在第二构件1040(例如，播种线)的远侧端部处，以捕获附着到在照相机上方的播种线的目标产物的图像。在一些实施例中，框架1072可以经由链条、连杆、管状结构和任何其它合适的结构耦接到第一构件1040。例如，如图10A所示，框架1072可以经由管状结构1073耦接到第一构件1020，所述管状结构1073平行于或相邻于第二构件1040竖直地布置在第一构件1020下方。在一些实施例中，框架1072可以被配置为促进照相机1074取向(例如，改变照相机指向目标产物的位置和角度)，用于在不同的照明角度、焦距、视场和类似参数处捕获图像的目的。在一些实施例中，框架1072可以具有多个臂，每个臂都配备有和/或连接到水下照相机，所述水下照相机被配置为捕获布置在第二构件1040上的目标产物的不同分段的图像。例如，如图10A所示，框架1072可以包括从播种线沿径向方向延伸的三个臂或梁，其中每个臂都包括安装在臂的端部处的照相机1074。在一些实施例中，照相机1074可以有线连接到通信模块1080，以促进由照相机捕获的图像传输到外部装置。例如，在一些实施例中，照相机可以使用管状结构(未示出)有线连接，所述管状结构被配置为容纳和包括一条或多条以太网电缆，其可以将照相机1074连接到通信模块1080。
图11A至图11B示出根据另一个实施例的目标产物培育设备1100。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类或大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备11000(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以至少在形式和/或功能上类似于上述培育设备100、200、300、400、700、800和/或900。例如，如以上参照培育设备100所述的，培育设备1100可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。目标产物培育设备1100包括第一构件1120、第二构件1140以及释放部件1160，所述第一构件1120被配置为积累或培育目标产物的第一物种1124，所述第二构件1140被配置为积累或培育目标产物的第二物种1144，所述释放部件1160被配置为使第一构件1120与第二构件1140分离、断开、释放和/或解脱。在一些实施例中，培育设备1100可以布置在模块化配置中，在所述模块化配置中第一构件1120、第二构件1140和/或释放部件1160的一个或多个部分可以被机械地耦接(例如，由最终用户)以共同地形成目标产物培育设备1100。在其它实施例中，目标产物培育设备1100不需要被模块化。例如，在一些实施例中，目标产物培育设备1100可以在制造期间和/或在递送给最终用户之前被预先耦接。
培育设备1100的第一构件1120可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，如图11A和图11B所示，第一构件1120可以是环形形状。在其它实施例中，第一构件1120可以是圆盘、三角形、球体、圆柱、圆锥、超环面、长方体、多面体或任何其它几何形状。在一些实施例中，第一构件1120的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为提供浮力。在一些实施例中，第一构件1120的一个或多个部分可以由对氧、二氧化碳、水和水溶性营养物相对可渗透的材料形成，以实现目标产物生长。在一些实施例中，第一构件1120的一个或多个部分可以由被配置为允许吸收可见光的相对透明材料形成。
培育设备1100可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。例如，在一些实施例中，设备1100的第一构件1120可以积累或培育在其成熟时变得具有正浮力的目标产物物种，并且设备1100的第二构件1140可以积累或培育在其成熟时变得具有负浮力的目标产物物种。在一些实施例中，设备1100可以首先用正浮力目标产物和负浮力目标产物播种，并且然后部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。设备1100可以进一步被配置为当最初部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上时具有正浮力。在一些实施例中，设备1100可以被配置为在部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它水体上之后的预定的时间段内漂浮，并且然后随着用负浮力目标产物播种的第二构件1140生长和获得质量而逐渐地下沉。
如本文中所描述的，培育设备900的第一构件1120可以被配置为积累或培育目标产物的第一物种。在一些实施例中，第一构件1120的一个或多个部分可以包括生长基底，其被配置为提供对于目标产物生长所需的营养物。例如，如图11A和图11B所示，第一构件1120可以包括表面1122，所述表面1122的一部分被布置和配置为形成和/或限定生长基底。在一些实施例中，第一构件1120生长基底可以包括富集的海水介质、巴氏消毒的海水、过滤的海水、与缓冲溶液混合的海水，其包括但不限于硝酸钠(NaNO3)溶液、磷酸二氢钾(KH2PO4)溶液和/或类似物。在一些实施例中，第一构件1120生长基底可以包括粘结剂，其被配置为促进目标产物附着到生长基底。在一些实施例中，第一构件1120生长基底可以由纤维材料形成，所述纤维材料被配置为促进目标产物附着到第一构件1120。在一些实施例中，第一构件1120生长基底可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物的污染。例如，在一些实施例中，第一构件1120生长基底可以包括二氧化锗(GeO2)。
培育设备1100的第二构件1120可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。在一些实施例中，第二构件1140的形状可以与第一构件1120的形状基本相似或相同。例如，如图11A和图11B所示，第二构件1140可以是类似于第一构件1120的环形形状。在其它实施例中，第二构件1140可以是圆盘、三角形、球体、圆柱、圆锥、超环面、长方体、多面体或任何其它几何形状。在一些实施例中，第二构件1140可以是不规则形状。在一些实施例中，第二构件1140的一个或多个部分可以由多孔材料和/或空心材料形成，所述材料被配置为提供浮力。在一些实施例中，第二构件1140的一个或多个部分可以由对氧、二氧化碳、水和水溶性营养物相对可渗透的材料形成，以实现目标产物的生长。在一些实施例中，第二构件1140的一个或多个部分可以由被配置为允许吸收可见光的相对透明材料形成。在一些实施例中，第二构件1140可以包括任选的金属环重物(未示出)，以提供额外的负浮力。
如本文中所描述的，第二构件1140可以被配置为积累或培育目标产物的第二物种。在一些实施例中，第二构件1140的一个或多个部分可以包括生长基底，其被配置为提供对于目标产物生长所需的营养物。例如，如图11A和图11B所示，第二构件1140可以包括表面1142，所述表面1142的一部分被布置和配置为形成和/或限定生长基底。在一些实施例中，第二构件1140生长基底的成分可以与第一构件1120生长基底的成分类似或基本相同。相应地，本文中可以不进一步详细地描述第二构件1140生长基底的成分。在一些实施例中，第二构件1140生长基底可以包括粘结剂，其被配置为促进目标产物附着到生长基底。在一些实施例中，第二构件1140可以由纤维材料形成，所述纤维材料被配置为促进目标产物的附着。在一些实施例中，第二构件1140可以包括添加剂，其被配制为抑制目标产物的污染。例如，在一些实施例中，第二构件1140可以包括二氧化锗(GeO2)。在一些实施例中，第二构件1140的一个或多个部分可以用多个重氮微生物接种，所述多个重氮微生物包括单细胞古菌生物体、细菌(例如，蓝藻、固氮菌、根瘤菌、法兰克菌)和类似物(例如，微生物群)，其能够将分子氮(N2)从空气转化为氨(NH3)(例如，固定氮)。在一些实施例中，第二构件1140的一个或多个部分可以被喷洒有肥料，其被配制为加速目标产物的物种1144的生长并且通过引入流变改性剂、凝集剂和其它添加剂(包括甘油、糖浆、高分子量多糖)和其它聚合物材料(例如，聚乙烯氧化物)来改进目标产物的物种1144对第二构件1140的粘附。
培育设备1100的释放部件1160可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。在一些实施例中，释放部件1160的形状和尺寸可以与第一构件1120和/或第二构件1140的形状和尺寸相似或基本相同。例如，如图11A和图11B所示，释放部件1160可以是具有比第一构件1120和第二构件1140的尺寸小的尺寸的环形形状。在其它实施例中，释放部件1160可以是圆盘、三角形、球体、圆柱、圆锥、超环面、长方体、多面体或任何其它几何形状。在一些实施例中，释放部件1160可以是不规则形状。在一些实施例中，释放部件1160可以是带状或条状形状。在一些实施例中，释放部件1160的一个或多个部分可以由粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂和/或类似物形成，所述粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂和/或类似物被配置为将第一构件1120机械地耦接到释放部件1160。在一些实施例中，释放部件1160的一个或多个部分可以由粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂和/或类似物形成，所述粘合剂、胶水、浆糊、胶合剂和/或类似物被配置为将第二构件1140机械地耦接到释放部件1160。换句话说，释放部件1160可以被配置为将第一构件1120至少在一段时间内机械地耦接到第二构件1140。
释放部件1160(或其部分)可以被配置为使第一构件1120与第二构件1140降解和机械地解脱。释放部件1160的一个或多个部分可以由任何合适的可降解材料形成，所述可降解材料与以上参照图1所述的释放部件160的可降解材料相似和/或基本相同。相应地，本文可以不进一步详细地描述形成释放部件1160的材料。释放部件1160可以被配置为在预期使用寿命的某个最小时期后降解。例如，在一些实施例中，释放部件1160可以由海洋相容材料形成，所述海洋相容材料被设计为在目标产物生长的某个最小预期时期后使第一构件1120与第二构件1140分解和解脱。在一些实施例中，释放部件1160可以被配置为在第一构件1120和第二构件1140上已经积累了某一最小量的质量后降解。在一些实施例中，释放部件1160可以被配置为在预定的环境条件下降解，包括但不限于温度、压力、暴露于UV和/或可见光。
图12A至图12D示出根据实施例的目标产物培育设备1200的使用寿命周期。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类或大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育设备1200(在此也被称为“培育设备”或“设备”)可以至少在形式和/或功能上类似于上述设备100、200、300、400、700、800、900和1100。例如，培育设备1200可以积累或培育目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于收获操作和/或碳封存。目标产物培育设备1200包括第一构件1220、第二构件1240以及释放部件1260，所述第一构件1220被配置为积累或培育目标产物的第一物种1224，所述第二构件1240被配置为积累或培育目标产物的第二物种1244，所述释放部件1260被配置为使第一构件1220与第二构件1240分离、断开、释放和/或解脱。如图12A所示，培育设备1200用正浮力目标产物和负浮力目标产物播种，并且部署在水体(例如，海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体)中。如图所示，设备1200当最初部署时漂浮在水线W的表面上或附近。此外，培育设备1200可以被配置为使得在部署在水中之后第一构件1220面向水线W并且第二构件1240面向水体的底部(即，海底SB)。
现在参照图12B，在第一时间段后，目标产物的第二物种1244开始在第二构件1240上生长，并且由于其负浮力，将设备1200向下拖曳到水线W以下的水柱中。类似地，在第一时间段后，目标产物的第一物种1224开始在第一构件1220上生长，并且由于其正浮力，从第一构件1220朝向水线W向上生长。在一些实施例中，设备1200可以被配置为使得目标产物的第二物种1244的生长速度超过目标产物的第一物种1224的生长速度，随着目标产物的第二物种1244获得额外的质量，促使设备1200逐渐地下沉并且变得淹没在水中。在一些实施例中，设备1200可以被配置为使得目标产物的第二物种1244在第一时间段的第一部分期间开始生长，并且目标产物的第一物种1224在第一时间段的第二部分期间开始生长。换句话说，设备1200可以被配置为使得目标产物的第一物种1224直到设备至少部分地淹没在水线W以下才开始生长。在一些实施例中，设备1200可以被配置为使得最初播种在第二构件1240上的目标产物的第二物种1244的密度比最初播种在第一构件1220上的目标产物的第一物种1224的密度高。这种较高的播种密度可以促使目标产物的第二物种1244以比目标产物的第一物种1224更快的速度生长和/或比目标产物的第一物种1224更快地积累更多的质量，由此促使设备1200随着目标产物1224、1244的生长而逐渐地下沉并且变得淹没。在一些实施例中，与目标产物的第二物种1244的自然负浮力相比，目标产物的第一物种1224可以自然地具有较低的正浮力。在一些实施例中，目标产物的第二物种1244可以被选择为具有比目标产物的第一物种1224的生长速度更快的生长速度。
现在参照图12C，在第二时间段后，目标产物的第一物种1224和目标产物的第二物种1244已经继续生长并且已经积累了更多的质量。如图所示，设备1200相对于图12B中的位置处于在水柱中的基本相似的位置。然而，在一些实施例中，在第二时间段后，依据许多因素中的任何一个因素，设备1200可以在水柱中更高或更低，所述许多因素包括目标产物的第一物种1224和目标产物的第二物种1244的相对浮力、目标产物1224、1244的相对质量、设备1200的污垢等。同样如图12C所示，在第二时间段后，释放部件1260已经开始降解，以发起第一构件1220与第二构件1240的机械解脱。如本文中所描述的，释放部件1260可以被配置为在预期使用寿命的预定的最小时期后降解。在一些实施例中，释放部件1260可以被配置为在第一构件1220上已经积累了预定最小量的目标产物的第一物种1224和/或在第二构件1240上已经积累了预定最小量的目标产物的第二物种1244之后降解。在一些实施例中，释放部件1260可以被配置为在预定的环境条件下降解，包括但不限于温度、压力、暴露于UV和/或可见光等。
现在参照图12D，在第三时间段后，释放构件1260已经降解，并且第一构件1220与第二构件1240解脱，高效地将附着到第一构件1220的目标产物的第一物种1224与附着到第二构件1240的目标产物的第二物种1244分离。在一些实施例中，第一构件1220被配置为在与第二构件1240机械地解脱之后漂浮并且保持在水线W处，从而促进目标产物的第一物种1224的收获操作。在一些实施例中，第二构件1240被配置为在与第一构件1220机械地解脱之后下沉到海底SB，高效地封存与目标产物的第二物种1244的质量相关的碳。
图13示出根据实施例的目标产物培育系统13000。如本文中所描述的，目标产物包括和/或包含广泛种类的物种，包括微藻类或大型藻类、浮游生物、海洋细菌、古生菌滤食性动物(例如，牡蛎或蛤蜊)或甲壳纲动物，用于生物修复、最终培育或用于封存二氧化碳的目的。目标产物培育系统13000(在此也被称为“培育系统”)包括多个培育设备1300，其至少在形式和/或功能上类似于上述设备100、200、300、400、700、800、900、1100和/或1200，因此本文不再进一步详细地描述。例如，如以上参照设备100、200、300、400、700、800、900、1100和1200所述的，培育系统13000可以用于播种目标产物的物种，所述目标产物的物种可以用于大规模的收获操作和/或碳封存。除了多个培育设备1300之外，培育系统13000还包括围护栏1302和多个浮标1304。
在一些实施例中，围护栏1302可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，围护栏1302可以是圆形形状或任何其它几何形状。在一些实施例中，围护栏1302可以包括多个浮选分段、裙部、链条压载物、拉紧缆索和/或端部连接器。在一些实施例中，围护栏1302可以由耐用的和可重复使用的材料形成。例如，在一些实施例中，围护栏1302可以包括由可以用高强度织物密封的耐用封装闭孔聚乙烯泡沫形成的浮选分段。在一些实施例中，围护栏1302可以包括由包括PVC和/或尼龙在内的高耐腐蚀性织物形成的裙部，其被配置为提供包封培育设备的屏障。在一些实施例中，围护栏1302可以包括镀锌链条压载物，其被配置为附装到裙部并且提供重量以保持裙部处于竖直位置中。在一些实施例中，围护栏1302可以包括不锈钢拉紧缆索，其被配置为承载由包括潮流、风和/或牵引在内的外力施加在围护栏1302上的轴向载荷。在一些实施例中，围护栏1302可以包括高拉伸强度铝端部连接器。
在一些实施例中，浮标1304可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如，在一些实施例中，浮标1304可以是圆盘形、超环面、圆锥、球体、小艇形、桅杆形或任何其它形状。在一些实施例中，浮标1304可以被配置为被锚定或自由漂浮。在一些实施例中，浮标1304可以由多种材料中的任一种制成或包括多种材料中的任一种，所述多种材料包括例如木材、钢、铝和/或合成材料，包括玻璃纤维、高密度聚乙烯、聚苯乙烯和聚氨酯弹性体，和/或任何其它合适的材料，如本文所述的那些中的任一种。在一些实施例中，浮标1304可以被配置为是可重复使用的。在一些实施例中，浮标1304可以被配置为能够跟踪和执行对于目标产物生长、收获操作和/或碳封存所需的自动化过程。在一些实施例中，浮标1304可以被放置在围护栏1304内，以提供与在培育系统13000上积累的目标产物质量的重量有关的信息。
图14示出一种使用本文所述的系统和培育设备的示例方法。在1401处，方法1400包括用目标产物的一个或多个物种播种一种设备。由于目标产物的一个或多个物种被布置在该设备上，在1402处，方法1400包括将该设备部署在水体中。在一些实施例中，该设备可以部署在海洋、湖泊、河流和/或任何其它合适的水体上。在1403处，方法14000包括允许目标产物的一个或多个物种生长和积累质量。在某些情况下，可以使用水下照相机和/或其它成像技术记录和/或监测质量的生长和积累，所述水下照相机和/或其它成像技术可以随时间的过去对目标产物成像，以用于分析植物和/或长短鞭毛体(例如，昆布、目标产物等)的数量、每个长短鞭毛体的叶状体的数量、叶状体尺寸和/或与目标产物生长相关联的密度。
在1404处，方法1400还包括确定由质量的积累所捕获的碳量。在一些实施例中，所述方法可以包括经由通信模块将由水下照相机记录的图像传输到外部装置。在某些情况下，可以分析所传输的图像以确定由所述设备所捕获的目标产物生长和相关联的碳量。在一些实施方式中，所述方法可以包括手动地分析由水下照相机所记录的图像。在其它情况下，所述方法可以包括使用机器视觉算法分析图像。在其它情况下，与播种设备相关联的质量积累、质量产量、目标产物生长和每单位目标产物质量的碳封存能力可以通过在所述设备部署在水体中之后的预定量的时间后被收回以测量湿重(即，从设备收回的目标产物的重量)、干重(即，在预定条件下干燥之后的目标产物的重量)以及生长的目标产物的总体尺寸。在1405处，方法1400包括允许微藻类下沉到海底。在一些实施例中，所述设备可以包括第一构件，所述第一构件被配置为在预期使用寿命的最小时期后和/或在设备上已经积累了最小量的目标产物之后下沉到海底。在1406处，方法1400任选地包括出售与所封存的碳量相关联的碳信用额度。
虽然已经尤其示出了和描述了各种实施例，但是应当理解，它们仅通过示例而非限制的方式来呈现。形式和/或细节的各种变化可以在不脱离本公开的精神和/或不改变其功能和/或优点的情况下进行各种改变，除非以其它方式明确阐明以外。在以上描述的示意图和/或实施例表明某些部件以某些取向或位置布置的情况下，部件的布置可以被修改。
尽管各种实施例已经被描述为具有特定的特征和/或部件的组合，但是其它实施例能够具有来自本文所述的任何实施例的任何特征和/或部件的组合，除了互相排斥的组合以外。本文所述的实施例可以包括所描述的不同实施例的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。
各种部件的具体配置也可以变化。例如，各种部件的尺寸和具体形状可以不同于所示的实施例，而同时仍然提供如本文所述的功能。更具体地，各种部件的尺寸和形状可以根据期望的或预期的用途被具体地选择。因此，应当理解，实施例和/或其部件的尺寸、形状和/或布置可以适应于给定的用途，除非上下文另外明确阐明以外。
在上述的方法和/或事件表明某些事件和/或程序以某种顺序发生的情况下，某些事件和/或程序的顺序可以被修改。此外，某些事件和/或程序可以在可能的情况下在并行的过程中被并发地执行，以及如上所述被顺序地执行。

Claims (48)

1.一种方法，所述方法包括：
用目标产物的物种播种一种设备；
允许所述目标产物生长和积累质量；
在所述目标产物积累至少预定量的质量之后，允许所述目标产物下沉到海底；以及
确定通过所述目标产物的下沉所封存的碳量。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
将所述设备部署在海洋中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述目标产物能够下沉到预定的深度以下。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定的深度足以用于碳的永久封存。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定的深度为至少约1000米。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
对所述目标产物成像，以确定与所述质量相关联的碳量。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
出售与由所述目标产物封存的碳量相关联的碳信用额度。
8.一种用于培育目标产物的设备，所述设备包括：
第一构件，所述第一构件被配置为向所述设备提供浮力；以及
第二构件，所述第二构件与所述第一构件耦接，所述第二构件用目标产物的物种播种；
其中，所述第一构件被配置为在预定的时间后失去浮力，由此允许所述目标产物下沉到海底。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一构件是多孔的。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一构件是基本空心的。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的设备，其中，所述第一构件是浮标。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的设备，其中，所述第一构件被配置为在所述预定的时间后降解。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的设备，其中，所述第一构件限定容纳气体的内部容积。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一构件包括机械定时器，所述机械定时器被配置为在所述预定的时间后释放所述气体。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一构件包括生物定时器，所述生物定时器被配置为在所述预定的时间后释放所述气体。
16.根据权利要求8至15中任一项所述的设备，其中，所述第一构件包括由以第一降解速率降解的材料制成的第一部分以及由以第二降解速率降解的材料制成的第二部分，所述第二降解速率不同于所述第一降解速率。
17.根据权利要求8至16中任一项所述的设备，其中，所述第一构件包括工程缺陷，所述工程缺陷以比所述第一构件的其余部分更快的速率降解。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述工程缺陷是变薄的壁部分。
19.根据权利要求8至18中任一项所述的设备，其中，所述第二构件包括纤维材料。
20.根据权利要求8至19中任一项所述的设备，其中，所述第二构件是线。
21.根据权利要求8至20中任一项所述的设备，其中，所述第二构件被直接地耦接到所述第一构件。
22.根据权利要求8至21中任一项所述的设备，还包括：
感测模块，所述感测模块被配置为感测与所述目标产物的生长相关的特征。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述特征包括水温、辐照度、溶解氧浓度、营养物浓度、溶解碳浓度和/或盐度。
24.根据权利要求22或23所述的设备，其中，所述感测模块包括深度传感器。
25.根据权利要求22至24中任一项所述的设备，其中，所述感测模块包括照相机。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述照相机包括光合有源辐射传感器。
27.根据权利要求8至26中任一项所述的设备，还包括：
通信模块，所述通信模块被配置为接收信号和将信号传输到外部装置。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述通信模块被配置为读取与所述目标产物的生长相关的特征。
29.根据权利要求27或28中的设备，其中，所述通信模块被配置为将表示所述培育设备或所述目标产物特征的信号传输到外部装置。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的设备，其中，所述通信模块被配置为从外部装置接收信号，所述外部装置能操作成控制所述感测模块的培育设备。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的设备，其中，所述通信模块包括跟踪装置。
32.一种用于培育目标产物的设备，所述设备包括：
第一构件，所述第一构件被配置为向所述设备提供浮力；
第二构件，所述第二构件与所述第一构件耦接，所述第二构件用目标产物的物种播种；以及
释放部件，所述释放部件被配置为在预定的时间后降解，由此允许所述目标产物下沉到海底。
33.根据权利要求32所述的设备，其中，所述释放部件将所述第一构件耦接到所述第二构件，所述释放部件的降解使所述第一构件与所述第二构件解脱。
34.根据权利要求32所述的设备，其中，所述释放部件被耦接到所述第一构件，所述释放部件的降解允许所述第一构件失去浮力。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的设备，其中，所述释放部件由以能预测的速率降解的材料制成。
36.根据权利要求35所述的设备，其中，所述释放部件包括锌。
37.根据权利要求32至36中任一项所述的设备，其中，所述释放部件包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括以第一降解速率降解的材料，并且所述第二部分包括以第二降解速率降解的材料，所述第二降解速率快于所述第一降解速率。
38.根据权利要求37所述的设备，其中，所述第二部分包括碱金属。
39.根据权利要求32至38中任一项所述的设备，其中，所述释放部件包括能堆肥的聚合物。
40.根据权利要求32至39中任一项所述的设备，其中，所述释放部件包括基于纤维素的材料。
41.根据权利要求32至40中任一项所述的设备，其中，所述释放部件包括壳体，所述壳体限定孔径，并且所述第二构件经由所述孔径耦接到所述释放部件。
42.根据权利要求41所述的设备，其中，所述壳体包封能降解的材料。
43.一种用于培育目标产物的设备，所述设备包括：
第一构件，所述第一构件被配置为在一段时间内向所述设备提供浮力；以及
第二构件，所述第二构件与所述第一构件耦接，所述第二构件用目标产物的物种播种；
其中，所述第一构件被配置为响应于所述目标产物的生长和质量积累而在所述一段时间后至少部分地下沉。
44.根据权利要求43所述的设备，其中，所述第一构件被配置为在所述一段时间后降解和失去浮力。
45.根据权利要求43所述的设备，其中，所述第一构件被配置为响应于从下沉增大的压力而爆裂。
46.一种用于培育目标产物的设备，所述设备包括：
第一构件，所述第一构件用目标产物的第一物种播种，所述目标产物的第一物种在其成熟时具有正浮力；
第二构件，所述第二构件用目标产物的第二物种播种，所述目标产物的第二物种在其成熟时具有负浮力；以及
中间构件，所述中间构件将所述第一构件耦接到所述第二构件，所述中间产物被配置为使所述第一构件与所述第二构件降解和解脱。
47.根据权利要求46所述的设备，其中，所述中间构件被配置为在预定的时间段内降解。
48.根据权利要求46或47所述的设备，其中，所述中间构件被配置为在预定的环境条件下降解。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023056459A1 (en) 2021-10-01 2023-04-06 Running Tide Technologies, Inc. Systems and methods for quantifying and/or verifying ocean-based interventions for sequestering carbon dioxide
US11899004B2 (en) 2021-11-11 2024-02-13 Running Tide Technologies, Inc. Systems and methods for monitoring ocean-based carbon dioxide removal devices and accumulation of a target product
WO2023086957A1 (en) 2021-11-11 2023-05-19 Running Tide Technologies, Inc. Systems and methods for monitoring ocean-based carbon dioxide removal devices and accumulation of a target product
WO2023150574A1 (en) 2022-02-02 2023-08-10 Running Tide Technologies, Inc. Systems, devices, and methods for rapid and scalable depolyment of marine-based cultivation apparatus
TW202402163A (zh) 2022-03-24 2024-01-16 美商奔潮科技股份有限公司 用於目標產品之離岸培養的漂浮載板及其製造和使用方法
WO2023183913A1 (en) 2022-03-24 2023-09-28 Running Tide Technologies, Inc. Floating substrates including carbonaceous coatings for offshore cultivation of target products and methods of making and using the same
WO2024026506A1 (en) 2022-07-29 2024-02-01 Running Tide Technologies, Inc. Systems and methods for sequestering carbon dioxide and neutralizing acidification of water bodies using alkaline fluids
WO2024050337A1 (en) 2022-08-29 2024-03-07 Running Tide Technologies, Inc. Systems and methdos for sequestering carbon dioxide and neutralizing acidification of natural water bodies
WO2024075126A1 (en) * 2022-10-06 2024-04-11 Gigablue Ltd Population of particles, method for preparation and uses thereof

Family Cites Families (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4051810A (en) 1975-11-17 1977-10-04 Paul Breit Apparatus utilizing deep ocean nutrients
US4133141A (en) 1977-12-16 1979-01-09 Lee Choong W Apparatus and method for growing plants
JPS5561736A (en) 1978-10-28 1980-05-09 Nippon Carbide Kogyo Kk Laver breeding method and material
US4395970A (en) 1981-02-25 1983-08-02 Kunkle Arthur N Open clean habitat for shell fish
US4947791A (en) * 1988-08-19 1990-08-14 Laier James E Artificial reef system
US5527456A (en) 1992-06-02 1996-06-18 Jensen; Kyle R. Apparatus for water purification by culturing and harvesting attached algal communities
US5309672A (en) 1992-10-05 1994-05-10 Electric Power Research Institute, Inc. Submerged platform structure for open ocean macroalgal farm systems
JPH0965795A (ja) 1995-08-31 1997-03-11 Okabe Co Ltd 海中林造成用構造物
JPH09271280A (ja) * 1996-04-03 1997-10-21 Suzuki Motor Corp 藻場造成部材及びこれを用いた藻場造成方法
CN1208552A (zh) 1997-08-15 1999-02-24 吴奕助 海洋植生物人工养殖场
US6062170A (en) 1998-06-01 2000-05-16 Nutreco Canada Inc. Method and apparatus for plankton reduction in fish farming
US6343567B1 (en) 1998-08-14 2002-02-05 Marine Environmental Solutions, L.L.C. Synthetic aquatic structure and method
US6244218B1 (en) 1999-08-20 2001-06-12 Marine Environmental Solutions L.L.C. Aquatic structure and method
US6230646B1 (en) 1999-11-22 2001-05-15 Michael Berry Deep ocean, mid-water farming apparatus
US6892672B2 (en) 2000-07-03 2005-05-17 F.F.T. Ltd. Apparatus for breeding fish in open sea
US6520115B2 (en) 2000-09-06 2003-02-18 Secil Boyd Support platform and structure for fish farming (“artificial island reef platform”)
JP2002119161A (ja) 2000-10-18 2002-04-23 Tokyo Jimu Service Kk 海草育成装置
US6539894B1 (en) 2001-09-28 2003-04-01 Eagle Net Sea Farms, Inc. Aquaculture farm system and method
US20040255513A1 (en) * 2003-06-17 2004-12-23 Becker Daniel F. System for growing vegetation on an open body of water
CN101018480A (zh) 2004-04-20 2007-08-15 国立大学法人鹿儿岛大学 藻类的人工加速栽培装置和栽培方法
JP4341025B2 (ja) 2004-06-14 2009-10-07 東洋建設株式会社 海草増殖基盤
ES2246717B2 (es) 2004-08-06 2006-11-16 Andres Quinta Cortiñas Vivero sumergible perfeccionado.
US20060162667A1 (en) 2005-01-26 2006-07-27 Papadoyianis Ernest D Aquatic habitat and ecological tank
JP4215737B2 (ja) 2005-04-05 2009-01-28 独立行政法人科学技術振興機構 アマモ場の造成方法
US7479167B2 (en) * 2006-08-30 2009-01-20 Michael Markels, Jr. Revocable Trust Method of production of biofuel from the surface of the open ocean
JP2008061509A (ja) 2006-09-04 2008-03-21 Okabe Co Ltd 藻場造成装置およびこれを用いた藻場造成方法
JP4916294B2 (ja) 2006-12-14 2012-04-11 大成建設株式会社 草体移植具および水底における草体の移植方法
JP3142286U (ja) * 2007-09-28 2008-06-12 克己 岩井 海藻養殖用浮子
US8535107B2 (en) 2007-12-29 2013-09-17 Kal Karel Lambert Biophysical geoengineering compositions and methods
US7836633B2 (en) 2008-01-31 2010-11-23 Brian And Cynthia Wilcox Trust Method and apparatus for robotic ocean farming for food and energy
US20090210295A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-20 Yorgen Edholm System and Method for Enabling Carbon Credit Rewards for Select Activities
US20100159578A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Alberto Daniel Lacaze Method and system for robotic algae harvest
NO20085410A (no) 2008-12-30 2010-04-19 Seaweed Energy Solutions As Bærer for dyrking av makroalger i sjø og et arrangement for utsetting av slike bærere
DE102009049083B3 (de) * 2009-10-07 2011-03-10 Stiftung Alfred-Wegener-Institut Für Polar- Und Meeresforschung Transportierbare Vorrichtung zur Ansiedlung und Erntung von wirbellosen Tieren und Anwendung davon
US8863435B2 (en) 2010-07-26 2014-10-21 Once Technologies, Inc. Architecture for symbiotic livestock and biofuel production
US10518848B2 (en) * 2012-03-28 2019-12-31 Marine Depth Control Engineering, Llc Smart buoyancy compensation devices
RU126327U1 (ru) * 2012-09-04 2013-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "ПЛАНТАЦИЯ" Устройство для биологической очистки морских вод от техногенных загрязнений
SG11201507341XA (en) 2013-03-14 2015-10-29 Sabrtech Inc Modular algal aquaculture system and method
CN104429895B (zh) * 2014-05-15 2016-10-05 浙江海洋学院 一种海洋生态礁
CN104082120B (zh) 2014-05-30 2016-01-06 浙江省海洋水产研究所 一种浮动式防风浪藻礁
CN204168860U (zh) 2014-09-09 2015-02-25 西安圣合通环保科技有限公司 一种人工藻礁的环保结构
CN204350864U (zh) * 2014-11-19 2015-05-27 浙江海洋学院 碳汇延时鱼礁
CN204350804U (zh) 2014-12-04 2015-05-27 浙江海洋学院 一种人工投放的藻礁
CN204350803U (zh) * 2014-12-04 2015-05-27 浙江海洋学院 一种海藻养殖礁
CN204350809U (zh) * 2014-12-04 2015-05-27 浙江海洋学院 一种防御赤潮的海洋藻类生产辅架
US10709077B2 (en) 2015-04-20 2020-07-14 Seakura Products From Nature Ltd. Macroalgae biomass production
CN104996347A (zh) * 2015-05-22 2015-10-28 浙江海洋学院 一种海洋作物养殖辅助礁
CN204634741U (zh) * 2015-05-22 2015-09-16 浙江海洋学院 一种藻类培养复合型人工鱼礁
CN204634737U (zh) * 2015-05-22 2015-09-16 浙江海洋学院 一种外扩式海洋生物增值礁
CN104996327B (zh) * 2015-05-22 2018-06-08 浙江海洋学院 钢架结构人工鱼礁
CN105028250A (zh) * 2015-05-22 2015-11-11 浙江海洋学院 一种自沉式培养体
FR3052330B1 (fr) * 2016-06-10 2018-11-30 Thomas LE BERRE Procede de sequestration de dioxyde de carbone a l'aide de biomasse vegetale et utilisations associees
BE1024510B1 (nl) 2016-12-23 2018-03-21 Atsea Technologies Nv Structuur voor het cultiveren van macroalgen
US11357183B2 (en) 2018-01-15 2022-06-14 Alyson Myers Sustainable macroalgae production at large scale
US11877563B2 (en) * 2018-02-12 2024-01-23 David Fries Biomimetic sentinel reef structures for optical sensing and communications
CN108147544A (zh) * 2018-02-13 2018-06-12 广西壮族自治区海洋环境监测中心站 一种用于海洋环境修复的生态浮筏及修复方法
US10803312B2 (en) * 2018-06-06 2020-10-13 AgEYE Technologies, Inc. AI-powered autonomous plant-growth optimization system that automatically adjusts input variables to yield desired harvest traits
JP2022504068A (ja) * 2018-10-09 2022-01-13 ローカス アイピー カンパニー、エルエルシー 有害大気ガスを低減するとともに炭素利用及び／又は隔離を強化するための材料及び方法
US20200338497A1 (en) * 2019-04-29 2020-10-29 Claude Steven McDaniel Devices, facilities, methods and compositions for carbon dioxide capture, sequestration and utilization

Also Published As

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EP4149242A1 (en) 2023-03-22
JP2023526226A (ja) 2023-06-21
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