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Die vorliegende Erfindung betrifft ein integratives System von Wasserfahrzeugen zum Sammeln und Umwandeln von Plastikabfällen auf offenen Gewässern mit den weiteren Merkmalen nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind in der Internationalen Patentklasse IPC B63B 35/32 zahlreiche Schiffe oder andere Schwimmkörper, ausgebildet zum Sammeln von Verunreinigungen aus offenen Gewässern, bekannt.
US 3 730 119 A beschreibt einen schwimmenden Korb zur Bergung von Treibgut.
DE 696 30 652 T2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von niedrig siedendem Öl aus Phthalsäurepolyester und/oder Polyvinylchlorid enthaltenden Plastikabfällen.
WO 2012/ 030 041 A1 beschreibt ein Schiff zur Verarbeitung von Meeresmüll zu Ressourcen für das Sammeln von Meeresmüll auf See, die Vorverarbeitung und die Energieversorgung von Inselregionen.
GB 2 365 387 A beschreibt einen Wasserbehälter mit herausnehmbarem Auffangbehälter für Schmutzpartikel.
WO 2011 / 007 976 A2 beschreibt ein Schiff zum Reinigen des Meeres.
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Bekannte Schiffstypen bzw. Systeme zur Gewässerreinigung bzw. entsprechende Verfahren betreffen jedoch überwiegend Abschöpf-Systeme für Öl auf Gewässern.
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Kunststoffmüll in den Ozeanen ist ein international bekanntes Umweltproblem. Nach Schätzungen des Umweltprogramms der Vereinten Nationen gelangen jedes Jahr mehr als 6,4 Millionen Tonnen Müll in die Ozeane - 240 Millionen Tonnen wurden 2012 neu produziert; für 2013 wird eine Neuproduktion von Plastikmüll in der Größenordnung von 300 Millionen Tonnen erwartet.
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Plastikteile und deren Zersetzungsprodukte sammeln sich insbesondere in einigen Meeresdriftströmungswirbeln an und führen in manchen Meeresregionen zu einer erheblichen Verdichtung. Diese sind im Pazifik beispielsweise als Nordpazifikwirbel bekannt, im Nordatlantik wurden in der Sargassosee hohe Konzentrationen an Kunststoffteilchen nachgewiesen.
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Kunststoffmüll wird meist über Flüsse ins Meer geschwemmt. Vielfach werden auch Mülldeponien und wilde Müllkippen im Ödland an Flüssen, Seen, Sümpfen oder Meeresküsten aufgeschüttet, von denen aus sich der Kunststoffmüll - beispielsweise nach Überflutungen - über die Gewässer verteilt.
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Insbesondere auf den Meeren treibender Plastikmüll wird durch Wellenbewegung und UV-Licht auf Dauer zerkleinert, wobei ein immer höherer Feinheitsgrad erreicht werden kann. So entstehen unter anderem 3-5 mm große Pellets, die von Meerestieren mit Plankton verwechselt und aufgenommen werden. Bei einem sehr hohen Feinheitsgrad wird das Plastikpulver unter anderem auch von Plankton als Nahrung aufgenommen. Angefangen beim Plankton steigen die Plastikpartikel, an denen sich giftige und krebsverursachende Chemikalien anlagern, in der Nahrungskette immer weiter auf. Auf diesem Weg gelangt der Plastikmüll mit den angelagerten Giftstoffen auch in die für den menschlichen Verzehr bestimmten Lebensmittel.
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Angesichts der allgemeinen Verschmutzung der Weltmeere wurden bereits einige Vorschläge zu deren Reinhaltung gemacht, die jedoch - wie bereits eingangs erwähnt - schwerpunktmäßig das Entfernen von Ölrückständen zum Gegenstand haben.
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So offenbart die
WO 2011 / 007 976 A2 ein Meer-Reinigungsschiff, das Öl und sonstige Artikel aus einem Meer, einem Hafen und der Oberfläche von Binnengewässern entfernen kann. Der Schiffsrumpf beinhaltet einen Wasserweg zum Ablassen von Wasser, welches aus dem Bug des Rumpfes eingeleitet wird und in Richtung des Hecks des Schiffskörpers strömt, sowie eine vertikale Führungsschleuse, welche das Zentrum des Wasserwegs schneidet. Damit wird Öl mittels einer schwimmenden Schleuse und einem Öl-Skimmer automatisch aus dem Gewässer entfernt.
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WO 2012 / 064 640 A1 zeigt ein Abschöpf-(„Skimming“)-System für Öl auf Gewässern und Verfahren zum Remote-Tracking und eine Flotte von autonomen Abschöpfeinrichtungen bzw. Skimmern, welche von einer Kommandozentrale gesteuert werden. Die Skimmer werden über ein flächenmäßig weites Gebiet eingesetzt, um jede Ansammlung von Öl oder anderen schwimmenden Verunreinigungen oder Schmutz in einen Auffangbehälter zu befördern. GPS-Empfänger in den Skimmern registrieren die geodätischen Standorte der Skimmer, so dass diese für die Verwertung oder Umverteilung der Verunreinigungen an einen anderen Ort gebracht werden können.
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US 7 485 235 B2 betrifft ein transportables Sammelsystem für das Sammeln von Abfällen in Gewässern, einschließlich nicht-schiffbaren Gewässern, welches auf einer Flotationsplattform schwimmt und eine Abfall-Sammelfördereinrichtung montiert auf der Plattform zur Sammlung und Entsorgung aufweist.
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Die Handhabung und Verwendung der bekannten Abschöpf- oder Sammel-Schiffe ist mit Blick auf die einleitend beschriebene Kunststoffverschmutzung von Gewässern nachteilig zu unspezifisch und mit hohem Aufwand verbunden, da - wie bereits erwähnt - üblicherweise das Abschöpfen von lokalen Ölteppichen im Zentrum des Interesses steht.
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Als Gegenmaßnahme wurde in Pilotprojekten unter anderem damit begonnen, von Fischern aufgefischten Plastikmüll anzukaufen. Damit soll bewiesen werden, dass es möglich ist, kostengünstig und effektiv Plastikmüll aus dem Meer wieder zu entfernen und diesen wieder dem Wertstoffkreislauf zuzuführen oder in Öl umzuwandeln.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher primär die Aufgabe zugrunde, ein integratives System von Wasserfahrzeugen zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, Plastikmüll in verschiedensten Gewässern - wie in Flüssen, in Seen, und in den Weltmeeren und deren Mündungs- und Ufergebieten zu sammeln und in eine für weitere Anwendungen verwertbaren Form zur Verfügung zu stellen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den im Rahmen des integrativen Systems auf den Gewässern gesammelten Plastikmüll in eine nutzbare Form zu überführen, die auch unter ökologischen und ökonomischen Aspekten sinnvoll ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den gesammelten Plastikmüll möglichst nahe am Sammelgebiet oder noch im Sammelgebiet zu verwerten und einen weiteren Input von Energie lediglich für den Transport des Plastikmülls zu vermeiden.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein integratives System vom Wasserfahrzeugen zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Mobilität und Funktionssicherheit der für das Einsammeln des Mülls vorgesehenen Wasserfahrzeuge ermöglicht und deren schnelle Verfügbarkeit an verschiedenen - ggf. weit auseinanderliegenden - Einsatzorten erlaubt.
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Diese Aufgaben werden zumindest teilweise vorrichtungsseitig durch das erfindungsgemäße integrative System von Schiffen oder Booten gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Weitere Vorteile, Aspekte und Details gehen aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Dabei sind die Patentansprüche als ein erster, nicht-limitierender Versuch zu verstehen, die Erfindung mit allgemeinen Definitionen zu beschreiben.
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Die 1 und 3 beschreiben dabei das allgemeine Konzept, welches der Erfindung zugrunde liegt; die 2 beschreibt eine besondere Ausführungsform eines Wasserfahrzeugs, das Teil des erfindungsgemäßen integrativen Konzeptes ist.
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Erfindungsgemäß besteht das integrative System von Schiffen oder Booten zum Sammeln und/oder Recycling von partikulären Verunreinigungen auf offenen Gewässern aus mindestens zwei Schiffen verschiedener Größe, die zum einen für Binnengewässer und ufernahe Bereiche und zum anderen für Meere ausgelegt sind, wobei für Binnengewässer und ufernahe Bereiche ein kielloses erstes Schiff oder Boot mit zwei Schwimmkörpern vorgesehen ist, welches zwischen den Schwimmkörpern mindestens eine Auffangvorrichtung mit einem Auffangnetz zur Aufnahme der partikulären Verunreinigungen aufweist, und für Meere ein zweites Schiff mit wenigstens zwei Schwimmkörpern vorgesehen ist, welches mindestens zwei Auffangvorrichtungen/-netze zur Aufnahme der partikulären Verunreinigungen aufweist, die derart nebeneinander zwischen den Schwimmkörpern angeordnet sind, dass eine kontinuierliche, abwechselnde Aufnahme der partikulären Verunreinigungen und Entleerung der Auffangnetze gewährleistet ist, und wenigstens ein drittes Schiff für Meere vorgesehen ist, welches zur Aufnahme, Zerkleinerung und/oder Recycling der partikulären Verunreinigungen, welche durch das erste Schiff und/oder das zweite Schiff gesammelt sind, ausgelegt ist.
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zeigt eine schematische Darstellung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Konzepts für die Entsorgung und Wiederverwertung von Plastikabfällen auf Gewässern. Die von den Wasserfahrzeugen vom Typ 1 (WT1) und vom Typ 2 (WT2) eingesammelten Plastikabfälle werden dem Wasserfahrzeug Typ 3 (WT3, Tanker), das sich auf dem Meer befindet, zugeleitet. Dieses kann bei nicht seetauglichen Wasserfahrzeugen - die z. B. wie bei Wasserfahrzeugen vom Typ 1 (WT1), die schwerpunktmäßig in Ufernähe arbeiten sollen - mit Hilfe von Transportfahrzeugen (in der Figur nicht abgebildet) geschehen. Vom Tanker aus kann - nach der Umwandlung der Plastikabfälle in Treibstoffe) - die Betankung von vorbeifahrenden Schiffen erfolgen.
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Die vorbeschriebenen Wasserfahrzeuge bilden erfindungsgemäß Teile eines integrativen Systems von Schiffen oder Booten etc. zum Sammeln und/oder Recycling von partikulären Verunreinigungen auf offenen Gewässern. Die Grundidee des erfindungsgemäßen Konzepts ist in den 1 und 3 wiedergegeben.
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Der erste Typ von Wasserfahrzeug (WT1) ist dafür ausgelegt, vor Inseln und Flussmündungen oder Seeufern Kunststoffabfälle/Plastikmüll einsammeln zu können. Er ist in einer Ausführungsform stationär bzw. passiv nachschleppbar an Uferbereichen von Seen und Meeren einsetzbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Wasserfahrzeug des ersten Typs durch ein aufblasbares Schlauchboot verkörpert. Dieses Wasserfahrzeug wird mit den aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsaggregaten bewegt und ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise bemannt.
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Beide Ausführungsformen dieses Typs von Wasserfahrzeug können ist modular konfigurierbar bezüglich der Größe und hinsichtlich der Art der Stoffe, die sie einsammeln sollen ausgestaltet werden. Je nach Bedarf, können verschiedene Netzte oder Filter etc, eingebaut werden. Nach der Befüllung werden die vollen Netze eingeholt, entleert und der Inhalt wird abtransportiert und weiterbearbeitet.
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Der zweite Typ von Wasserfahrzeug (WT2) ist in einer Ausführungsform für den Einsatz in uferferneren (d. h. bis zu.5 Seemeilen) Bereichen vorgesehen und verfügt über mindestens zwei Auffangfilter/siebe, welche in Fahrtrichtung hinter den mindestens zwei Auffangnetzen angeordnet sind, zur Aufnahme weiterer partikulärer Verunreinigungen, welche kleiner als die die Maschenweite der Auffangnetze sind. Hierdurch eignet sich dieser Typ auch für den Einsatz zu Forschungszwecken. Vorzugsweise sammelt dieser Typ Plastikmüll in einem Bereich von bis zu 15 m, bevorzugt bis zu 10 m und besonders bevorzugt bis zu 5 m unter der Wasseroberfläche ein.
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In einer weiteren Ausführungsform sind Wasserfahrzeuge dieses Typs (WT2) für den Hochseeeinsatz im Pazifik und im Atlantik ausgestaltet. Dieser Typ fährt ggf. vollautomatisch mit neuen Wind- und Solar-Technologien und verfügt über mindestens zwei Auffangnetze - wie bereits für die erste Ausführung beschrieben.
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Dieser Typ kann selbständig den Plastikmüll bzw. die Plastikteilchen aus den Gewässern entfernen und ggf. die vollen Netze an bestimmten Positionen unter Angabe der Länge und Breite (GPS) - oder durch Bojen markiert - ablegen, wo diese dann von Sammelschiffen (T), welche die so abgelegten Netze einsammeln, aufgenommen werden. Vorzugsweise wird die unbemannte Ausführungsform des Wasserfahrzeugs (WT2) vom Sammelschiff (T) aus gesteuert. Ebenso ist es aber auch jede andere Steuerungsform - wie z. B. Satellitensteuerung - einzusetzen, wenn eine oder mehrere Inseln aus Plastikmüll bereits via Satellitenbeobachtung geortet werden konnten.
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Diese Netze werden durch die Sammelschiffe (T) (3) mit ihrer Plastikfracht einem dritten meerestauglichen dem Wasserfahrzeug (WT3) zugeführt, welches zur Aufnahme, Zerkleinerung und/oder Recycling der partikulären Verunreinigungen, welche durch das erste Schiff und/oder das zweite bzw. von den Sammelschiffen aufgesammelt wurden, ausgelegt ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Wasserfahrzeuge vom Typ 2 ihre Fracht direkt dem Tanker (WT3) zuführen.
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Vorzugsweise ist die Führung der Netze bei diesem zweiten Typ von Wasserfahrzeug in beiden Ausführungsformen bugseitig vorgesehen. Diese Konstruktionsweise erlaubt es dem Schiffsführer - sofern das Wasserahrzeug bemannt ist -, auf Hindernisse, wie zum Beispiel Treibholz, insbesondere Baumstämme, zu reagieren und die Auffangvorrichtungen bzw. - netze entsprechend zu positionieren. Diese Möglichkeit eröffnen die aus dem Stand der Technik bekannten Wasserfahrzeuge, die eine Heckseitige Führung von Netzen (Schleppnetzen) oder Auffangvorrichtungen vorsehen, nachteiligerweise nicht.
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Das Wasserfahrzeug vom zweiten Typ ist vorzugsweise modular aufgebaut, wobei die Abmessungen der einzelnen Module so gewählt sind, dass sie den Transport in einer gängigen Transportvorrichtung (beispielsweise in einem 40-Fuß-Container) erlauben. Besonders bevorzugt besteht das zweite Schiff vom zweiten Wasserfahrzeugtyp aus mehreren Modulen, die zusammensetzbar sind und weist dabei zwei Verbindungsmodule auf, welche die beiden Schwimmkörper senkrecht zur Schwimmkörperlängsrichtung mittels eines Twistlocksystems verbinden, wobei ein Verbindungmodul ein Fahrstandmodul aufweist. Bespielhafte Abmessungen (Länge × Breite) liegen in einem Bereich von 12 × 9 Metern.
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Ein derartiger modularer Aufbau ermöglicht eine schnelle Zerlegung sowie einen schnellen und unkomplizierten Transport zu einem anderen Einsatzgebiet, was mit einem erheblichen Gewinn von Mobilität einhergeht. Ein Prototyp eines derartigen Wasserfahrzeugs vom zweiten Typ ist in den 2A und 2B wiedergegeben.
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Die 2A und 2B zeigen Abbildungen eines Prototyps des Wasserfahrzeugs vom Typ 2 der Erfindung. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, werden die beiden Katamaranrümpfe über Verbindungskörper miteinander verbunden, was durch ein Schnellverbindungssystem, wie zum Beispiel ein System das gemäß einem halbautomatischen „Twistlocksystems“ funktioniert, dargestellt werden kann. Die beiden Auffangnetze sind in der Weise nebeneinander angeordnet, dass sie während der Fahrt nacheinander entleert werden können. Dabei wird während des Entleerens der temporär frei werdende Querschnitt durch ein Ersatznetz verschlossen, um das Entweichen von Plastikabfällen zu vermeiden zu können und auf diese Weise ein kontinuierliches Abfischen des Fahrprofils sicherzustellen.
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In einem dritten Wasserfahrzeugtyp (WT3) - beispielsweise von der Ausführung eines Tankers - kann der Plastikmüll sortiert und zerkleinert werden und ggf. in neue wiederverwertbare Energieformen umgewandelt werden. Zudem besteht die Möglichkeit, dass Kunststoff bzw. Plastikmüll von vorbeifahrenden Schiffen - z. B. von Kreuzfahrt-Linern - oder, dass geeigneter Müll von Inseln zu Entsorgung übernommen wird. Eventuell nicht verwertbare Stoffe können zur Weiterverarbeitung erforderlichenfalls von Zeit zu Zeit an Land gebracht werden. Wasserfahrzeuge dieses Typs können ihren eigenen Energiebedarf durch diese Energieformen (Benzin, Kerosin oder Öl - insbesondere leichtes Heizöl oder Wasserstoff) decken oder durch Windenergie und/oder durch photovoltaik-basierte Stromerzeugung. Daneben kann die erzeugte Energie bereits vor Ort für weitere Einsatzzwecke - wie z. B. für die Erzeugung von Trinkwasser genutzt - werden.
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Bei der Umwandlung - von Plastik ausgehend - entsteht u. a. schwefelfreies Öl, das als Schiffstreibstoff eingesetzt werden kann. Verfahren zur Umwandlung von Plastikmüll zu Öl sind aus dem Stand der Technik bekannt. So kann beispielsweise unter Anwendung pyrolytischer Verfahren aus einem Kilogramm Plastikmüll ca. 1 Liter Öl gewonnen werden. Da sich die tankerartigen Schiffe vom dritten Typ der Wasserfahrzeuge (WT3) auf den Weltmeeren befinden, können sie beispielsweise vorbeifahrenden Frachtern als „schwimmende Tankstellen“ dienen. Dies ermöglicht neben einer erheblichen Einsparung an Energie - die normalerweise allein für den Transport des Treibstoffs (Schweröl) aufzuwenden wäre - eine zusätzliche Bereitstellung von Ladekapazität, die sonst für die Bunkerung des umweltbelastenden Schweröls für die gesamte Passage vorgehalten werden müsste.
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3 zeigt eine graphische Darstellung des Gesamtkonzepts zur Entsorgung von Plastikabfällen auf Gewässern gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach diesem Konzept sammeln die Wasserfahrzeuge vom Typ 1 (WT1) die Plastikabfälle in Ufernähe, vor Inseln und in Bereichen Flussmündungen. Diese Wasserfahrzeuge sind stationär/passiv und nachschleppbar in Seen und Meeren einsetzbar. Sie sind modular konfigurierbar in Größe und nach Art der Stoffe (durch den Einsatz verschiedener Netze oder Filter), die eingesammelt werden sollen. Der eingesammelte Müll kann entweder mittels Transportschiffen (T) oder mit den Wasserfahrzeugen des Typs 2 (WT2) - wie weiter unten beschrieben - zum Wasserfahrzeug des Typs 3 (WT3/Tanker) transportiert werden.
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Die Wasserfahrzeuge vom Typ 2 (WT2) - vgl. 2 - sind für den Einsatz neben den Bereichen der uferferneren Gebiete auf den Weltmeeren und auf großen Seen vorgesehen. Sie entfernen dort die Plastikabfälle, die sich ggf. in größeren Tiefen befinden. Erforderlichenfalls können diese Wasserfahrzeuge den von den Wasserfahrzeugen (WT1) bereits eingesammelten Plastik-/Kunststoffmüll übernehmen und zum Tanker (WT3) transportieren, wo die Plastikabfälle für die Wiederverwendbarkeit aufbereitet werden. Der eingesammelte Plastikmüll kann aber auch in Netzen unter Angabe der Ablageposition abgelegt werden und von den nachfolgenden Transportschiffen zum Tanker (WT3) transportiert werden.
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Die Wasserfahrzeuge vom Typ 3 (WT3) nehmen den antransportierten Plastikmüll auf, sortieren und zerkleinern ihn und wandeln ihn in verwertbare Energie um - wie z. B. in Treibstoff -, mit dem vorbeifahrende Schiffe betankt werden können.
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Neben der umweltschonen Entsorgung und Weiterverwertung des eingesammelten Plastikmülls ermöglicht das erfindungsgemäße Konzept durch die leichte Transportfähigkeit der Wasserfahrzeuge vom Typ 2 - wie auch der Wasserfahrzeuge vom Typ 1 (WT1) - eine hohe Mobilität, die eine schnelle Reaktion auf - ggf. neu identifizierte - „Müllinseln“ erlaubt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter einem Wasserfahrzeug des ersten oder zweiten Typs ein Schiff, ein Boot, ein Katamaran oder ein Floß etc. verstanden, wobei es sich bei Schiffen und Booten insbesondere um Wasserfahrzeuge handeln kann, die kiellos sind oder, die einen Kiel aufweisen. Dabei wird für den Einsatz in Ufernähe bzw. in Binnengewässern ein kielloses Wasserfahrzeug praktischerweise bevorzugt, worunter ein Wasserfahrzeug mit zwei oder mehr Schwimmkörpern - wie sie z. B. Wasserfahrzeuge vom Typ eines Katamarans aufweisen - besonders bevorzugt wird. In Abhängigkeit von dem vorgesehenen Einsatzzweck sind jedoch auch andere Konstruktionen, die ggf. auch zwei oder mehr als zwei Schwimmkörper aufweisen können, geeignet.
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Die Wasserfahrzeuge des ersten oder zweiten Typs können bemannt oder unbemannt sein. Im letzteren Fall kann die Routenfindung durch eine Fernsteuerung oder computergesteuert und/oder mit Hilfe von Sensoren erfolgen, die z. B. in der Lage sind, Hindernisse und/oder partikuläre Müllteile zu detektieren und über ähnliche entsprechende Steuerungsvorrichtungen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Es ist andererseits jedoch auch möglich, dass die Wasserfahrzeuge stationär betrieben werden und beispielsweise auf dem Gewässergrund verankert sind. Eine derartige Alternative bietet sich beispielsweise in denjenigen Fällen an, in denen die Strömungsverhältnisse so gelagert sind, dass der zu sammelnde Müll durch die Wasserströmung in die Aufnahmevorrichtungen getrieben wird.
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Daneben ist der Einsatz von Wasserfahrzeug-Kombinationen denkbar - wie z. B. von der Art eines Schubverbands - bei denen ein erster Kombinationsbestandteil die Sammelfunktion übernimmt und die zweite Kombinationseinheit, die Speicherkapazität für den eingesammelten Müll bzw. Plastikmüll zur Verfügung stellt, den dieser kontinuierlich oder batch-weise vom der ersten Einheit übernimmt. Des Weiteren sind Fahrzeug-Kombinationen denkbar, die ggf. eine Sortiereinheit aufweisen, die z. B. in der Lage ist, den abgefischten Müll von ggf. ebenfalls einsammelten Pflanzenteilen - wie z. B. Algen oder Wasserpflanzen - zu trennen, um so stets eine maximale Beladungskapazität bezüglich des einzusammelnden bzw. abzufischenden Plastikmülls zu ermöglichen.
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Der von der ersten Kombinationseinheit eingesammelte Müll kann mit den aus dem Stand der Technik bekannten Transportsystemen, wie Gurtförderer - beispielsweise Muldengurtbandförderer oder Stollengurtförderer - oder Förderschnecken - wie z. B. Trogförderschnecken - transportiert werden. Derartige Fördersysteme - insbesondere Gurtförderbänder - können praktischerweise auch für den Transfer des Mülls zwischen den verschiedenen Schiffen eingesetzt werden.
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Das kiellose Wasserfahrzeug des zweiten Typs, das bevorzugt wenigstens zwei und besonders bevorzugt wenigstens zwei längliche, parallel zueinander angeordnete Schwimmkörper aufweist (Katamaran), besitzt zwischen den beiden Schwimmkörpern eine Sammelvorrichtung, die dazu geeignet ist, Gegenstände verschiedener Größe die auf oder in einer bestimmten Tiefe unterhalb der Wasseroberfläche schwimmen, aufzunehmen und zu sammeln. Vorzugsweise wird eine derartige Vorrichtung durch ein Auffangnetz oder ein Sieb verkörpert. Daneben können jedoch auch andere geeignete Vorrichtungen - wie zum Beispiel Siebe oder Gewirke - eingesetzt werden.
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Da es sich herausgestellt hat, dass die aufzunehmenden Plastikteile - unabhängig von ihrer ursprünglichen Form bzw. Größe - im Lauf der Zeit durch mechanische Beanspruchung - Abrieb bzw. Zermahlen durch die Strömung - oder auf dem Wege der Desintegration - wie z. B. Zersetzung - im Laufe der Zeit eine Größenreduktion erfahren, erfolgt die Auswahl der jeweiligen Maschenweite bzw. der lichten Weite der Siebe unter dem Gesichtspunkt der aufzunehmenden Gegenstände.
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Praktischerweise weisen die Auffangnetze oder Gewirke eine Maschenweite von 0,8 bis 20 cm, vorzugsweise von 0,8 bis 10 cm und besonders bevorzugt von 0,8 bis 5 cm auf. Gängige Maschenweiten, die sich für den vorgesehenen Verwendungszweck eignen, besitzen z. B. vorteilhafterweise eine Maschenweite von 0,8 oder aber von 1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20; 30 oder mehr Zentimetern. Ggf. alternativ eingesetzte Siebe weisen eine entsprechende lichte Weite auf. Gewirke oder Fliese, die zum Auffangen von kleineren Plastikmüllpartikeln vorgesehen sind weisen entsprechend kleine Öffnungen auf, die beispielsweise in einem Bereich von 0,4 bis 10, vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 5 und besonders bevorzugt von 1,0 bis 4,0 mm.
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Die Materialstärke der die Auffangnetze oder Gewirke aufbauenden Fasern richtet sich nach der zu erwartenden mechanischen Belastung und der mechanischen Stabilität (Reißfestigkeit) des Netzmaterials. Typische Faserstärken liegen in einem Bereich von 0,5 bis 20 mm, bevorzugt von 0,8 bis 10 mm und besonders bevorzugt von 1,0 bis 8 mm.
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Es ist auch möglich, mehrere Netze Gewirke oder Fliese hintereinander anzuordnen - wie in Bezug auf den Wasserfahrzeugtyp 2 beschrieben -, um z. B. eine Klassierung des Mülls von großen Gegenständen hin zu kleineren Partikeln erreichen bzw. eine möglichst vollständige Sammlung des Plastikmülls erzielen zu können oder die - je nach Größe des zur Sammlung jeweils anstehenden Mülls - einzeln eingesetzt werden können.
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Das Material der eingesetzten Auffangnetze oder Siebe ist unkritisch, sofern sie der jeweils auftretenden mechanischen Belastung standhalten. Geeignete Materialien sind aus dem Stand der Technik bekannt und umfassen z. B. Polymere - wie z. B. Polyethylene oder Polypropylene und/oder Polyester und/oder Polyamide bzw. deren Coplymerisate oder Mischungen (Elends). Daneben ist beispielsweise auch der Einsatz von pflanzlichen Materialien - wie z. B. Jute - möglich, sofern diese die erforderlichen Stabilitätskriterien erfüllen.
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Die Wasserfahrzeuge des zweiten Typs können des Weiteren in der ersten Ausführungsform mit Wasserpumpen versehen sein, die beispielsweise die Wassermengen, welche die kleineren Partikel enthalten in Richtung eines Auffangnetzes oder eines Filters lenken. Pumpen, die für den Transport von Meerwasser geeignet sind, sind aus dem Stand der Technik in gro0ßer Zahl und Variationsbreite bekannt; hierzu zählen zum Beispiel Kreiselpumpen, Magnetkreiselpumpen, Membranpumpen oder auch solarbetriebene Wasserpumpen - wie zum Beispiel photovoltaische Wasserpumpen, bei welchen die elektrische Energie im Allgemeinen nicht zwischengespeichert werden muss. Daneben bietet sich der Einsatz von solarbetriebene Wasserpumpen mit Niedertemperatur-Stirlingmotoren an.
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Die Wasserfahrzeuge vom Typ 1 und Typ 2 (WT1 und WT2) können - insbesondere, wenn sie unbemannt sind - Detektoren aufweisen, die in der Lage sind, den Befüllungsgrad eines Netzes, Gewirkes, Filters oder Siebes zu ermitteln, um damit - z. B. bei unbemannten Wasserfahrzeugen - den Abbruch des Sammel- bzw. Abfischvorgangs und/oder eine Entleerung der eingesetzten Sammelvorrichtung - z. B. in ein mitfahrendes Begleitfahrzeug oder die Deponierung einer vollen Vorrichtung - z. B. eines gefüllten Netzes (ggf. unter Dokumentation der Ablageposition) zu induzieren. Die abgelegten Netzte können in einem späteren Schritt von einem speziellen Wasserfahrzeugt (T) aufgenommen bzw. eingesammelt und später ggf. zu einem zentralen Sammelpunkt (Tanker WT3) abtransportiert werden.
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Daneben können die Wasserfahrzeuge eine Vorrichtung aufweisen, die eine variable Positionierung bezüglich der Höhenlage der Sammelvorrichtung über bzw. unter dem Wasserspiegel erlaubt. Dies ist insbesondere mit Blick auf den Umstand wichtig, dass auf den großen Ozeanen der Plastikmüll nicht und bedingt auf der Oberfläche schwimmt, sondern sich als „Teppich" - wie z. B. der „Great Pacific Garbage Patch“ für das unbewaffnete Auge zunächst nicht erkennbar - in einer Schicht, die sich mehrere Meter unterhalb der Wasseroberfläche befindet, ausdehnt.
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Somit können insbesondere die Wasserfahrzeuge vom Typ 2 mit Auffangvorrichtungen ausgestattet sein, deren Eintauchtiefe anforderungsgemäß variiert werden kann. Praktischerweise werden die Auffangvorrichtungen so konzipiert, dass sie in einem Bereich, der vom Wasserspiegel bis zu 50 m unterhalb des Wasserspiegels, vorzugsweise in einem Bereich, der vom Wasserspiegel bis zu 30 m unterhalb des Wasserspiegels und hinsichtlich der ersten Ausführungsform der Wasserfahrzeuge vom Typ2 besonders bevorzugt in einem Bereich, der vom Wasserspiegel bis zu 5 m unterhalb des Wasserspiegels reicht Plastikmüll/-abfälle einsammeln können.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform ein integratives System von Wasserfahrzeugen zum Sammeln und Umwandeln von Plastikabfällen auf offenen Gewässern, umfassend mindestens ein Wasserfahrzeug, welches die Plastikabfälle auf dem Meer und/oder und/oder auf Seen und/oder in den Uferbereichen und/oder Flussmündungen sammelt und gegebenenfalls ein Transportschiff welches die eingesammelten Plastikabfälle zu wenigstens einem weiteren Wasserfahrzeug transportiert, welches zur Umwandlung der angelieferten Plastikabfälle in eine für Verbrennungsmotoren verwertbare Treibstoffform ausgelegt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung das obige integrative System von Wasserfahrzeugen zum Sammeln und Umwandeln von Plastikabfällen, worin die Plasikabfälle wenigstens zu einem Teil aus einer für eine Umwandlung in eine für die Betreibung eines Verbrennungsmotors geeigneten Substanz bestehen.
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In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform das vorbeschriebene integrative System, in dem die Umwandlung auf einem pyrolytischen Prozess basiert.
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In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung das vorbeschriebene integrative System, in dem die Treibstoffform Benzin, Kerosin oder Öl, bevorzugt leichtes Heizöl oder Wasserstoff, verkörpert.
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In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung das vorbeschriebene integrative System gemäß dem das für die Umwandlung der angelieferten Plastikabfälle in eine für Verbrennungsmotoren verwertbare Treibstoffform ausgelegte Wasserfahrzeug ein Tanker ist, der mindestens eine Vorrichtung für die Bunkerung des gewonnenen Treibstoffs aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform das vorbeschriebene integrative System, gemäß dem andere Wasserfahrzeuge von dem Tanker aus mit dem gewonnenen Treibstoff betankt werden können.
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Daneben betrifft die vorliegende Erfindung ein integratives System von Wasserfahrzeugen - wie Schiffen oder Booten - zum Sammeln und/oder Recycling von partikulären Verunreinigungen aus offenen Gewässern, bestehend aus mindestens zwei Schiffen verschiedener Größe, die zum einen für den Einsatz auf Binnengewässern und /oder für ufernahe Bereiche - und zum anderen - für Meere bzw große Seen ausgelegt sind. Dabei ist in erster Linie für Binnengewässer und für ufernahe Bereiche ein kielloses erstes Schiff oder Boot mit zwei Schwimmkörpern vorgesehen ist, welches zwischen den Schwimmkörpern mindestens ein Auffangnetz zur Aufnahme der partikulären Verunreinigungen aufweist und für den Einsatz auf den Meeren bzw. auf großen Seen ein zweites Schiff mit wenigstens zwei Schwimmkörpern vorgesehen, welches mindestens zwei Auffangnetze zur Aufnahme der partikulären Verunreinigungen aufweist, die derart nebeneinander zwischen den Schwimmkörpern angeordnet sind, dass eine kontinuierliche, abwechselnde Aufnahme der partikulären Verunreinigungen und Entleerung der Auffangnetze gewährleistet ist, und wenigstens ein drittes Schiff für Meere vorgesehen ist, welches zur Aufnahme, Zerkleinerung und/oder Recycling der partikulären Verunreinigungen, welche durch das erste Schiff und/oder das zweite Schiff gesammelt sind, ausgelegt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform des oben beschriebenen integrativen Systems weist das erwähnte erste Schiff ein Auffangnetz auf, welches während der Fahrt entleerbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der zuvor beschriebenen integrativen Systeme besteht das oben erwähnte zweite Schiff aus mehreren Modulen, die zusammensetzbar sind und weist dabei zwei Verbindungsmodule auf, welche die beiden Schwimmkörper senkrecht zur Schwimmkörperlängsrichtung mittels eines Twistlocksystems verbinden, wobei ein Verbindungmodul ein Fahrstandmodul aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform des zuvor beschriebenen integrativen Systems besteht das oben erwähnte zweite Schiff aus mehreren Modulen, die in einem handelsüblichen 40-Fuß-Container untergebracht werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen integrativen Systeme weist das zweite Schiff mindestens zwei Auffangfilter/siebe auf, welche in Fahrtrichtung hinter den mindestens zwei Auffangnetzen angeordnet sind, und die zur Aufnahme weiterer partikulärer Verunreinigungen, welche kleiner als die Auffangnetzdichte bzw. kleiner die Maschenweite der Netze sind, vorgesehen sind.
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In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen integrativen Systeme ist in dem zweiten Schiff/Boot mindestens eine Wasserpumpvorrichtung vorgesehen, die den mindestens zwei Auffangfiltern/sieben partikuläre Verunreinigungen zuführt, welche kleiner als die Auffangnetzdichte bzw. kleiner als die Maschenweite der vorgeschalteten Netze sind.
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In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen integrativen Systeme weisen die Auffangnetze eine Maschenweite von ≥ 0,8 cm aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen integrativen Systeme sind die Auffangvorrichtungen - wie Auffangnetze oder Filter - bezüglich ihrer Eintauchtiefe in das offene Gewässer variabel einstellbar und können in einem Tiefenbereich der vom Wasserspiegel bis zu 50 m unterhalb des Wasserspiegels, vorzugsweise in einem Bereich, der vom Wasserspiegel bis zu 30 m unterhalb des Wasserspiegels und besonders bevorzugt in einem Bereich, der vom Wasserspiegel bis zu 5 m unterhalb des Wasserspiegels reicht, Plastikmüll/-abfälle einsammeln.
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In einer weiteren Ausführungsform der oben beschriebenen integrativen Systeme, bestehen die partikulären Verunreinigungen aus Kunststoffen und/oder Kunststoffhaltigen Teilen, wie zum Beispiel Verbundmaterialien.
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Ferner wird hierin ein integratives Verfahren beschrieben zum Sammeln und/oder Recycling von partikulären Verunreinigungen aus offenen Gewässern mit einem System aus Schiffen oder Booten, bestehend aus mindestens zwei Schiffen verschiedener Größe, die zum einen für Binnengewässer und ufernahe Bereiche, zum anderen für Meere ausgelegt sind, wobei in Binnengewässern und ufernahen Bereichen ein kielloses erstes Schiff oder Boot mit zwei Schwimmkörpern eingesetzt wird, welches mittels mindestens eines Auffangnetzes zwischen den Schwimmkörpern partikuläre Verunreinigungen aufnimmt, und in Meeren oder Seen ein zweites Schiff mit wenigstens zwei Schwimmkörpern eingesetzt wird, welches aus mehreren Modulen zusammengesetzt wird und mindestens zwei Auffangnetze zur Aufnahme der partikulären Verunreinigungen aufweist, die derart nebeneinander zwischen den Schwimmkörpern angeordnet werden, dass die partikulären Verunreinigungen kontinuierlich und abwechselnd aufgenommen und entleert werden, und in Meeren wenigstens ein weiteres drittes Schiff vorgesehen ist, welches die partikulären Verunreinigungen, welche durch das erste Schiff und/oder das zweite Schiff gesammelt werden, aufnimmt, zerkleinert und/oder recycelt.
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In einer weiteren Ausgestaltung des oben beschriebenen Verfahrens weist das erste Schiff ein Auffangnetz auf, welches während der Fahrt entleert werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Verfahrens ist das zweite Schiff durch Verbinden der beiden Schwimmkörper mit zwei Verbindungsmodulen zusammengesetzt, welche senkrecht zur Schwimmkörperlängsrichtung mittels eines Twistlocksystems die beiden Schwimmkörper verbinden, wobei ein Verbindungsmodul ein Fahrstandmodul aufweist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Verfahrens können alle Module des Systems in einem handelsüblichen 40-Fuß-Container untergebracht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der oben beschriebenen Verfahren weist das zweite Schiff mindestens zwei Auffangfilter/siebe, welche in Fahrtrichtung hinter den mindestens zwei Auffangnetzen angeordnet sind, weitere partikuläre Verunreinigungen, welche kleiner als die Auffangnetzdichte bzw. kleiner die Maschenweite der Netze sind, sind, aufnehmen.
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In einer weiteren Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Verfahrens führt die mindestens eine Wasserpumpvorrichtung den mindestens zwei Auffangfiltern/sieben partikuläre Verunreinigungen zu, welche kleiner als die Auffangnetzdichte bzw. kleiner als die Maschenweite der Netze sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung der oben beschriebenen Verfahren können Auffangnetze bezüglich ihrer Eintauchtiefe in das offene Gewässer variabel eingestellt werden und können in einen Tiefenbereich der vom Wasserspiegel bis zu 50 m unterhalb des Wasserspiegels, vorzugsweise in einem Bereich, der vom Wasserspiegel bis zu 30 m unterhalb des Wasserspiegels und besonders bevorzugt in einem Bereich, der vom Wasserspiegel bis zu 5 m unterhalb des Wasserspiegels reicht, Plastikmüll/-abfälle einsammeln.
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Daneben wird die Verwendung eines integrativen Systems von Schiffen oder Booten gemäß der o. a. Beschreibung zum Sammeln und/oder Recycling von partikulären Verunreinigungen aus offenen Gewässern beschrieben.
