DE112011105347T5

DE112011105347T5 - Verbessertes Verfahren zum Sammeln von Material mit einer Materialsammeleinheit

Info

Publication number: DE112011105347T5
Application number: DE112011105347.9T
Authority: DE
Inventors: Jonathan E. Martin; Shanon I. Rogers; Joel W. Quinn
Original assignee: Algaeventure Systems Inc
Current assignee: Algaeventure Systems Inc
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2014-03-13
Also published as: CA2839931A1; WO2012173643A1; US20120024769A1; EP2720982A1; CN103889901A

Abstract

Ein Verfahren zum Sammeln von Material unter Verwendung eines unten beschriebenen Materialsammeleinheit stellt ein energiearmes Verfahren zur Extraktion von in einem Medium suspendierten und/oder gelösten Material bereit, das kostengünstig und fast schadstofffrei ist. Das Verfahren sammelt das Material an einem Werkstoff, wenn das Medium über den Werkstoff strömen gelassen wird, der in einer Kammer angeordnet ist, wobei das Medium mit weniger suspendiertem Material zurück zu einem Mediumsystem fließen kann, wodurch beispielsweise weiteres Wachstum und/oder eine höhere Sammeleffizienz ermöglicht werden. Das Verfahren kann kontinuierlich zusammen mit beispielsweise einem Wachstumssystem betrieben werden, um suspendiertes Material zu gewinnen, bis das Material für die Extraktion bereit ist. Nach der Extraktion gesammeltes Material kann beispielsweise in wertvolle Handelsprodukte umgewandelt werden, oder das Verfahren kann dazu verwendet werden, ein Medium aufzubereiten, sodass das wertvolle Produkt ein wesentlich reineres Medium ist.

Description

Querverweis auf in Beziehung stehende Anmeldungen
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Patentanmeldung US 13/269,173, die am 7. Oktober 2011 eingereicht wurde und auf die hier in ihrer Gesamtheit als Referenz Bezug genommen wird. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 17. Juni 2011 eingereichten Anmeldung PCT/US2011/040804, auf die hier in ihrer Gesamtheit als Referenz Bezug genommen wird. Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 17. Juni 2011 eingereichten Anmeldung PCT/US2011/040808, auf die hier in ihrer Gesamtheit als Referenz Bezug genommen wird.
Erklärung bezüglich staatlich geförderter F & E
Für die vorliegende Erfindung wurde vom Energieministerium unter DE-AR0000037 eine staatliche Unterstützung gewährt. Die Regierung besitzt nach 35 U. S. C. §200 ff. gewisse Rechte an der Erfindung.
Hintergrund
Das Sammeln von Material in einem Medium, beispielsweise von Algen in Wasser, ist ein aufwändiges Verfahren, bei dem gewöhnlich das Material strukturell beeinträchtigt oder kontaminiert wird, sodass es für nachgeordnete kommerzielle Produkte, beispielsweise Biokraftstoffe, Pharmazeutika, Nahrungsergänzungsmittel und Kosmetika, weniger gut nutzbar ist. Relevante Informationen zu Bestrebungen, diese Probleme anzugehen, können in den folgenden Schriften gefunden werden: (1) US 6,572,770 ; (2) US 5,715,774 ; (3) US 2010/0105125 ; (4) US 2010/0210003 ; (5) US 2011/0016773 ; (6) US 2009/0203115 ; (7) US 2010/0144017 ; (8) US 2010/0267122 ; (9) US 2011/0065165 ; (10) EP 0 942646 ; (11) WO2011/038413 ; (12) WO1998/051627 ; (13) US2010/0105125 ; (14) WO2010/151887 ; (15) US 3,917,528 ; (16) US 4,172,039 ; (17) US 5,259,958 ; (18) US 6,732,499 ; (19) US 6,572,770 ; (20) US 6,393,812 ; (21) The Basics of Oil Spill Cleanup by Merv Fingas, ISBN 9781566705370, CRC Press, 28. Sept. 2000; (22) WO 9501308 ; (23) US 4,575,426 ; (24) JP 11333211 ; (25) WO2009/119396 ; (26) US 7,922,900 ; (27) US 7,635,587 ; (28) EP 1 725 314 ; (29) US 2010/0311157 ; (30) WO2009/056899 ; und (31) WO2011/098076 . Die Auflistung der zuvor genannten Dokumente räumt nicht ein, dass diese Druckschriften Stand der Technik für die vorliegende Erfindung oder analoger Stand der Technik sind. Die Nennung von Veröffentlichungen geschieht im Hinblick auf ihre Offenbarung vor dem Anmeldetag und ist nicht als Zugeständnis dafür zu interpretieren, dass die vorliegende Erfindung nicht dazu berechtigt ist, eine solche Veröffentlichung durch eine frühere Offenbarung und/oder frühere Erfindung vorwegzunehmen.
Jede der aufgelisteten Druckschriften und die darin offenbarten Verfahren und Vorrichtungen weisen zumindest einen der folgenden Nachteile auf: (1) sie erfordern die Verwendung von kostspieligen Chemikalien; (2) sie erfordern die Verwendung von Chemikalien, die das gesammelte Material kontaminieren; (3) sie erfordern die Verwendung von Hochleistungsmaschinen; (4) sie erfordern die Verwendung von kostspieligen Maschinen; (5) sie beeinträchtigen die strukturelle und/oder chemische Integrität des gesammelten Materials; (6) sie erfordern die beständige Überwachung durch eine Bedienperson; (7) sie erfordern den fortlaufenden Ersatz von für das Sammeln und/oder Konzentrieren erforderlichen Teilen; (8) sie haben eine hohe anfängliche Investitionskostenschwelle und somit einen negativen Anreiz für den Markteintritt; (9) sie erhöhen die Kosten von nachgeordneten Produkten und Prozessen; (10) sie sind keine modularen Anbaugruppen für künstliche oder natürliche Wachstumssysteme; (11) sie hängen von der Größe des Wachstumssystems ab; (12) sie sind durch die Algenwachstumsraten beschränkt; (13) sie umfassen ineffiziente Materialentfernungsverfahren; (14) sie fangen lose assoziiertes Material nicht auf; (15) sie sind für ein Wachstumssystem invasiv und können axenische Wachstumssysteme kontaminieren; und (16) sie blockieren Licht für das Wachstumssystem und inhibieren die Algenentwicklung. Beispiele für Verfahren und Vorrichtungen, die diese Nachteile aufweisen, umfassen Zentrifugen, Hohlfaserfilter, Kreuzstromfilter, Tangentialstromfilter, Bubbler, Flokkulatoren, poröse Filter und Filmerzeuger.
Die Extraktion eines suspendierten Feststoffes aus einem flüssigen Medium unter Verwendung bekannter Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik, ist ein kostenintensiver Prozess, der das gesamte technische Gebiet des Sammelns und Konzentrierens ökonomisch und in Bezug auf die Umwelt unvertretbar machen würde. Das Auffinden einer kostengünstigen und umweltverträglichen Lösung zum Sammeln und/oder Konzentrieren, beispielsweise von Algen in Wasser, könnte es ganzen Industriezweigen, die unter anderem Biokraftstoffe, Pharmazeutika, Nahrungsergänzungsstoffe und Kosmetika aus gezüchteten Algen gewinnen, ermöglichen, ökonomisch existenzfähig zu werden, und die Führungskräfte dieser Industriezweige könnten beginnen, die Bevölkerung des 21. Jahrhunderts mit Brennstoff zu versorgen, zu ernähren und zu heilen. Eine Vorrichtung, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung angegeben ist, weist im Hinblick auf die bekannten Ansätze Vorteile auf.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System, die ein Bedürfnis nach einem modularen Verfahren zum Sammeln von Material in einem flüssigen Medium befriedigen können, und die geringe Investitionskosten und Betriebskosten aufweisen, kontaminationsfrei sind und keine Schäden verursachen. Diese und weitere unerreichte Vorteile werden durch die Erfindung erzielt, wie nachstehend detaillierter beschrieben und gezeigt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein besseres Verständnis für die offenbarten Ausführungsformen erhält man aus der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Materialsammeleinheit, die ein Einlassrohr, eine Kammer, eine Kartusche, eine Grundplatte, ein Auslassrohr und einen Extraktor umfasst;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstoffes, der geschnittene Fasern und eine erste Fläche umfasst;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstoffes, der schlaufenförmige Fasern und eine erste Fläche umfasst;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstoffes, der geschnittene Fasern, eine zweite Fläche und eine Verstärkungsfläche aufweist;
5 ist perspektivische Ansicht eines Werkstoffes, der schlaufenförmige Fasern, eine zweite Fläche und eine Verstärkungsfläche aufweist;
6a ist eine Ansicht von geschnittenen Fasern;
6b ist eine Ansicht von geschnittenen Fasern;
6c ist eine Ansicht von geschnittenen Fasern und einer ersten Fläche;
7a ist eine vergrößerte Ansicht eines Werkstoffes, der geschnittene Fasern, schlaufenförmige Fasern und eine erste Fläche aufweist;
7b ist eine vergrößerte Ansicht eines Werkstoffes, der schlaufenförmige Fasern, eine zweite Fläche und eine Verstärkungsfaser aufweist;
7c ist eine vergrößerte Ansicht eines Werkstoffes, der schlaufenförmige Fasern, eine zweite Fläche, eine erste Fläche und eine Verstärkungsfaser aufweist;
7d ist eine vergrößerte Ansicht eines Werkstoffes, der schlaufenförmige Fasern, eine zweite Fläche, eine erste Fläche und eine Verstärkungsfaser aufweist;
8a ist eine Ansicht von geschnittenen Fasern;
8b ist eine Ansicht von geschnittenen Fasern und einer ersten Fläche;
8c ist eine Ansicht von geschnittenen Fasern und einer ersten Fläche;
9 ist eine Ansicht von geometrischen Formen, die einen Querschnitt des Werkstoffes definieren können;
10 ist eine Ansicht von geometrischen Formen, die einen Querschnitt einer aus einem planarem Werkstoff gebildeten Kartusche definieren können;
11a ist eine Ansicht von an einer Faser anhaftenden Algen;
11b zeigt Öl zwischen Fasern;
11c ist eine Ansicht von an einer Faser anhaftenden Algen;
11d ist eine Ansicht von an einer Faser anhaftenden Algen;
11e ist eine Ansicht von an einer Faser anhaftenden Algen;
11f ist eine Ansicht von an einer Faser anhaftenden Algen;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Materialsammeleinheit, die eine Einlassöffnung, eine Kammer, eine Kartusche und eine Auslassöffnung aufweist;
13 ist eine Querschnittsansicht einer Materialsammeleinheit, die eine Einlassöffnung, eine Kammer, eine Kartusche und eine Auslassöffnung aufweist;
14 ist eine Querschnittsansicht einer Materialsammeleinheit, die ein Einlassrohr, ein Einlassventil, eine Einlassöffnung, eine Kammer, eine Kartusche, ein Grobsieb, eine Grundplatte, eine Auslassöffnung, ein Auslassrohr, ein Auslassventil, eine Druckplatte, ein Anschlusselement und eine Wirkplatte aufweist;
15 ist eine Querschnittsansicht einer Materialsammeleinheit, die eine Kammer, ein Grobsieb, eine Grundplatte und eine Auslassöffnung aufweist.
16 ist eine Querschnittsansicht einer Materialsammeleinheit, die ein Einlassrohr, ein Einlassventil, eine Einlassöffnung, eine Kammer, eine Kartusche, eine Führung, einen Bubbler, Blasen, eine Flussrichtung, ein Grobsieb, eine Grundplatte, eine Auslassöffnung, ein Auslassrohr und ein Auslassventil aufweist.
17 ist eine Querschnittsansicht einer Materialsammeleinheit, die eine Kammer, eine Führung, einen Bubbler, ein Grobsieb, eine Grundplatte, eine Auslassöffnung und ein Auslassrohr aufweist;
18 ist eine Querschnittsansicht einer Materialsammeleinheit, die ein Einlassrohr, ein Einlassventil, eine Einlassöffnung, eine Kammer, eine Kartusche, ein Grobsieb, eine Grundplatte, eine Auslassöffnung, ein Auslassrohr, ein Auslassventil, eine Druckplatte, ein Anschlusselement, eine Wirkplatte, eine erste Position, eine zweite Position und ein Mediumniveau umfasst; und
19 ist einen perspektivische Ansicht einer Materialsammeleinheit, die an einem Mediumsystem angebracht ist.
Detaillierte Beschreibung
Vor der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen werden die folgenden Definitionen angeben, die, falls nicht anderes angegeben ist, gelten sollen.
Definitionen
Zur Beschreibung des offenbarten Gegenstands wird in Übereinstimmung mit den unten angegebenen Definitionen die folgende Terminologie verwendet.
”Enthaltend” ist ein nicht abgeschlossenes Verbindungswort, das, wenn es einer Liste oder Beschreibung vorausgeht, anzeigt, dass die nachfolgende Liste oder Beschreibung nicht alle Möglichkeiten vollständig auflistet oder beschreibt; daher kann die Liste oder Beschreibung zusätzliche Elemente enthalten, die nicht aufgelistet oder beschrieben sind.
”Bestehend aus” ist ein geschlossenes Übergangswort, das, wenn es einer Liste oder Beschreibung vorausgeht, anzeigt, dass die folgende Liste oder Beschreibung vollständig ist.
Ein ”Medium” ist eine beliebige Umgebung, die überwiegend flüssig ist, sodass Feststoffe und/oder Chemikalien in dem Medium in Suspension, Dispersion oder Lösung vorhanden sein können. Der Begriff Medium bezieht sich auf wässrige und nicht wässrige Medien in gleicher Weise.
Ein ”wässriges Medium” ist ein Medium, das überwiegend aus flüssigem Wasser zusammengesetzt ist, und das Wasser ist zumindest ein Wasser, das aus der folgenden Liste ausgewählt ist: Frischwasser, Brackwasser, Salzwasser, Meerwasser, Sole, kommerziellem Abwasser, häuslichem Abwasser und landwirtschaftlichem Abwasser. Ein ”nicht wässriges Medium” setzt sich überwiegend aus einer wasserfreien Flüssigkeit zusammen, wie einem Öl. Ein Medium kann eine Kombination aus einem wässrigen und einem nicht wässrigen Medium sein, d. h. es ist schwierig anzugeben, was vorherrschend ist, oder lokale Änderungen in der Konzentration würden zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen führen. Beispiele für Ausprägungen von Medien oder Mediumsystemen, die natürlich oder mit technischen Mitteln geschaffen sein können, umfassen Flüsse, Ströme, Teiche, Seen, Ozeane, Buchten, Fjorde, Rückhaltebecken, Absetzbecken, Fließkanäle, Vorratsbehälter, Absetztanks und Photobioreaktoren.
”Material” ist ein Feststoff und/oder ist chemisch in einem Medium supendiert, dispergiert oder gelöst und es handelt sich um zumindest ein Material, das unter Algen, Öl, Bakterien, Schlamm, Sand, Ethan, Hexanol, Nitraten, Phosphaten, Benzol, Blei, Quecksilber, Cadmium, Eisen, Aluminium und Arsen ausgewählt ist.
”Sammeln” ist das Gewinnen eines Materials auf einem Werkstoff, wie weiter unten beschrieben wird. Sammeln schließt auch beliebige Materialien ein, die durch ein bereits an dem Werkstoff angesammelten Material oder zwischen diesem oder in der Nähe von diesem gewonnen werden. Das Material kann an der Oberfläche des Werkstoffes mehrere Schichten bilden, und alle nachfolgenden Materialschichten werden als gesammelt betrachtet, obwohl sie den Werkstoff nicht berühren oder sich nicht an ihm verfangen haben oder mit dem Werkstoff nicht physikalisch oder an ihn gebunden in Kontakt sind. Ähnliche Worte, die Varianten dieser Definition angeben, umfassen beispielsweise sammeln, sammelnd, gesammelt und zu sammeln.
”Gesammeltes Material” ist ein beliebiges Material, das durch, zwischen oder in der Nähe eines Werkstoffes gesammelt wurde.
Ein ”Werkstoff” ist ein beliebiger dreidimensionaler Gegenstand, der konsistent zur unten angegebenen Beschreibung ist und zum Sammeln von Material in einem Medium befähigt ist. Der Begriff ”Werkstoff” ist eine Kurzform für ”Werkstoff zum Sammeln von Material”, sodass er als Werkstoff zum Sammeln von Material zu verstehen ist, falls nichts anderes angegeben ist.
Eine ”Kammer” ist ein beliebiger dreidimensionaler Gegenstand, der ein flüssiges Medium im Wesentlichen ohne unbeabsichtigte/ungewollte Leckage zurückhalten kann, wobei die Kammer einen einstückigen Aufbau oder ein Aufbau aus mehreren Teilen aufweisen kann, die so ausgebildet sind, dass sie aneinander passen. Eine Kammer kann an allen Flächen abgedichtet sein, außer an zumindest einer Öffnung, oder eine Kammer kann an einer oder mehreren Oberflächen offen sein, wie beispielsweise ein Eimer oben offen ist oder ein Rohr an beiden Enden offen ist. Solche offenen Stellen stellen für die Zwecke dieser Beschreibung Öffnungen dar. Beispiele für Gestaltungen einer Kammer umfassen Tonnen, Kästen, Bottiche, Rohre und dergleichen.
Eine ”Führung” ist ein beliebiger dreidimensionaler Gegenstand, der einen Mediumfluss durch ihn selbst hindurch ermöglicht und gleichzeitig zumindest eine partielle physikalische Barriere innerhalb eines gegebenen Raums darstellt.
Ein ”Ventil” ist eine beliebige Vorrichtung zum Stoppen oder Steuern des Mediumflusses einer Kammer, einer Führung, eines Rohrs, eines Einlasses oder Auslasses. Das Ventil kann Durchgänge öffnen, schließen oder zum Teil blockieren und die Ventile können manuell, mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder motorgetrieben sein. Beispiele für mögliche Ventile umfassen die folgenden: Kugelventile; Butterfly-Ventile; Keramikscheibenventile; Drosselventile; Membranventile; Absperrventile; Edelstahlabsperrventile; Durchgangsventile; Plattenschieber; Nadelventile; Quetschventile; Kolbenventile; Kegelventile; Tellerventile; Schieberventile; Wärmeausdehnungsventile und Probenentnahmeventile.
Ein ”Extraktor” ist in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Beschreibung eine beliebige Vorrichtung, die gesammeltes Material von einem Werkstoff entfernt. Der Extraktor kann manuell, mechanisch, elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch, elektromechanisch oder motorgetrieben sein. Ein Extraktor ist zumindest einer von Kolben, Stempeln, Grobsieben, Öffnungen, Bandwalzen, ineinandergesteckten Walzen, Trichtern, Vakuum, Schabern, elektrischen Ladungen, Luftrakeln, Schleuderrädern, Ultraschallgebern, Rüttlern, menschlichen Händen, Heizelementen, Dampferzeugern und Hochdrucksprühern mit niedrigem Volumen. Ähnliche Worte, die Variationen dieser Definition angeben, umfassen Extraktion, extrahieren, zu extrahieren und extrahiert.
”Extrahiertes Material” ist ein beliebiges Material, das einem mit Hilfe eines Extraktors oder Extraktionsprozesses gewonnenen, zuvor gesammelten Material entspricht. Das extrahierte Material kann eine Kombination aus zuvor suspendiertem und/oder gelöstem Material und dem Medium sein, in dem das Material suspendiert und/oder gelöst war.
Ein ”Behälter” ist eine Vorrichtung, die gesammeltes Material beliebig lange aufbewahren/lagern kann, während sich das gesammelte Material von dem Medium trennt. Beispiele für Behälter sind Fässer, Kästen, Bottiche, Aufgabetrichter, Röhren, Rohrleitungen, Blechwannen, Eimer und Blasen. Das gesammelte Material kann auf unterschiedlichen Wegen in den Behälter fließen, einschließlich durch Schwerkraft, durch eine Pumpe, durch eine Fördereinrichtung oder durch einen anderen Behälter, z. B. einer Rohrleitung oder einem Eimer, oder indem Ventile oder Elektromagnete bedient werden.
Eine ”Verweilzeit” oder ein ”Verweildauer” ist eine Zeitspanne, während der ein Medium innerhalb einer Kammer verweilen und/oder durch eine Kammer hindurchfließen kann. Das Sammeln findet während der Verweildauer statt; die Substanz wird jedoch nicht zwingend kontinuierlich oder während der gesamten Verweildauer mit der gleichen Geschwindigkeit gesammelt.
”Algen” ist der Plural für einen beliebigen Organismus mit Chlorophyll und bei multizellulären Algen einem nicht in Wurzeln, Stängel und Blätter differenzierten Thallus; der Begriff umfasst prokaryotische und eukaryotische Organismen, die photoautotroph oder fakultativ heterotroph sind. Der Begriff ”Algen” umfasst Makroalgen (wie Seetang) und Mikroalgen. Für einige Ausführungsformen der Offenbarung sind Algen bevorzugt, bei denen es sich nicht um Makroalgen handelt. Der Begriff ”Algen”, der hier austauschbar verwendet wird, bezieht sich auf beliebige mikroskopische Algen, Phytoplankton, photoautotrophe oder fakultativ heterotrophe Protozoen, photoautotrophe oder fakultativ heterotrophe Prokaryoten und Cyanobakterien (die gewöhnlich als Blaualgen bezeichnet werden und früher als Cyanophyceae klassifiziert wurden). Die Verwendung des Begriffs ”Algen...” bezieht sich ebenso auf Mikroalgen und umfasst daher die Bedeutung von ”Mikroalgen...”. Der Begriff ”Algenzusammensetzung” bezieht sich auf beliebige Zusammensetzungen, die Algen enthalten, und ist nicht auf einzelne Gewässer oder Kulturen beschränkt, in denen Algen kultiviert werden. Eine Algenzusammensetzung kann eine Algenkultur sein, eine konzentrierte Algenkultur oder eine entwässerte Algenmasse und sie kann flüssig, halbflüssig oder in fester Form vorliegen. Eine nicht flüssige Algenzusammensetzung kann im Hinblick auf den Feuchtigkeitsgehalt oder prozentualen Gewichtsanteil der Feststoffe beschrieben werden. Eine ”Algenkultur” ist eine Algenzusammensetzung, die lebende Algen enthält.
Die Algen der Offenbarung können natürlich vorkommende Spezies, ein ausgewählter Stamm, ein gentechnisch veränderter Stamm, ein transgener Stamm oder synthetische Algen sein. Algen aus tropischen, subtropischen, gemäßigten, polaren oder anderen Klimaregionen können gemäß dieser Offenbarung verwendet werden. Endemische oder einheimische Algenspezies werden im Allgemeinen gegenüber eingeführten Spezies bevorzugt, wenn ein offenes Kultursystem verwendet wird. Algen, einschließlich Mikroalgen, bewohnen alle Arten von aquatischen Umgebungen, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt: Frischwasser (weniger als etwa 0,5 Teile auf Tausend (ppt) Salze), Brackwasser (etwa 0,5 bis etwa 31 ppt Salze), Seewasser (etwa 31 bis etwa 38 ppt Salze) und Sole (mehr als etwa 38 ppt Salze). Eine jede dieser aquatischen Umgebungen, Frischwasserspezies, Meerwasserspezies und/oder Spezies, die in unterschiedlichen und/oder bei intermediären Salzgehalten oder Nährstoffniveaus gedeihen, können in den Ausführungsformen dieser Offenbarung verwendet werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen enthält die Algenzusammensetzung der Offenbarung Grünalgen aus einer oder mehreren der folgenden taxonomischen Klassen: Micromonadophyceae, Charophyceae, Ulvophyceae und Chlorophyceae. Nicht einschränkende Beispiele umfassen Spezies von Borodinella, Chlorella (z. B. C. ellipsoidea), Chlamydomonas, Dunaliella (z. B. D. salina, D. bardawil), Franceia, Haematococcus, Oocystis (z. B. O. parva, O. pustilla), Scenedesmus, Stichococcus, Ankistrodesmus (z. B. A. falcatus), Chlorococcum, Monoraphidium, Nannochloris und Botryococcus (z. B. B. braunii). Bei einigen Ausführungsformen enthält die Algenzusammensetzung der Offenbarung Braunalgen einer oder mehrerer der folgenden taxonomischen Klassen: Chrysophyceae und Synurophyceae. Nicht einschränkende Beispiele umfassen Boekelovia-Spezies (z. B. B. hooglandii) and Ochromonas-Spezies. Bei einigen Ausführungsformen enthält die Algenzusammensetzung gemäß der Offenbarung Frischwasser-, Brackwasser- oder Meerwasserdiatomeen aus einer oder mehreren der folgenden Klassen: Bacillariophyceae, Coscinodiscophyceae und Fragilariophyceae. Die Diatomeen können photoautotroph oder auxotroph sein. Nicht einschränkende Beispiele umfassen Achnanthes (z. B. 4. orientalis), Amphora (z. B. Acoffeiformis-Stämme, A. delicatissima), Amphiprora (z. B. A. hyaline), Amphipleura, Chaetoceros (z. B. C. muelleri, C. gracilis), Caloneis, Camphylodiscus, Cyclotella (z. B. C. cryptica, C. meneghiniana), Cricosphaera, Cymbella, Diploneis, Entomoneis, Fragilaria, Hantschia, Gyrosigma, Melosira, Navicula (z. B. N. acceptata, N. biskanterae, N. pseudotenelloides, N. saprophila), Nitzschia (z. B. N. dissipata, N. communis, N. inconspicua, N. pusilla-Stämme, N. microcephala, N. intermedia, N. hantzschiana, N. alexandrina, N. quadrangula), Phaeodactylum (z. B. P. tricornutum), Pleurosigma, Pleurochrysis (z. B. P. carterae, P. dentata), Selenastrum, Surirella und Thalassiosira (z. B. T. weissflogii). Bei einigen Ausführungsformen enthält die Algenzusammensetzung gemäß der Offenbarung eine oder mehrere Algen der folgenden Gruppen: Coelastrum, Chlorosarcina, Micractinium, Porphyridium, Nostoc, Closterium, Elakatothrix, Cyanosarcina, Trachelamonas, Kirchneriella, Carteria, Crytomonas, Chlamydamonas, Planktothrix, Anabaena, Hymenomonas, Isochrysis, Pavlova, Monodus, Monallanthus, Platymonas, Pyramimonas, Stephanodiscus, Chroococcus, Staurastrum, Netrium und Tetraselmis, Galdieria und Cyanidium, und beliebige unbekannte Algen ähnlicher Gattung, Familie oder Ordnung. Bei einigen Ausführungsformen enthält die Algenzusammensetzung der Offenbarung eine oder mehrere der folgenden Gruppen: Porphyridium cruentum, Spirulina platensis, Cyclotella nana, Dunaliella salina, Dunaliella bardawil, Muriellopsis spp., Chlorella fusca, Chlorella zofingiensis, Chlorella spp., Haematococcus pluvialis, Chlorococcum citriforme, Neospongiococcum gelatinosum, Isochrysis galbana, Chlorella stigmataphora, Chlorella vulgaris, Chlorella pyrenoidosa, Chlamydomonas mexicana, Scenedesmus obliquus, Scenedesmus braziliensis, Scenedesmus dimorphus, Stichococcus bacillaris, Anabaena flosaquae, Porphyridium aerugineum, Fragilaria sublinearis, Skeletonema costatum, Pavlova gyrens, Monochrysis lutheri, Coccolithus huxleyi, Nitzschia palea, Dunaliella tertiolecta, Prymnesium paruum und dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen enthält die Algenzusammensetzung der Offenbarung eine oder mehrere der folgenden Gruppen: N. gaditana, N. granulate, N. limnetica, N. oceanica, N. oculata, N. salina. Bevorzugte Algenspezies umfassen Scenedesmus dimorphus, Nanochloropsis, Chlorella und Diatomeen.
Überblick
Ein Verfahren zum Sammeln von Material unter Verwendung einer Materialsammeleinheit, wie sie unten beschrieben wird, stellt ein kostensparendes Verfahren mit niedrigem Energieverbrauch und fast keinem Schadstoffausstoß zum Extrahieren von in einem Medium suspendiertem und/oder gelöstem Material dar. Das Verfahren sammelt das Material an einem Werkstoff, wenn das Medium über den Werkstoff strömen gelassen wird, der in einer Kammer angeordnet ist, und das Medium kann mit weniger suspendiertem Material zu einem Mediumsystem zurückfließen und dort beispielsweise weiteres Wachstum und/oder eine größere Sammeleffizienz ermöglichen. Das Verfahren kann kontinuierlich beispielsweise neben einem Wachstumssystem durchgeführt werden, um suspendiertes Material zu sammeln, bis das Material für die Extraktion bereit ist. Nach der Extraktion gewonnenes Material kann beispielsweise in wertvolle Handelsprodukte umgewandelt werden, oder das Verfahren kann zum Aufbereiten eines Mediums verwendet werden, sodass das wertvolle Produkt ein wesentlich reineres Medium ist. Wenn es sich bei dem extrahierten Material um Algen handelt, kann es zu Handelsprodukten für den Endverbraucher verarbeitet werden, wie Pharmazeutika, Nahrungsergänzungsmittel, Kosmetika, Biokraftstoffe, Lebensmittel, Düngemittel, Tiernahrung und Polymere. Wenn es sich bei dem extrahierten Material um Öl oder Bitumen handelt, kann es bei einer Ölpest oder aus Teersand gewonnen werden. Wenn das Medium mit gesundheitsschädlichen Algenblüten aus Cyanobakterien infiziert ist, kann das System nicht nur die Algen für die Weiterbearbeitung ernten, sondern auch eine Nahrungsquelle der Algen abschneiden, indem zudem suspendierte Schwemmstoffe extrahiert werden.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Materialsammeleinheit, die im Folgenden als Einheit bezeichnet wird, wobei die Einheit aus einem Einlassrohr 132, einem Einlassventil 133, einer Kammer 123, einer Kartusche 122, einem Grobsieb 115, einer Grundplatte 126, einem Auslassrohr 135, einem Auslassventil 136 und einem Extraktor 111 besteht. Ein Medium fließt in die Einheit durch ein Einlassrohr 132, durch das geöffnete Einlassventil 133 und in die Kammer 123, wo sich in dem Medium suspendiertes Material an der Kartusche 122 ansammelt. Das Medium fließt aus der Einheit über das Auslassrohr 135 und durch das geöffnete Auslassventil 136 ab. Ein Medium, das in die Einheit strömt, hat eine höhere Konzentration an suspendiertem Material, bezogen auf das Gewicht pro Einheitsvolumen, als das aus der Einheit herausfließende Medium. Die Differenz ist darin begründet, dass sich suspendiertes Material an einer Kartusche 122 ansammelt, die aus einem Werkstoff zum Sammeln von Material gebildet ist, wie nachstehend beschrieben wird. Nach Beendigung des Mediumflusses wird ein optionaler Extraktor 111, eine weiter unten diskutierte Baugruppe, heruntergedrückt, um die Kartusche 122 zu komprimieren und gesammeltes Material freizusetzen. Das Grobsieb 115 verhindert, dass die Kartusche 122 erneut Medium mit hoher Materialkonzentration absorbiert. Das gesammelte Material wird dann aus der Einheit gewonnen und in der Folge für kommerzielle Zwecke verwendet. Die in diesem Abschnitt beschriebene Einheit umfasst optionale Merkmale, die den Umfang der Ansprüche nicht einschränken sollen, da die Einheit als eine mögliche Ausführungsform einer breiter angelegten Erfindung nur dazu angegeben wird, den Kontext für die vorangehene Beschreibung herzustellen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Material
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, weist ein Werkstoff zum Sammeln von Material zumindest eine erste Fläche 202 oder 302 und eine Faser auf. Die Faser kann eine geschnittene Faser 204 sein, die mit der ersten Fläche 303 verbunden ist, oder die Faser kann eine schlaufenförmige Faser sein, die mit der ersten Fläche 302 verbunden ist. Das Material kann eine Kombination von geschnittenen Fasern 204 und geschlauften Fasern 305 aufweisen, die an eine gemeinsame Fläche wie die erste Fläche 202 oder 302 gebunden sind. Eine geschnittene Faser 204 und/oder eine geschlaufte Faser 305 kann aus einem einzigen Filament oder aus mehreren Filamenten gesponnen, gedreht, geflochten oder gebündelt sein, um im Wesentlichen eine einzige Faser zu binden, wie beispielsweise ein Büschel, ein Garn, eine Kordel oder ein Seil.
Die Länge der geschnittenen Faser 204 oder der geschlauften Faser 305 liegt im Bereich von 0,25'' bis 12'' und darüber. Noch bevorzugter liegt die Länge der geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 zwischen 0,5'' und 3'' und ein bevorzugtes Beispiel für die Länge einer geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 ist 1''. Der Abstand zwischen einer Basis von beliebigen zwei geschnittenen Fasern 204 kann im Bereich von 0,01'' bis 7'' und darüber liegen. Noch bevorzugter beträgt der Abstand 0,025'' bis 1'', und ein Beispiel für einen bevorzugten Abstand einer geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 ist 0,05''. Wenn es sich bei der geschnittenen Faser 204 oder der geschlauften Faser 305 um ein Einzelfilament handelt, kann der Durchmesser der geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 im Bereich von 0,0001'' bis 0,10'' und darüber liegen, und ein Beispiel für einen bevorzugten Filamentdurchmesser einer geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 ist 0,0004''. Wenn es sich bei der geschnittenen Faser 204 oder der geschlauften Faser 305 um ein Multifilament handelt, ist der Durchmesser der geschnittenen Faser 204 oder der geschlauften Faser 305 0,005'' bis 2'' und mehr, und ein Beispiel eines bevorzugten Multifilamentdurchmessers einer geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 ist 0,15''. Es wird darauf hingewiesen, dass geschnittene Fasern 204 oder geschlaufte Fasern 305, selbst wenn eine geschnittene Multifilamentfaser 204 oder geschlaufte Multifilamentfaser 305 aus derselben Anzahl und Größe von Einzelfilamenten besteht, aufgrund des unterschiedlichen Verarbeitungsverfahrens, beispielsweise Verspinnens, Verdrehens oder Bündelns, unterschiedliche Durchmesser aufweisen können. Eine gebündelte geschnittene Multifilamentfaser 204 oder geschlaufte Multifilamentfaser 305 würde wahrscheinlich, wenn alles andere gleich ist, mehr Zwischenräume zwischen den Fasern aufweisen als gedrehte Fasern und wahrscheinlich sogar noch mehr als gesponnene Fasern und wahrscheinlich sogar mehr als geflochtene Fasern.
Eine geschnittene Faser 204 oder geschlaufte Faser 305 ist aus zumindest einer Substanz aufgebaut, die unter Polystyrol, Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen, Vinylverbindungen, Viskose, Baumwolle, Hanf, Wolle, Seide, Polyolefinen, Acrylverbindungen, Nylon, Flachs, Jute, Glas, Ananasfasern, Kokosfasern, Stroh, Bambus, Samt, Filz, Lyocell, Elastan, Kevlar, Polyurethan, Olefin, Polylactid und Kohlenstofffasern oder beliebigen recycelten Produkte davon ausgewählt ist, und die geschnittene Faser 204 oder geschlaufte Faser 305 kann, wenn es sich um ein Multifilament handelt, aus einem Gemisch von beliebigen der aufgelisteten Substanzen gebildet sein. Ein Beispiel für bevorzugte Substanzen ist Nylon und Polyester. Wenn es sich bei der geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 um eine natürliche Faser handelt, kann diese durch ein beliebiges im Stand der Technik bekanntes Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise Öffnen, Kardieren, Ziehen, Roving, Spinnen und/oder Verziehen. Wenn die geschnittene Faser 204 oder geschlaufte Faser 305 aus synthetischen Fasern hergestellt ist, kann sie nach beliebigen im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden, wie Extrudieren oder Spinnen.
Eine geschnittene Faser 204 oder geschlaufte Faser 305 kann behandelt oder prozessiert werden, um sie mehr oder weniger oleophil, oleophob, hydrophil oder hydrophob zu gestalten, beispielsweise indem Polymere, die im Stand der Technik bekannt sind und die die genannten Eigenschaften aufweisen, hinzugefügt oder entfernt werden. Beispiele für Werkstoffe, die oleophil sind, umfassen Polypropylen, Polyester, Polyvinylchlorid, Stahl oder Aluminium. Ferner sind Werkstoffe mit einer Kombination der aufgelisteten Eigenschaften besonders vorteilhaft, wenn der Werkstoff vorzugsweise so ist, dass, wenn der Werkstoff sowohl oleophil als auch hydrophil ist, er jedoch mehr oleophil als hydrophil ist. Durch Einbringen von Polyester kann beispielsweise die oleophile und hydrophile Natur der geschnittenen Faser 204 oder geschlauften Faser 305 erhöht werden, wobei die geschnittene Faser 204 oder geschlaufte Faser 305 vorzugsweise oleophil ist. Auch wenn dies nicht einschränkend zu verstehen ist, wird Öl im Vergleich mit Wasser bevorzugt gesammelt, wenn sich Polyestermaterial in einem Öl- und Wasser-Medium befindet; Öl kann demnach aus dem Wasser entfernt und gespeichert werden, ohne dass das Wasser aus seiner Umgebung entfernt wird. Dieser Vorteil erhöht die Ausbeuterate beispielsweise bei einer Ölpest in einem wässrigen Medium. Zudem ermöglicht dies die Verwendung des Werkstoffes zur Verwertung von Teersand oder Bitumen, nachdem beispielsweise Wasser oder Dampf verwendet wurde, um Öl an die Erdoberfläche zu bringen. Ein oleophobes Material, wie Nylon oder Baumwolle, kann verwendet werden, um Material in einem nicht wässrigen Medium, wie beispielsweise Öl, zu sammeln, um den Gehalt des Materials in dem Öl zu vermindern.
Eine geschnittene Faser 204 oder geschlaufte Faser 305 kann behandelt oder prozessiert werden, um sie mehr oder weniger leitfähig zu machen, beispielsweise indem Kohlenstoff oder ein Polymer hinzugefügt werden. Einzelne Filamente einer geschnittenen Faser können so bearbeitet werden, dass sie beliebige Querschnittsformen aufweisen, die z. B. einem Kreis, einer W- oder S-Form, einem Dreieck, einem Quadrat, einem Pentagon, einem Hexagon, einem Oktagon oder einem Stern entsprechen. Eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform ist Polyester in Kreisform oder W-förmiges Nylon. Außerdem können einzelne Filamente der geschnittenen Faser bearbeitet werden, sodass sie eine längliche Form, wie die Form eines Haares, oder W-, X- oder S-Form haben.
Die erste Fläche 202 oder 302 hat eine Dicke, wie sie in den 3 oder 4 dargestellt ist, wobei diese Dicke im Bereich von 0,01'' bis 1,0'' und darüber liegen kann. Noch bevorzugter hat die erste Fläche 202 eine Dicke zwischen 0,02'' und 0,5''; ein bevorzugtes Beispiel für die Dicke der ersten Fläche 202 ist 0,025''. Da der Oberflächenbereich der ersten Fläche 202 oder 302 aufgrund einer zunehmenden Länge und/oder Breite, beispielsweise bei einem Bad des Werkstoffes, ansteigt, wird die Dicke der ersten Fläche 202 oder 302 wahrscheinlich auch zunehmen, um den Anstieg in Bezug auf die Zugkräfte zu kompensieren, die während der Benutzung des Systems zum Sammeln von Material auftreten. Alternativ kann, wie weiter unten beschrieben wird, eine zweite Fläche an die ersten Fläche 202 oder 302 angebracht werden, um eine Belastung an der ersten Fläche ganz oder teilweise zu reduzieren.
Die erste Fläche 202 oder 302 kann gemäß einem beliebigen, im Stand der Technik bekannten Verfahren gebildet werden, bei dem eine planare Fläche aus zumindest einer Substanz gebildet wird, die unter Polystyrol, Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen, Vinylverbindungen, Viskose, Baumwolle, Hanf, Wolle, Seide, Polyolefinen, Acrylverbindungen, Nylon, Flachs, Jute, Glas, Ananasfasern, Kokosfasern, Stroh, Bambus, Samt, Filz, Lyocell, Spandex (Elastan), Polyurethan, Olefin, Polylactid, Kautschuk, Kevlar, Metallgeweben, Kohlenstofffasern oder einer Mischungen aus diesen und/oder deren recycelten Produkten ausgewählt ist. Ein Beispiel für bevorzugte Substanzen ist Nylon und Polyester. Erste Flächen 202 oder 302 können durch beliebige im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise Weben, Stricken, Tuften, Spread Tow, Filzen, thermisches oder mechachnisches Verbinden, Extrudieren, Spritzgießen, Formpressen oder Stanzen.
Auch wenn die geschnittene Faser 204 und geschlaufte Faser 305 an ihre jeweiligen ersten Flächen gebunden sind, können wiederholte Extraktionszyklen dazu führen, dass die Fasern von der ersten Fläche 202 oder 302 abgelöst werden, und eine solche Trennung kann der Sammelrate eines Werkstoffes abträglich sein. Die Fasern, wie eine geschnittene Faser 204 und eine geschlaufte Faser 305, können daher zudem an der ersten Fläche über eine Faserverstärkung 206 oder 306 befestigt sein. Die Faserverstärkung 206 oder 306 ist als gestrichelte Linie dargestellt, da die Faserverstärkung in die erste Fläche 202 oder 302 integriert sein oder sich auf einem Teil der ersten Fläche 202 oder 302 befinden kann, die bei bestimmten Ansichten nicht zu sehen ist. Alternativ kann die Faserverstärkung 206 oder 306 an der ersten Fläche so befestigt sein, dass die geschnittene Faser 204 bzw. geschlaufte Faser 305 die erste Fläche nicht nur schneidet, sondern auch durch die Faserverstärkung 206 oder 306 an etwa dem gleichen Punkt im Raum verstärkt wird. Eine solche Befestigung kann durch Verbinden durch Schweißen, Ankleben, Annähen, Laminieren oder durch einen beliebigen anderen, dem Fachmann im Stand der Technik bekannten Prozess durchgeführt werden, mit dem zwei oder mehr Flächen aneinander befestigt werden. Die Faserverstärkung 206 und 306 kann aus einer beliebigen synthetischen oder natürlichen Faser hergestellt werden, die die Anzahl der Extraktionszyklen erhöhen, die eine Faser aushalten kann, ohne dass sie von der ersten Fläche 202 oder 302 abgelöst wird. Ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform einer Faserverstärkung ist ein hochverdrillter Multifilament-Nylonfaden.
Wie in den 4 und 5 dargestellt ist, umfasst eine beispielhafte Ausführungsform eines Werkstoffes zum Sammeln von Material ferner eine zweite Fläche 403 oder 503, die an einer ersten Fläche angebracht wird, wie der ersten Fläche 202 oder 303 des Werkstoffes in den 3 bzw. 4. Ein solches Anbringen kann durch Befestigen mittels Schweißen, Kleben, Nähen, Laminieren oder beliebiger, anderer Verfahren erfolgen, die einem Fachmann bekannt sind und die zwei oder mehr Flächen aneinander befestigen können. Eine zweite Fläche 403 und 503 kann den Werkstoff mit zusätzlichen Eigenschaften ausstatten, die er durch die erste Fläche alleine nicht oder nicht ganz haben würde. Solche zusätzlichen Eigenschaften umfassen eine verbesserte Zugfestigkeit, eine höhere oder niedrigere Flexibilität oder Steifheit, einen größeren oder kleineren Reibungskoeffizienten, beispielsweise für einen Extraktor oder Bewegungsmechanismus, eine erhöhte oder verminderte Spannkraft und/oder größere oder kleinere Sammelraten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann eine zweite Fläche 403 oder 503 aus einem Schaum gebildet sein, der beispielsweise größere Spannkraft, eine kleinere Zugkraft in einem Medium, eine kleinere Gurtreibung in einem Bewegungsmechanismus bewirken kann. In einer beispielhaften Ausführungsform könnte eine zweite Fläche 403 oder 503 eine weitere erste Fläche sein, die geschnittene Fasern und/oder geschlaufte Fasern aufweist, was beispielsweise zu einer erhöhten Sammelrate führen könnte. In einer beispielhaften Ausführungsform könnte eine zweite Fläche 403 oder 503 eine Polymerplatte sein, die in Abhängigkeit von der Dichte eine Erhöhung oder Erniedrigung der Spannkraft hervorrufen könnte, eine höhere Steifigkeit und eine größere Zugfestigkeit. Ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform einer zweiten Fläche ist ein geschlossenzelliger Polyethylenschaum, welcher ermöglicht, dass sich Werkstoff an der Grenze zwischen einem Medium und der Atmosphäre befindet. Ein weiteres Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform als zweite Fläche ist eine weitere erste Fläche mit geschnittenen Fasern und/oder geschlauften Fasern zur Bildung eines doppelseitigen Materials.
Wie in den 4 und 5 gezeigt wird, weist eine beispielhafte Ausführungsform eines Werkstoffes zum Sammeln von Material ferner eine Verstärkungsfläche 407 oder 507 auf, die an einer Fläche des Werkstoffes angebracht ist. Auch wenn der Werkstoff eine hohe Zugfestigkeit aufweist, können wiederholte Extraktionszyklen dazu führen, dass Risse in einer Fläche des Werkstoffes auftreten. Oberflächenverstärkungen 407 und 507 sind als an der zweiten Oberfläche 403 und 503 befestigt dargestellt; die Oberflächenverstärkung 407 und 507 kann jedoch auch an einer ersten Fläche, wie der ersten Fläche 202 oder 302 des Werkstoffes in den 3 bzw. 4 befestigt sein, unabhängig davon, ob die zweite Fläche 403 oder 503 vorhanden ist. Ein Flächenverstärkungssystem kann in ein Faserverstärkungssystem oder mit einem Faserverstärkungssystem so integriert werden, dass die Verstärkung einer Faser oder einer Fläche unter Verwendung der gleichen Verstärkung erreicht wird. Das Anbringen der Flächenverstärkung 407 oder 507 an einer Fläche der Substanz kann durch Befestigen mittels Schweißen, Kleben, Nähen, Laminieren oder mit beliebigen anderen Verfahren erfolgen, die einem Fachmann im Stand der Technik bekannt sind und die zwei oder mehr Flächen aneinander befestigen können. Die Flächenverstärkung 407 oder 507 kann ein beliebiger Verstärkungswerkstoff sein, der dem Fachmann im Stand der Technik bekannt ist und das die Zugfestigkeit einer Fläche, wie von gewebtem Nylon, Kevlarplatten, extrudierten Polymeren, Kohlenstoff-Nanoröhren, Metallgeweben und vielen anderen, erhöhen kann. Ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform der Verstärkung ist ein Nylonmaterial ähnlich einem Sicherheitsgurt, das an eine distale Fläche des Werkstoffes, aus der die geschnittenen Fasern oder geschlauften Fasern hervorstehen, angenäht ist, wie es in den 4 und 5 zu sehen ist.
In 6a und 6b ist eine beispielhafte Ausführungsform einer geschnittenen Faser 604 in vergrößerter Darstellung gezeigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die geschnittene Faser 604 eine gebündelte Multifilamentfaser mit einem in etwa kreisförmigen Querschnitt. 6c ist eine beispielhafte Ausführungsform mit einer geschnittenen Faser 604 und einer ersten Fläche 602. Die erste Fläche 602 ist eine gewebte Struktur, die aus Schuss- und Kettmultifilamenten zusammengesetzt ist, wobei geschnittene Fasern 604 zwischen den Schussfäden und Kettfäden verflochten sind, sodass sie aus der ersten Fläche 602 hervorstehen.
Wie in 7a dargestellt ist, besteht eine beispielhafte Ausführungsform eines Werkstoffes zum Sammeln von Material aus einer ersten Fläche 702, einer geschnittenen Faser 704 und einer geschlauften Faser 705. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist die erste Fläche 702 aus gewebten Nylonstreifen aufgebaut, die eine Breite von 0,05'' und eine Dicke von 0,015'' aufweisen. Die geschnittene Faser 704 ist eine Multifilamentwicklung aus Nylon, die 1,5'' aus der ersten Fläche hervorsteht, wobei der Durchmesser der geschnittenen Faser 704 in etwa 0,25'' ist. Die geschlaufte Faser 705 weist den gleichen Aufbau wie die geschnittene Faser 704 auf, die geschlaufte Faser 705 steht 0,75'' aus der ersten Fläche 702 hervor. Unter Berücksichtigung eines durch die geschlauften Fasern gebildeten zentralen Leeraums ist die Breite der geschlauften Faser 705 in etwa 0,75''. Der Abstand zwischen zwei geschnittenen Fasern 704 und/oder geschlauften Fasern 705 liegt zwischen 0,5'' und 0,6''.
Wie in 7b dargestellt ist, setzt sich eine beispielhafte Ausführungsform für einen Werkstoff zum Sammeln von Material aus einer geschlauften Faser 705, einer zweiten Fläche 703 und einer Faserverstärkung 706 zusammen. Die zweite Fläche 703 ist aus einer 0,15'' dicken Nylonplatte gebildet, die an der mindestens einen ersten, nicht sichtbaren Fläche befestigt ist. Die Faserverstärkung 706, die entlang der Länge des Werkstoffes verläuft, ist eine Nylonwicklung mit einem Durchmesser von 0,15'', die mit der geschlauften Faser 705 verbunden ist. Wie in den 7c und 7d dargestellt ist, besteht eine beispielhafte Ausführungsform eines Werkstoffes zum Sammeln von Material aus einer geschlauften Faser 705, einer ersten Fläche 702, einer zweiten Fläche 703 und einer Faserverstärkung 706.
Wie in den 8a bis 8c dargestellt ist, setzt sich eine beispielhafte Ausführungsform eines Werkstoffes zum Sammeln von Material aus einer ersten Fläche 802 und einer geschnittenen Faser 804 zusammen. Die erste Fläche 802 ist ein Polyestergewebe, das aus einem Multifilamentstrang mit einem Durchmesser von 0,010'' besteht. Eine geschnittene Faser 804, die durch Integration in das Gewebe an der ersten Fläche 802 verankert ist, ist eine Multifilament-Polyesterwindung mit einem Durchmesser von 0,05'', die einen Zoll auf einer ersten Fläche 802 hervorsteht. Der Abstand zwischen zwei beliebigen geschnittenen Fasern 804 liegt zwischen 0,010'' und 0,1''.
Beispielhafte Ausführungsformen eines Werkstoffes zum Sammeln von Material, die oben diskutiert wurden, stellen den Werkstoff als in etwa planar dar; der Querschnitt eines Werkstoffes kann jedoch und wie in 9 dargestellt ist, beliebige geometrische Formen mit einer Fläche 9a und einer Fläche 9b annehmen. Die Fläche 9a kann wie oben beschrieben eine erste Fläche und die Fläche 9b kann wie oben beschrieben eine zweite Fläche sein. Alternativ hierzu kann die Fläche 9a eine zweite Fläche und die Fläche 9b kann eine erste Fläche sein. Ferner können die Flächen 9a und 9b die gleiche oder unterschiedliche chemische und/oder geometrische Strukturen besitzen. Die Flächen 9a und 9b können unterschiedliche Flächen des gleichen dreidimensionalen Gegenstands darstellen; demnach sind entweder 9a und 9b beide eine erste Fläche oder 9a und 9b sind beide eine zweite Fläche.
Wenn die Kombination der Flächen 9a und 9b eine geschlossene geometrische Form bildet, kann der von den Flächen 9a und 9b umgrenzte innere Leerraum mit einem Gegenstand gefüllt sein. Dieser Gegenstand kann die Spannkraft der Substanz erhöhen oder vermindern. Beispielsweise vermindern Edelstahlseile die Spannkraft des Werkstoffes, wohingegen ein geschlossenzelliger Polyethylenschaum die Spannkraft des Werkstoffes erhöht. Der Gegenstand kann zudem absorbierend sein, sodass er zusätzlich zu dem an dem Werkstoff gesammelten Material durch Absorption Material sammelt. In einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Gegenstand um eine Polypropylenfaser und/oder Polypropylenschaum und das Material ist Öl. Die geschlossene geometrische Form kann beispielsweise dadurch gebildet werden, dass von einer ebenen Platte des Werkstoffes ausgegangen wird, diese dann gefaltet und anschließend Kanten zusammengefügt werden. Die exakte geometrische Form eines solchen genähten Materials kann beispielsweise durch die Form des eingefügten Gegenstandes festgelegt werden. Alternativ kann durch beliebige im Stand der Technik bekannte Verfahren eine erste oder zweite Lage direkt in eine beliebige geometrische Form, offen oder geschlossen, gebracht werden, wie beispielsweise Stanzen, Falzen, Extrudieren, Spritzgießen, Formpressen. Bei einer beispielhaften bevorzugten Ausführungsform ist die Fläche 9a einen erste Fläche und die Fläche 9b eine zweite Fläche. In einer anderen beispielhaften bevorzugten Ausführungsform weist eine Substanz zum Sammeln von Material eine geometrische Querschnittsform auf, die in etwa oval ist.
Ein planarer Materialabschnitt des Werkstoffes kann zur Bildung der Kartusche verwendet werden, die eine geometrische Querschnittsform der Flächen 9a und 9b wie in 9 gezeigt oder 10a und 10b wie in 10 gezeigt aufweist. Die Fläche 10a kann wie oben beschrieben eine erste Fläche und die Fläche 10b kann wie oben beschrieben eine zweite Fläche sein. Alternativ kann die Fläche 10a eine zweite Fläche und die Fläche 10b die erste Fläche sein. Ferner können die Flächen 10a und 10b die gleiche oder unterschiedliche chemische und/oder geometrische Strukturen aufweisen. Die Flächen 10a und 10b können verschiedene Flächen des gleichen dreidimensionalen Gegenstands sein. Demnach sind entweder die Flächen 10a und 10b beide erste Flächen oder die Flächen 10a und 10b sind beide zweite Flächen.
Sammeln
Das Material kann, auch wenn dies nicht als einschränkende Aussage zu verstehen ist, an dem Werkstoff mit Hilfe mindestens eines Verfahrens gesammelt werden, das unter den mechanischen, chemischen und elektrischen Verfahren ausgewählt ist. Eine mechanische Anziehung kann beispielsweise darin bestehen, dass ein Partikel des Materials sich an einer Faser verfängt. Bei einer chemischen Anziehung kann es sich beispielsweise darum handeln, dass zwischen einem Partikel des Materials und einer Faser eine chemische Bindung ausgebildet wird. Bei einer elektrischen Anziehung kann es sich beispielsweise darum handeln, dass ein Partikel eine elektrische Ladung trägt, die zu der an der Faseroberfläche vorhandenen Ladung im Wesentlichen entgegengesetzt ist. Material kann an einem Werkstoff mittels beliebiger Kombinationen der zuvor genannten Verfahren angesammelt werden. Große Mengen des Materials können an dem Werkstoff in der gleichen Weise wie kleine Mengen gesammelt werden, die Sammelrate des Materials kann sich jedoch aufgrund von Agglomeration des Materials erhöhen, die den Oberflächenbereich des Materials vergrößern kann, wodurch mehr Sammelpunkte entlang der Materialoberfläche entstehen. Die Agglomeration kann im Vergleich zu den anderen Sammelverfahren dominierend werden.
Das Verfahren zum Sammeln von Material wird durch die Werkstoffwahl unterstützt, wenn das Material, das Medium und der Werkstoff berücksichtigt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Material, wenn der Werkstoff aus einer oleophilen Substanz besteht und das gesammelte Material ein Öl oder ein lipidhaltiger Organismus ist, von dem Werkstoff angezogen und es sammelt sich an dem Werkstoff an. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird das Material, wenn der Werkstoff aus einer oleophilen Substanz mit hydrophoben Eigenschaften besteht und das zu sammelnde Material ein Öl oder ein lipidhaltiger Organismus in einem wässrigen Medium ist, von dem Werkstoff angezogen und es sammelt sich an dem Werkstoff an, und zwar vorzugsweise in einem größeren Ausmaß als das wässrige Medium. Bevorzugte Ausführungsformen von olephilen und hydrophoben Substanzen umfassen Polyester, Polyethylen und Polypropylen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann sich das Material, wenn ein Werkstoff aus einer lichtleitenden Substanz besteht und das zu sammelnde Material von Licht angezogen wird, im Vergleich mit einem nicht lichtleitenden Material an der Substanz mit einer erhöhten anfänglichen Sammelrate ansammeln. Die erhöhte anfängliche Rate kann schneller zu dem Zeitpunkt führen, an dem das Sammeln durch Agglomeration dominiert wird, was wiederum die gesamte Sammelrate erhöht. Eine beispielhafte Ausführungsform eines lichtleitenden Werkstoffes ist eine extrudierte Polyesterfaser, die Lichtstrahlen/Strahlenbündel aus einer Lichtquelle leiten kann, die dann einen photosynthetischen Organismus wie Algen anziehen können.
Das Sammeln kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, auch wenn die folgende Beschreibung die Erfindung nicht einschränkt. Wie aus 11a zu sehen ist, haftet gesammeltes Material 1193a, bei dem es sich um Algen handelt, an einer Werkstoffoberfläche 1101a. Die Algen weisen einen Durchmesser von etwa 2 μm auf, und unter höherer Vergrößerung scheint es sich um einen diskreten Zellkörper zu handeln. Wie aus 11 b zu entnehmen ist, heftet sich das gesammelte Material 1194b, das ein Öl ist, nicht nur an dem Werkstoff 1101b an, sondern scheint eine kontinuierliche Membran zu bilden, die den Abstand zwischen einzelnen Fasern des Werkstoffes 1101b überspannt. Wie aus der 11c zu sehen ist, steht der Werkstoff 1101c aus einen Klumpen des gesammelten Materials 1193c hervor, welcher ein Faserbündel, das den Werkstoff 1101c umfasst, einzukapseln scheint. Wie in 11d zu sehen ist, scheint das gesammelte Material 1193 ein Netz zwischen werkstoffhaltigen Fasern 1101d auszubilden. Wie in 11e zu sehen ist, bildet das gesammelte Material sowohl einen Klumpen um den Werkstoff 1101e und haftet auch an der Oberfläche des Werkstoffes 1101e. In 11f ist gesammeltes Material 1193f haftend an der Werkstofffläche 1101f zu sehen. Die unterschiedlichen Phänomene wurden nur diskutiert, um sichtbare Unterschiede aufzuzeigen, wie Material und Werkstoff auf mikroskopischem Niveau mechanisch wechselwirken.
Systeme und Verfahren
12 zeigt eine Einheit, die bei einem Verfahren zum Sammeln von Material eingesetzt werden kann. Die Einheit weist eines Einlassöffnung 1234 auf, die an der Kammer 1223 vorgesehen ist. Die Kartusche 1222 ist innerhalb der Kammer 1223 angeordnet, und die Auslassöffnung 1237 ist an der Kammer 1223 vorgesehen. Hier sind Einlassöffnung 1234 und Auslassöffnung 1237 als im Wesentlichen kreisförmige Öffnungen an der Kammer 1223 dargestellt; die Einlassöffnung 1234 und die Auslassöffnung 1237 können jedoch jede beliebige Größe, Form oder Anzahl haben, die ein Strömen eines Mediums durch eine Einlassöffnung 1234 hindurch in die Kammer und durch eine Auslassöffnung 1237 hindurch aus der Kammer ermöglichen können. In dem Medium suspendiertes Material sammelt sich an der Kartusche 1222, wenn das Medium zwischen Einlassöffnung 1234 und Auslassöffnung 1237 strömt. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können Einlassöffnung 1234 und Auslassöffnung 1237 an einer einzigen Öffnung in der Kammer 1223 gelegen sein, unter der Voraussetzung, dass das Medium mit der Kartusche 1222 in Kontakt kommen kann. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform einer Öffnung kann die Kammer 1232 ein offenes oberes Ende, wie ein Eimer oder eine Tasse, aufweisen, wobei das Medium über das offene obere Ende in die Kammer fließen kann und ein solches oben offenes Ende würde als Öffnung angesehen werden. Diese Öffnung kann dann auch das Ausfließen des Mediums durch Überlaufen möglich machen.
13 zeigt einen Querschnitt einer Einheit, die bei einem Verfahren zum Sammeln von Material verwendet werden kann. Die Einheit weist eine Einlassöffnung 1334 auf, die an der Kammer 1323 vorgesehen ist. Die Kartusche 1322 ist in der Kammer 1323 angeordnet, die Auslassöffnung ist an der Kammer 1323 vorgesehen. Die Kammer 1323 kann eine beliebige Form und eine beliebige Größe haben und sie kann aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, die ein Strömen durch die Kammer 1323 ermöglichen. Beispielsweise kann die Kammer 1323 die Querschnittsform eines Kreises, eines Dreiecks, eines Rechtecks, eines Pentagons, eines Hexagons, eines Oktagons, eines Sterns usw. aufweisen. Die Kammer 1323 kann einen Durchmesser und/oder eine Höhe zwischen 6 Zoll und 10 Fuß und darüber und vorzugsweise zwischen 1 und 6 Fuß aufweisen. Die Kammer 1323 kann aus beliebigen Polymermaterialien, Kompositmaterialien oder Metallmaterialien aufgebaut sein, die im Wesentlichen nicht reaktiv, für das Medium impermeabel und druckbeständig sind. Beispiele für solche Werkstoffe schließen Polystyrol, Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Acrylverbindungen, Nylon, Polyurethan, Kohlenstofffasern, Aluminium oder Stahl ein. Die Kammer 1323 kann durchsichtig, durchscheinend oder opak sein. Die Kammer 1323 weist vorzugsweise niedrige Haftungseigenschaften für das gesammelte Material auf.
Die Kammer 1323 kann einen einstückigen Aufbau haben oder aus unterschiedlichen Teilen, die aneinander angepasst sind, zusammengebaut sein. Beispielsweise kann die Kammer 1323 ein Zylinder sein, der eine lösbare und/oder permanent befestigte Grundplatte und/oder Abdeckung aufweist.
Die Grundplatte und Abdeckung können aus dem gleichen Material wie die Kammer bestehen, oder davon verschiedenen sein, und die Grundplatte, die Abdeckung und die Kammer 1323 können durch beliebige Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, aneinander befestigt werden, wie beispielsweise durch Klebstoffe, Anschrauben, Schweißen, Verriegeln oder Presspassung.
Die Optionen in Bezug auf Größe, Form und Werkstoff der Kartusche 1322 wurden oben diskutiert. Suspendiertes Material wird jedoch in effizienter Weise gesammelt, wenn die Kartusche in der Kammer 1323 im Wesentlichen einen Leerraum in der Kammer 1323 besetzt, sodass das Medium mit der Kartusche 1322 in Kontakt gebracht wird, bevor es durch die Auslassöffnungen 1337 austritt. Die Kartusche 1322 kann dauerhaft oder vorübergehend an einem oder mehreren Teilen der Kammer 1323 befestigt sein. Beispiele für Verfahren zum Befestigen umfassen Klebstoffe, Befestigungsmittel, Schnappverschlüsse, Klemmen, Bolzen, Velcro (Klettbänder), Integrieren durch Spritzgießen, verriegelnde Teile oder beliebige andere im Stand der Technik bekannte Verfahren. Alternativ hierzu kann die Kartusche 1322 ohne jegliche Befestigung in der Kammer 1323 angeordnet werden. Eine austauschbare Kartusche 1322 kann durch einen Anwender ersetzt werden, sodass eine einzelne Einheit eine längere Nutzdauer aufweisen kann als eine Kartusche 1322. Die Kartusche 1322 kann durch beliebige im Stand der Technik bekannte Verfahren desinfiziert werden, einschließlich Erwärmen, Dampfbehandlung, Waschen oder Spülen mit einer Reinigungsflüssigkeit, und die Kartusche 1322 kann an Ort und Stelle gereinigt werden oder nachdem sie aus der Kammer 1323 entfernt wurde. Ein Beispiel für eine Reinigung an Ort und Stelle besteht darin, ein Reinigungsfluid oder eine heiße Flüssigkeit in der gleichen Weise durch die Einheit zu leiten, wie auch das Medium durch die Einheit fließt. Ein Beispiel für eine Reinigung nach Entfernen besteht darin, die Kartusche von der Einheit zu trennen oder herauszunehmen und sie unter Verwendung einer im Stand der Technik bekannten Methode zu reinigen, wie beispielsweise Waschen in der Maschine oder per Hand.
14 zeigt einen Querschnitt einer Einheit, die bei einem Verfahren zum Sammeln von Material verwendet werden kann. Die Einheit setzt sich aus einem Einlassrohr 1432, einem Einlassventil 1433, einer Einlassöffnung 1434, einer Kammer 1423, einer Kartusche 1422, einem Grobsieb 1415, einer Grundplatte 1426, einer Auslassöffnung 1437, einem Auslassventil 1436, einem Auslassrohr 1435, einer Druckplatte 1412, einem Anschlusselement 1413 und einer Wirkplatte 1414 zusammen. Ein Medium mit suspendiertem Material wird durch das Einlassrohr 1432 geführt, passiert das offene Einlassventil 1433 und gelangt durch die Einlassöffnung 1434 in die Kammer 1423. Das suspendierte Material sammelt sich an der Kartusche 1422. Das Medium fließt aus der Einheit, indem es Grobsieb 1415 und Auslassöffnung 1437 passiert und dann durch das offene Auslassventil 1436 und das Auslassrohr 1435 fließt. Sowohl das Einlassrohr 1432 als auch das Auslassrohr 1435 sind beidseitig an dem Einlassventil 1433 bzw. Auslassventil 1436 angeordnet. Das Einlassrohr 1432 und das Auslassrohr 1435 sind demnach an der Einlassöffnung 1434 bzw. der Auslassöffnung 1437 in die Einheit aufgenommen, und das Einlassrohr 1432 und das Auslassrohr 1435 können mit Hilfe von beliebigen, im Stand der Technik bekannten Maßnahmen, wie Schweißen, Verschrauben, Verriegeln oder Verkleben an der Einheit angebracht werden. Das Einlassrohr 1432 und das Auslassrohr 1435 können aus beliebigen, im Stand der Technik für den Transfer eines Mediums bekannten Materialien aufgebaut sein, und sie können an die Kammer 1423, das Einlassventil 1433, das Auslassventil 1436 und die Grundplatte 1426 anpassbar sein.
Die Einheit von 14 hat eine Grundplatte 1426, anstatt in einem einzigen Stück, wie in 15 dargestellt ist, gefertigt zu sein. Die Auslassöffnung 1437 ist daher eine Öffnung in der Grundplatte 1426 statt in der Kammer 1423. Die Grundplatte 1426 kann aus einem beliebigen Werkstoff gefertigt sein, aus dem auch die Kammer 1423 gebildet sein kann, und die Grundplatte 1426 weist einen Durchmesser auf, der zumindest gleich dem Innendurchmesser der Kammer 1423 ist. Die Grundplatte 1426 kann ein beliebige Form aufweisen; wenn die Grundplatte 1426 jedoch so konzipiert ist, dass sie vollständig in die Kammer 1423 passt, hat die Grundplatte 1426 in etwa die gleiche Form wie die Kammer 1423, um eine Leckage des Mediums zu vermeiden. Hier weist die Grundplatte 1426 einen Kanal auf, der an der Kammer 1423 arretiert ist, um Stabilität und Abdichtung der Einheit zu ermöglichen; die Grundplatte 1426 und die Kammer 1423 können jedoch in beliebiger dauerhafter oder temporärer Weise miteinander verbunden sein, wie beispielsweise Verschweißen, Verschrauben, Verzahnen oder Verkleben. Ein optionales Merkmal der Grundplatte 1426 ist eine konische Bohrung an der zum Innenraum der Kammer 1423 weisenden Oberfläche. Durch die Bohrung kann das Medium einfacher aus der Kammer 1423 herausfließen.
15 zeigt einen Querschnitt einer Einheit, die bei einem Verfahren zum Sammeln von Material verwendet werden kann. Hier zeigt die Querschnittsansicht die Auslassöffnung 1537 von der Innenseite der Kammer 1523. Es ist zu sehen, dass die Grundplatte 1526 etwas größer im Durchmesser ist als die Kammer 1523. Das Grobsieb 1515 ist als aus dünnen Elementen aufgebautes Gitter dargestellt; das Grobsieb 1515 kann jedoch auch eine Platte mit Löchern oder eine beliebige andere Struktur sein, die es ermöglicht, dass Medium und gesammeltes Material durch sie hindurchtreten kann. Eine primäre Funktion des Grobsiebs 1515 besteht darin, zu verhindern, dass eine Kartusche (nicht zu sehen) mit der Bodenfläche der Einheit, hier als Grundplatte 1526 zu sehen, in Kontakt kommt, sodass zwischen dem Grobsieb 1515 und der Grundplatte 1526 ein Hohlraum vorhanden ist. Der Hohlraum ermöglicht eine effiziente Entwässerung des gesammelten Materials durch den Auslass 1537. Das Grobsieb 1515 kann aus Metallmaterialien oder Polymermaterialien aufgebaut sein, und das Grobsieb 1515 sollte nicht reaktiv sein, eine hohe Zugfestigkeit aufweisen und aus einem Material bestehen, das das Medium und/oder gesammeltes Material nicht absorbiert. Das Grobsieb 1515 kann dauerhaft oder vorübergehend an der Kammer 1523 in einer beliebigen im Stand der Technik bekannten Art und Weise angebracht sein, wie beispielsweise Verankern, Verschweißen, Verschrauben, Aufstecken, Verzahnen oder Verkleben. Alternativ kann das Grobsieb 1515 an einem Absatz (nicht gezeigt) anschlagen, der sich von einer Innenseite der Kammer 1523 nach außen erstreckt. Alternativ kann das Grobsieb 1515 Füße (nicht dargestellt) aufweisen, die an einer Fläche der Grundplatte 1526 aufliegen. Das Grobsieb 1515 kann eine beliebige Form und Größe aufweisen, die in die Kammer 1523 passen und die ermöglichen, dass Medium und gesammeltes Material hindurchfließen, und im Wesentlichen verhindern, dass eine Kartusche (nicht gezeigt) hindurchtritt.
16 zeigt eine Einheit, die bei einem Verfahren zum Sammeln von Material verwendet werden kann; es ist zusätzliches/optionales Equipment gezeigt, das die Effizienz der Einheit verbessern kann. Die Einheit weist eine Kammer 1623, eine Führung 1624 und eine Bubbler 1627 auf. Die Kartusche 1622 ist innerhalb der Führung 1624 angeordnet. Die Führung 1624 ist in der Kammer 1623 so angeordnet, dass zwischen einer Außenfläche der Führung 1624 und einer Innenfläche 1623 ein Hohlraum gebildet wird. Der Bubbler 1627 befindet sich zwischen der Führung 1624 und der Kammer 1623. Der Bubbler 1627 gibt Blasen 1627a ab und erzeugt einen Blasenstrom 1627b um die Führung herum, wie durch die Pfeile dargestellt ist. Der Blasenstrom 1627b führt dazu, dass mehr suspendiertes Material in dem Medium an der Kartusche 1622 vorbeigeführt wird als dies für das suspendierte Material der Fall wäre, wenn es keinen Bubbler gäbe. Dem Bubbler 1627 kann in beliebiger, im Stand der Technik bekannter Art und Weise zur Erzeugung von Blasen 1627a Gas zugeführt werden, wie beispielsweise durch Verlegen einer Leitung durch eine Einlassöffnung 1634, Auslassöffnung 1637 oder durch Anbringen einer neuen Öffnung in der Kammer 1623 oder der Grundplatte 1626.
Die Größe und Form der Führung 1624 sollte in etwa mit Größe und Form der Kammer 1623 und/oder Kartusche 1622 übereinstimmen; es muss ausreichend Raum zwischen Kammer 1623 und Führung 1624 vorhanden sein, sodass das Medium um die Führung herum fließen kann. Die Führung 1624 kann einen Durchmesser und/oder eine Höhe aufweisen, die zwischen 10 und 99% des Durchmessers und/oder der Höhe der Kammer 1623 liegen. Die Führung 1624 kann einen Durchmesser und/oder eine Höhe aufweisen, die zwischen 100% und 1000% des Durchmessers und/oder der Höhe der Kartusche 1622 liegen. Die Führung 1624 kann wie oben diskutiert aus dem gleichen Werkstoff wie die Kammer 1623 oder einem unterschiedlichen Material gebildet sein. Die Führung 1624 braucht nicht druckfest zu sein; die Führung 1624 sollte nicht reaktiv sein. Die Führung 1624 kann innerhalb der Kammer unter Verwendung von Stützen (nicht gezeigt) eingesetzt sein, die sich an der Grundplatte 1626 abstützen, oder die Führung 1624 kann an der Grundplatte 1626 in gleicher Weise wie die in 16 gezeigte Kammer 1623 arretiert sein oder durch beliebige im Stand der Technik bekannte Maßnahmen zeitweise oder permanent angebracht sein. Alternativ kann die Führung 1624 Stützen (nicht gezeigt) aufweisen, die sich gegen die Kammer 1623 abstützen. Diese Stützen können an der Kammer 1623 vorübergehend oder permanent durch Befestigen, Pressen, Verriegeln, Verschweißen, Verkleben, Klemmen oder unter Einsatz von Reibung angebracht sein.
Der Vorteil der Verwendung eines Bubblers 1627 und einer Führung 1624 umfasst einen verminderten Energiebedarf für einen Mediumstrom, eine höhere Mediumzirkulation, um das Sammeln und das Einbringen einer Chemikalie wie Kohlenstoffdioxid, das die Algen für die Photosynthese nutzen können, verbessert. Bubbler 1627 und Führung 1624 können ferner verhindern, dass sich suspendiertes Material in der Nähe der Grundplatte 1626 ansammelt. Der Bubbler 1627 kann die Zeitspanne vergrößern, in der das suspendierte Material in der Einheit verbleibt, sodass es wahrscheinlicher ist, dass das suspendierte Material mit der Kartusche 1622 in Kontakt kommt und sich an der Kartusche ansammelt.
17 zeigt einen Querschnitt einer Einheit, die bei einem Verfahren zum Sammeln von Material verwendet werden kann. Die Querschnittsansicht zeigt hier die Auslassöffnung 1737 von der Innenseite der Kammer 1723. Der Bubbler 1727 ist als Rohr zu sehen, das sich entlang eines Umfangs erstreckt, dort wo Kammer 1723 und Grundplatte 1726 aufeinandertreffen, der Bubbler 1727 braucht sich jedoch nicht über den gesamten Umfang zu erstrecken. Der Bubbler 1727 befindet sich zwischen der Führung 1724 und der Kammer 1723.
18 zeigt ein Verfahren zum Sammeln von Material unter Verwendung einer Materialsammeleinheit. Ein Werkstoff zum Sammeln von Material, der mindestens eine erste Fläche und eine Faser aufweist, ist als Kartusche 1822 geformt und in einer bereitgestellten Kammer 1823 angeordnet. Einlassöffnung 1834 und Auslassöffnung 1837 sind an der Einheit an der Kammer 1823 bzw. Grundplatte 1826 angebracht. Ein Medium mit suspendiertem Material wird durch die Einlassöffnung 1834 in das Innere der Kammer 1823 geleitet. Suspendiertes Material sammelt sich an der Kartusche 1822 und das Medium fließt durch die Auslassöffnung 1837 aus der Einheit heraus.
Auch 18 zeigt ein Verfahren zur Extraktion von Material unter Verwendung einer Materialsammeleinheit. Der Strom des Mediums in die Einheit an der Einlassöffnung 1834 wird unterbrochen, wenn das Einlassventil 1833 geschlossen wird. Das Medium kann weiterhin über Auslass 1837 aus der Einheit herausfließen. Die Extraktion findet statt, indem eine Kraft auf die Druckplatte 1812 ausgeübt wird; die Kraft wird durch ein Anschlussstück 1813 übertragen, das bewirkt, dass eine Wirkplatte 1814 von einer ersten Position 1816 zu einer zweiten Position 1817 bewegt wird. Die Kartusche 1822 ist an der Wirkplatte 1814 in einer beliebigen Art und Weise so angebracht, dass die Kartusche 1822 an die Einheit und/oder die Kammer 1823, wie oben diskutiert, angebracht werden kann. Eine solche Anordnung führt dazu, dass sich die Kartusche 1822 mit der Wirkplatte 1814 bewegt. Die Wirkplatte 1814 komprimiert die Kartusche 1822, wobei eine solche Kompression dazu führt, dass gesammeltes Material aus der Kartusche 1822 freigesetzt wird. Die Kartusche 1822 kann in einem Extraktionszyklus mehrmals komprimiert werden. Das gesammelte Material verlässt die Kammer, indem es durch das Grobsieb 1815 hindurch und durch die Auslauföffnung 1837 aus der Kammer herausströmt. Das gesammelte Material kann zur Aufbewahrung in einen Behälter (nicht gezeigt) geleitet werden. Das Ableiten kann dadurch erfolgen, dass ein Auslassventil 1836 so bedient wird, dass ein anderes Rohr (nicht gezeigt) benutzt wird, um das Ausströmen zu ermöglichen, und das Auslassventil 1836 gleichzeitig das Ausfließen durch das Auslassrohr 1835 verhindert.
In einem alternativen Verfahren ist das Auslassventil 1836 geschlossen, sodass eine kleine Menge an Medium in der Kammer 1836 bis zu einem ungefähren Mediumniveau 1897 zurückgehalten wird. Das zurückgehaltene Medium kann dazu verwendet werden, die Kartusche 1822 zu waschen und mehr gesammeltes Material zu entfernen, als ansonsten nur durch Komprimieren hätte entfernt werden können. Wenn das Medium langsam abgelassen wird, ist es zudem wahrscheinlicher, dass Material, das an der Kartusche nur lose oder schwach gebunden gesammelt wurde, dort verbleibt, anstatt abzufließen und zu einem Mediumsystem zurückzukehren. Die Kartusche 1822 kann zudem während oder vor dem Erreichen der zweiten Position 1817 verdrillt werden, indem die Druckplatte 1812 verdreht wird. Durch ein solches Verdrehen kann mehr gesammeltes Material entfernt werden als ansonten nur durch Kompression hätte entfernt werden können. Es kann auch Medium beispielsweise durch ein Drosseleinlassventil 1833 in die Kammer 1823 eingebracht werden, um die Kartusche 1822 zu waschen, wodurch die Extraktionseffizienz weiter erhöht werden kann.
Bei dem Einlassventil 1833 und dem Auslassventil 1836 kann es sich wie oben erläutert um eine beliebige Art von Mechanismus handeln, die im Stand der Technik bekannt ist und eingesetzt wird, um den Strom eines Mediums zu beschränken, zu regulieren oder zu verhindern, und die Zeitsteuerung beim Öffnen und Schließen des Einlassventils kann manuell oder automatisch erfolgen, sodass die Einheit mit minimaler menschlicher Einwirkung bedient werden kann.
19 zeigt ein Verfahren zur Extraktion von Material unter Verwendung einer Materialsammeleinheit. Die Einheit 1921 ist, wie oben detailliert beschrieben wurde, an ein Mediumsystem 1998, wie oben definiert, angeschlossen, um in dem Medium 1995 suspendiertes Material zu sammeln. 19 zeigt zwei Pumpen 1938, es kann jedoch auch eine Pumpe oder es können mehrere Pumpen in dem Materialsammelverfahren eingesetzt werden. Das Medium fließt in die Einheit 1921, die auf dem Ständer 1928 platziert ist. Suspendiertes Material sammelt sich an einer Kartusche (nicht gezeigt), die in der Einheit 1921 angebracht ist. Das Medium fließt aus der Einheit heraus und kehrt zu dem Mediumsystem 1998 über das Auslassrohr 1935 zurück. Nach dem Sammeln des Materials kann die Pumpe 1938 abgeschaltet werden und der Extraktor 1911 kann zur Extraktion des gesammelten Materials verwendet werden. Das gesammelte Material wird zur Aufbewahrung in einen Behälter (nicht gezeigt) geleitet. Alternativ kann das gesammelte Material für einen nachfolgenden Entwässerungsprozess zu einem Fest-Flüssig-Separator geleitet werden, beispielsweise einem SLS (Solid Liquid Separator), der von Algaeventure Systems, Inc., Marysville, Ohio, USA, im Handel angeboten wird.
Die Pumpe 1938 erzeugt einen Differenzdruck, der einen Strom von Medium durch das Einlassrohr 1932 aus dem Mediumsystem 1998 heraus ermöglicht. Im Allgemeinen ist die Sammelrate proportional zur Flussrate; die Sammelrate nimmt jedoch ab, wenn die Strömung durch die Einheit dazu führt, dass aufgrund einer hochturbulenten Strömung Material von einer Kartusche (nicht gezeigt) wieder entfernt wird. Die Flussrate hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich der Größe der Einheit 1921 und des Mediumsystems 1998. Wenn es sich bei dem Mediumsystem um ein Algenanbausystem handelt, kann die Flussrate mit dem Algenwachstum in Übereinstimmung gebracht werden, sodass die Algen aus dem Anbauystem mit der gleichen Rate gewonnen werden, wie die Algen wachsen können, vorzugsweise wenn sich die Algen bei ihrer exponentiellen Wachstumsrate befinden.
Die Pumpe 1938 ist in dem Verfahren eine optionale Komponente, da das Medium 1995 durch die Einheit 1921 unter Verwendung eines bereits in dem Mediumsystem 1998 existierenden Stroms fließen kann. Wenn das Mediumsystem 1998 beispielsweise ein natürliches Gewässer ist, das aufgrund von Strömungen oder Gezeiten seine eigene Strömung aufweist, kann diese Strömung verwendet werden, um Medium durch die Einheit 1921 zirkulieren zu lassen. Natürliche Gewässer enthalten mehr als nur suspendiertes Material, beispielsweise Abfälle und makroskopische aquatische Lebensformen; daher kann zusammen mit einer Einlassöffnung ein Filter eingesetzt werden, um zu verhindern, dass die Einheit beispielsweise mit Abfall verunreinigt wird. Alternativ hierzu können Verfahren wie das Einbringen von Ozon, UV-Licht, Elektrizität, Kreuzstromfilter und Membranfilter die Kontamination von gesammeltem Material durch Organismen vermindern. Wenn das Mediumsystem 1998 ein Fließkanal ist, kann eine induzierte Zirkulation des Mediums dazu verwendet werden, das Medium 1995 durch die Einheit 1921 fließen zu lassen. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Einheit 1921 in den Fließkanal eingebracht werden, sodass das Einlassrohr 1932 und/oder das Auslassrohr 1935 nicht erforderlich sind. Das Medium gelangt direkt über einen Anlass, der beispielsweise als Schlitz oder gitterförmige Öffnung ausgestaltet ist, in die Einheit. Ein Anwender kann die Einheit aus dem Mediumsystem herausnehmen und anschließend extrahieren. Bei der Einheit kann es sich um eine Vorrichtung handeln, bei der der Einlass geschlossen werden kann, sodass vor der Extraktion gesammeltes Material nicht verlorengeht; eine solche Vorrichtung kann beispielsweise ein Schieber oder eine Abdeckung oder eine Kappe sein, die zum Verschließen jeglicher Öffnungen an Ort und Stelle bewegt werden. Wenn eine Einheit in einem Mediumsystem angeordnet ist, dann kann die Einheit Bewegungseinrichtungen aufweisen, sodass sie sich durch das Medium bewegen und Material sammeln kann. Bewegungseinrichtungen können beliebige im Stand der Technik bekannte Vorrichtungen sein, die einen Gegenstand durch ein Medium antreiben, wie Räder, Schienen oder ein Propeller.
In einer alternativen Ausführungsform kann das Auslassrohr 1935 an der Einheit 1921 so angebracht sein, dass das Auslassrohr 1935 als Überlaufrohr wirkt. Bei einem solchen Aufbau könnte auf ein Auslassventil und eine Pumpe verzichtet werden. Dies könnte den Extraktionsprozess vereinfachen.
Der Extraktor 1911 kann ein beliebiger Mechanismus sein, wie er oben detailliert erläutert wurde und der im Stand der Technik bekannt ist, um aus einem Werkstoff Material zu extrahieren, wobei der Extraktor 1911 manuell, mechanisch und/oder elektronisch bedient werden kann. Das Timing beim Öffnen und Schließen kann manuell oder automatisch erfolgen, sodass die Einheit mit minimalem menschlichen Eingreifen bedient werden kann.
Die Einheit 1921 kann mit einer beliebigen im Stand der Technik bekannten Einrichtung versehen werden, um einen Transport oder ein Bewegen der Einheit 1921 von einem Ort zum anderen zu ermöglichen; solche Einrichtungen umfassen Griffe, Räder, Schlitze, Haken und Gleitrollen. Die Einheit 1921 kann so von einem Mediumsystem 1998 zu einem anderen Mediumsystem 1998 verbracht werden, dass ein Algenzüchter eine Einheit 1921 für mehrere Wachstumssysteme benutzen kann. Mehrere Einheiten können parallel oder in Reihe betrieben werden, sodass die Materialsammeleffizienz maximiert wird.
Die Länge der Verweilzeit kann auf unterschiedlichen Wegen ermittelt werden. Eine einfache Methode besteht darin, eine feste Zeitspanne festzulegen, wobei diese Zeitspanne unterschiedliche Faktoren berücksichtigen kann: Pumpenfluss, Oberflächenbereich der Kartusche, Kammerdurchmesser und Konzentration des suspendierten Materials. Wenn das Material eine Farbe aufweist, die sich von der der Kartusche unterscheidet und wenn die Farbintensität und/oder Opazität mit fortschreitendem Ansammeln ansteigt, können optische Messungen eingesetzt werden, um zu bestimmen, wann ein Extraktionsverfahren erforderlich ist. Wenn beispielsweise ein bestimmter Algenstamm bei einer bestimmten Konzentration einen schmalen Bereich an elektromagnetischen Wellenlängen reflektiert, kann ein optischer Sensor verwendet werden, um die Extraktion zu starten, wenn die Wellenlänge erreicht ist. Bei einem anderen Beispiel kann ein elektromagnetischer Strahl von einer Oberfläche reflektiert und durch einen optischen Sensor erfasst werden; wenn die Intensität des Strahls unter einen bestimmten Wert fällt, kann das Extraktionsverfahren in Gang gesetzt werden. Suspendiertes Material weist eine Masse auf; daher können Änderungen im Gewicht einer Kartusche verwendet werden, um zu ermitteln, wann die Kartusche für die Extraktion bereit ist. Das Anbringen einer Messvorrichtung, beispielsweise eines Messzylinders an der Kammer, kann, basierend darauf, wieviel suspendiertes Material sich in der Vorrichtung ansammelt, einen visuellen Indikator für die Bereitschaft darstellen. Angesammeltes Material kann die Kapazität und/oder Leitfähigkeit des Mediums oder der Kartusche verändern; daher kann elektrische Ladung verwendet werden, um zu ermitteln, wann die Kartusche bereit ist. Alle diese Verfahren können manuell sein, sodass ein Anwender eine Ablesung vornehmen und dann ein Verfahren in Gang setzen muss, oder automatisch, sodass die Einheit in Reaktion auf einen Sensor mit dem Extraktionsprozess beginnt. Es können weitere Prozesse in einer Einheit ablaufen, wie beispielweise eine Ultraschallbehandlung, um Reststoffe von Lipiden abzutrennen, und Lipidboosting.
Beispiel
Aus einem geschnittenen Fasermaterial, das aus Polyester hergestellt wurde, wurde eine Materialprobe ausgeschnitten. Das Material wies eine erste Fläche mit einer Dicke von 0,0254 cm auf. Die geschnittenen Fasern waren Multifilamentbündel mit einzelnen Filamentdurchmessern von etwa 0,0013 cm und einem Bündeldurchmesser von 0,076 cm. Der Abstand zwischen den Bündeln lag im Bereich von 0,013 bis 0,3 cm. Das Material wurde in ein doppelseitiges Material gefaltet und entlang einer Kante zur Bildung einer Oberfläche von 1,75 m² zusammengenäht und wog etwa 840 Gramm. Das Material wurde zu einer Kartusche mit einer Höhe von 38,1 cm und einem Radius von 13,65 cm geformt. Die Kartusche wurde in einer zylindrischen Acrylführung mit einem Innendurchmesser von 27,3 cm, einer Wanddicke von 0,3175 cm und einer Höhe von 38,1 cm angeordnet. Die Führung wurde in einer zylindrischen Acrylkammer mit einem Innendurchmesser von 29,85 cm, einer Wanddicke von 3,3175 cm und einer Höhe von 38,1 cm angeordnet. Zwischen der Führung und der Kammer wurde ein Bubbler angebracht. Eine 5,1 cm dicke Nylongrundplatte wurde gefräst, um sie an die Kammer, die Führung und an die Auslassöffnung anzubringen, die Teile wurden dann aneinandergefügt und dicht mit der Grundplatte verbunden. Innerhalb der Führung wurde ein Edelstahlgrobsieb mit Hilfe von Schrauben an der Grundplatte angebracht. Ein Extraktor vom Kolbentyp wurde unter Verwendung einer Abdeckung an die Führung angebaut, und ein Einlassanschlussstück mit vier 0,95 cm Einlassrohren wurde an der Abdeckung angebracht. Der Kolben wurde an der Kartusche angebracht. An die Kammer wurde eine Auslassöffnung so angebracht, dass das überfließende Medium in Form eines Wasserfalls in ein Mediumsystem gelangt. Die Rohre wurden mit einem Pumpenset mit einem Durchfluss von 19 Gallonen pro Stunde verbunden. Die Pumpe pumpte das Medium von einem Mediumsystem mit einem Volumen von 993 l nd mit einer Algenkonzentration von 0,14 Gramm pro Liter. Der Bubbler brachte Luft in Form von Blasen mit einer Geschwindigkeit zwischen 2,3 und 7 cfm in die Kammer ein. Die Kartusche hatte eine Verweilzeit von 24 Stunden, dann wurde die Pumpe abgeschaltet und das Einlassventil geschlossen. Das Medium floss langsam aus der Einheit ab, bis nur noch einige Zentimeter verblieben, dann wurde das Auslassventil geschlossen. Ein Auslassrohr wurde über einem Behälter positioniert, und der Kolben wurde heruntergedrückt. Es wurde eine Hin- und Herbewegung zur Extraktion des gesammelten Materials eingesetzt, das zurückgehaltene Medium wusch die Kartusche, wodurch noch mehr gesammelt werden konnte. Das gesammelte Material verließ die Einheit durch die Auslassöffnung, das Auslassrohr und das offene Auslassventil. Ein Gemisch aus gesammeltem Material und zurückgehaltenem Medium, 15 Liter, hatte eine Konzentration von 8,65 Gramm/Liter. Die Medieneinheit wies vor dem Sammeln 139 Gramm Algen in 993 Litern Wasser auf, die Einheit sammelte 129 Gramm Algen mit einer Sammeleffizienz von 93%, wobei eine Pumpe zwischen 3,9 bis 5 Watt Energie verbrauchte.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen haben viele Vorteile, einschließlich Verfahren, die den Bedarf nach niedrigen Anschaffungskosten, Betriebskosten und Folgekosten befriedigen und die gleichzeitig Prozesse zum Sammeln von in einem flüssigen Medium suspendierten und/oder gelösten Material sind, die kontaminationsfrei sind und keinen Schaden verursachen. Ausführungsformen der Erfindung müssen nicht alle Vorteile erreichen, die die Erfindung im Vergleich mit dem Stand der Technik erzielt.
Der Fachmann erkennt anhand der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung viele Variationen und Modifikationen, die durchgeführt werden können und die beschriebene Erfindung abwandeln, jedoch immer noch innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung liegen. Daher können viele der oben erläuterten Elemente verändert oder durch andere Elemente ersetzt werden, die das gleiche Ergebnis erzielen und in den Umfang der beanspruchten Erfindung fallen.
Es ist daher beabsichtigt, die Erfindung nur wie durch den Umfang der Ansprüche gefordert einzuschränken.

Claims

Verfahren zum Sammeln von Material mit einer Materialsammeleinheit, das die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer Kammer, b) Bereitstellen eines Werkstoffes zum Sammeln von Material, wobei der Werkstoff zumindest aufweist: i) eine erste Fläche und ii) eine Faser, c) Bringen des Werkstoffes zum Sammeln von Material in die Form einer Kartusche, d) Anordnen der Kartusche in der Kammer, e) Anbringen zumindest einer Öffnung an der Einheit, f) Bereitstellen eines Mediums mit suspendiertem Material, g) Leiten eines Stroms des Mediums in die Einheit durch zumindest eine Öffnung.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, die Einheit an einem Wachstumssystem anzubringen.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, zumindest ein Rohr an der Einheit anzubringen.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, zumindest ein Ventil an der Einheit anzubringen.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, eine Grundplatte an der Einheit anzubringen.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst, ein Grobsieb an der Einheit anzubringen.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 1, das ferner Schritte aufweist zum a) Bereitstellen eines Extraktors und b) Anbringen des Extraktors an der Einheit.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 1, das ferner Schritte aufweist zum a) Bereitstellen einer Führung, und b) Anbringen der Führung zwischen der Kammer und dem Werkstoff.
Verfahren zum Sammeln von Material nach Anspruch 8, das ferner Schritte aufweist zum a) Anbringen eines Bubblers zwischen der Kammer und der Führung, und b) Fließenlassen von Gas durch den Bubbler.
System zum Sammeln von Material mit einer Materialsammeleinheit, die aufweist: a) eine Kammer, b) einen Werkstoff zum Sammeln von Material, wobei der Werkstoff mindestens eine erste Fläche und eine Faser aufweist, c) eine Kartusche, d) mindestens eine Öffnung, e) ein Medium mit suspendiertem Material.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 10, das ferner mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: a) das Material ist zumindest ein Material, das unter Polystyrol, Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen, Vinylverbindungen, Viskose, Baumwolle, Hanf, Wolle, Seide, Polyolefinen, Acrylverbindungen, Nylon, Flachs, Jute, Glas, Ananasfasern, Kokosfasern, Stroh, Bambus, Samt, Filz, Lyocell, Polyurethan, Olefin, Polylactid und Kohlenstofffasern ausgewählt ist; b) die Faser ist zumindest eine Faser, die unter geschnittenen Fasern und geschlauften Fasern ausgewählt ist; c) der Werkstoff umfasst ferner zumindest eines von folgenden: eine zweite Fläche, eine Verstärkungsfaser und eine Verstärkungsfläche; und d) das Medium ist zumindest ein Medium, das unter Frischwasser, Brackwasser, Salzwasser, Meerwasser, Sole, kommerziellem Abwasser, häuslichem Abwasser, landwirtschaftlichem Abwasser, Wasser aus Wachstumssystemen ausgewählt ist.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 10, wobei das Material zumindest ein Material ist, das unter Algen, Öl, Bakterien, Schlamm, Sand, Ethan, Hexanol, Nitraten, Phosphaten, Benzol, Blei, Quecksilber, Kadmium, Eisen, Aluminium und Arsen ausgewählt ist.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 10, das ferner ein Wachstumssystem umfasst.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 10, worin die Öffnung unter einer Einlassöffnung und/oder einer Auslassöffnung ausgewählt ist.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 14, wobei die Einheit ferner zumindest ein Einlassrohr und/oder ein Auslassrohr an der Einheit aufweist.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 14, wobei die Einheit ferner ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil an der Einheit aufweist.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 10, das ferner einen Extraktor umfasst, wobei der Extraktor unter zumindest einem von folgenden ausgewählt ist: einem Kolben, einem Stempel, einem Grobsieb, einer Öffnung, einer Bandwalze, einer verschachtelten Walze, einem Trichter, Vakuum, einem Schaber, einer elektrischen Ladung, einem Luftrakel, einem Schleuderrad, einem Ultraschallgeber, einem Rüttler, einer menschlichen Hand, einem Heizelement, einem Dampferzeuger und einem Hochdruck-Sprüher mit kleinem Volumen.
System zum Sammeln von Material nach Anspruch 10, das zumindest eines von Folgenden aufweist: a) eine Grundplatte; b) ein Grobsieb; c) eine Führung; und d) einen Bubbler.